動物需要氧氣才能將食物轉化為有用的能量。多個世紀以來，人類已經了解了氧氣的根本重要性，但長期以來人們一直不清楚細胞如何適應氧氣水平的變化。2019年諾貝爾生理或醫學獎得主：William G. Kaelin，Sir Peter J. Ratcliffe和Gregg L. Semenza等三人，發現了細胞如何感知並適應不斷變化的氧氣供應。 他們發現了細胞為了應對不同水平的氧氣而調節基因的活性的分子機制。

今年諾貝爾獎獲得者的開創性發現，揭示了生命中其中一個最重要的適應過程的機制。 他們對了解氧水平如何影響細胞代謝和生理功能奠定了基礎。 他們的發現也為抗擊癌症，貧血和許多其他疾病的新策略鋪平了道路。

2019諾貝爾生醫獎發現了什麼？

據以往的認知， 促紅細胞生成素（EPO）激素水平的升高是對缺氧的關鍵生理反應，這會導致紅血球產量的增加（促紅細胞生成）。激素控制紅細胞生成的重要性在20世紀初就已為人所知，但是這種過程如何由O₂本身調控仍然是个謎。

Gregg L. Semenza希望確定調控這種反應的細胞成分。在培養的肝細胞中，他發現了一種蛋白質複合物，該複合物以一種氧依賴性的方式與已鑑定的DNA片段結合。他稱這種複合物為缺氧誘導因子（HIF）。

癌症研究人員William Kaelin，Jr.正在研究一種遺傳綜合症，即von Hippel-Lindau’s disease（VHL疾病）。這種遺傳疾病會導致遺傳性VHL突變的家族罹患某些癌症的風險急劇增加。 Kaelin表明，VHL基因編碼是一種可預防癌症發作的蛋白質。 Kaelin的研究成果還顯示缺乏功能性VHL基因的癌細胞會異常高水平地表達低氧調節基因。但是當VHL基因重新引入癌細胞後，恢復了正常水平。這是一个重要的線索，表明VHL以某種方式參與了對缺氧反應的控制。

然後，一直在研究EPO基因的O2依赖性調節的Sir Peter J. Ratcliffe和他的研究小組，做出了一个關鍵發現：證明VHL可以與HIF-1α物理性相互作用，並且這個相互作用是正常氧水平下，降解HIF所必需的。这最终將VHL連接到HIF-1α。

這和癌症的治療息息相關！

據自由時報採訪中研院生物醫學科學研究所研究員周玉山指出，癌腫瘤長大時血管沒進去，氧氣很缺乏，而這些蛋白質控制細胞感應氧氣濃度，幫助癌細胞適應缺氧，用別的方法讓細胞適應，因此癌腫瘤就能在缺氧狀況下迅速長大，「這些蛋白質本來是幫助動物適應缺氧，這時候卻是癌細胞和腫瘤的幫兇」。

周玉山還說，知道這些蛋白質的作用後，未來應該就能發展藥物或治療方式，來阻止或干擾這些蛋白質讓癌細胞適應缺氧，或許對癌症治療有很大助益。

可見氧調節機制在癌症中具有重要作用。在腫瘤中，利用氧氣調節機制刺激血管形成並重塑新陳代謝，從而使癌細胞有效增殖。在學術實驗室和製藥公司中，正在以艱巨努力進行著集中開發可以通过激活或阻斷氧氣感應機制來干擾不同疾病狀態的藥物。

SOURCES:

1.   諾貝爾奬官網

2. 自由時報採訪

By iMeddy