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“憋死”癌细胞,2019诺贝尔医学奖为癌症治疗提供新途径!

2019年10月10日 作者:美中嘉和肿瘤防治科普团队

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氧气过多,人会中毒;氧气过少,人会窒息。但生物体内却有精妙的机制来控制氧气的平衡,之前人们对细胞调控氧气变化的复杂机制并不清楚,于是有三位伟大的研究员横空出世。他们凭借发现了“人与动物对氧气含量的细胞感知机制”,一举摘得2019年诺贝尔诺贝尔生理学或医学奖。他们将平分 900 万瑞典克朗(约合人民币 647 万元)的奖金。

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2019 年诺贝尔生理学或医学奖得主:哈佛医学院Dana-Farber癌症研究所的William G.Kaelin Jr、牛津大学和弗朗西斯·克里克研究所的Sir Peter J.Ratcliffe、约翰霍普金斯医学院的Gregg L.Semenza|诺奖官网


癌症治疗一直是一座珠穆朗玛峰,路远道阻,但重大科学发现几乎都与此领域相关。去年,诺贝尔医学奖颁给两位在癌症免疫治疗方面有突出贡献的专家;今年的三位科学家,发现了一些因子与氧气,和癌症之间的关系。专家们表示:“理解细胞在分子水平上感受氧气的基本原理,对深入理解肿瘤或是癌症的发生十分重要。”


在我们的体内,正常细胞和癌细胞都在进行着生存斗争。因为养分资源都是固定有限的,哪些细胞能够得到足够的养分就能够继续生存,而那些缺少氧气等营养物质就会凋亡。于是,破解因子、氧气、癌症之间的机制和密码,科学家们等于掌握了“憋死”癌细胞的途径和方法。


且看,诺奖的成果如何跟癌症治疗相关呢?


癌细胞缺氧保护?即便它有“金钟罩”,也要让它破功!

当你到高海拔氧气稀缺的地方,一方面会忍不住大口呼吸、增加氧气的摄入量,一方面血液会调动更多红血球,输送氧气。


这说的是宏观层面,如果从微观角度看,感到缺氧时,细胞就会分泌一种激素,让身体多生产点儿红细胞,尽快恢复氧气的供应。可见,缺氧并不可怕,因为人体细胞能够探测氧气的浓度,并随时作出反应。


那么,人体细胞又是怎么做到的呢?


美国医学家Gregg L.Semenza,和英国医学家Sir Peter J.Ratcliffe发现,这是因为在人体细胞中,有一种懂得垃圾分类的细胞因子,叫作缺氧诱导因子-1α(HIF-1α)。


他们发现,如果氧气浓度太低,缺氧诱导因子-1α就会进入细胞核,给相关的基因“通风报信”,让细胞赶紧做出反应。


那么,当人体不缺氧时,缺氧诱导因子-1α又在做什么呢?它完全不发挥作用,因为它被人体当作垃圾分解掉了。


美国医学家William G.Kaelin Jr,和Sir Peter J.Ratcliffe陆续发现,这是因为在人体细胞中,还有一帮分子在默默地搞垃圾分类。当人体不缺氧时,氧气和一种叫作VHL的分子,会将缺氧诱导因子-1α,标记成了“易腐垃圾”。于是,细胞就会把它分解掉,防止人体过度反应。

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机体感应氧气和调控示意图|诺奖官网


这种缺氧保护机制十分重要,正常细胞固然离不开它,但癌细胞更加离不开它,简直就是威力无穷的“金钟罩”!癌症组织是一群十恶不赦、欲求未满的暴乱分子,它们在体内特定地点疯狂生长,以至于在很小的区域内就会集中大量的细胞、血管及组织等。对于置身于此处的癌细胞来说,由于细胞生长需要消耗大量的能量和氧,其实肿瘤内部是一种非常缺氧的状态。为了摆脱缺氧的困扰,癌细胞必须让肿瘤周边血管更有活力,新生血管网更加密集,从而尽量摆脱缺氧对于自身生长的限制。因此,在癌细胞的驱使之下,HIF-1α拼命发挥效能以便让癌细胞获得尽可能多的氧,从而在表观上造成过度表达的现象。


这给临床医学带来了启发,在对付癌症组织的时候,是不是就可以从HIF-1α入手,降低癌细胞能获取到的氧含量,憋死癌细胞了呢?


诺贝尔奖与禁药:成也EPO,败也EPO!

在这次获奖研究中有一个名词会被反复提及,那就是EPO(Erythropoietin),也就是促红细胞生成素。这是肝肾分泌的一种糖蛋白激素,可以刺激红细胞的生成,让人可以对抗一定程度的缺氧。

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EPO|东方资讯


剧烈运动时,我们肌肉中的氧气感应控制适应性过程可利用EPO产生更多新生血管和红细胞,它也与免疫系统和许多其他生理功能有关。EPO对维持我们正常的生理功能至关重要,但其促进红细胞生成的特性也容易被过度使用,比如兴奋剂。美国Verywell网站发文指出,EPO可造成血液红细胞过多挤压血浆,导致血压过高;同时,过高的血液黏度会增加心脏的压力。红细胞过高易产生血栓,增加心脏病发作和中风的风险。自20世纪90年代初以来,EPO就被世界反兴奋剂机构(WADA)禁止使用。


此外,EPO也是许多疾病的核心,例如,EPO 主要由肾脏细胞产生,因此慢性肾衰竭患者通常会因EPO表达减少而患有严重贫血,外源EPO也作为贫血的常用药物之一。


EPO的氧气调节机制在癌症中具有重要研发前景。在肿瘤中,氧气调节机制被用来刺激血管形成和重塑新陈代谢,以有效地促进癌细胞的增殖。各大学术实验室和制药公司正在进行大量针对能够通过激活或阻断氧传感机制的研究,用于开发干扰不同疾病状态的药物。


写在最后

人类离治愈癌症还有多远?在攻克癌症的路上,我们尝试了直接手术切除、化疗、放疗、免疫治疗、靶向治疗等手段。2019诺贝尔生理学或医学奖的重磅研究成果,让我们看到了“憋死”癌细胞的一丝曙光!


参考网站:

https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2019/press-release/

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关键词

憋死癌细胞 氧气治癌

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