【諾貝爾醫學獎】解釋細胞與氧氣關係　開啟治療貧血及癌症新方向

2019年諾貝爾生理或醫學獎揭曉，由三位學者凱林（William G. Kaelin Jr）、拉特克利夫（Sir Peter J. Ratcliffe），塞門扎（Gregg L. Semenza）共同獲得。他們的發現協助解釋了細胞感知氧氣的完整機制，開啟治療貧血及癌症新方向。

氧氣是人類生存必不可少的東西，科學家知道細胞需要氧氣，但並不太了解細胞獲得氧氣後，更詳細的作用機理。如人類知道細胞會製造酵素，把氧氣和營養化做能源，也知道細胞在缺氧狀況下會發動應對機制，但中間還有很多謎團未解開。

低氧環境如何令紅血球增加？

其中一個就是，是什麼作用機理，會令細胞在低氧環境下（如高山或劇烈運動），產生紅血球生成素（EPO）。EPO在20世紀被發現，作用是令紅血球增加，提高氧氣供應。人類已嘗試運用EPO，治療貧血。

塞門扎與拉特克利夫的團隊分別發現，控制EPO的產生，是人類的細胞基因。細胞會對低氧環境作出反應，繼而指示產生EPO。而塞門扎發現這個過程會由一個酵素進行，酵素會在低氧環境時前往該特定基因處，他把這種酵素稱之為「缺氧誘導因子」（HIF）。研究發現在低氧環境下，HIF會顯著上升。

研究遺傳病時發現另一半的機制

但得悉HIF的作用還不足以解釋整個流程：在低氧環境下HIF會增加，起到增加EPO的作用，那在正常情況下又是甚麼機制控制HIF水平？這個發現由凱林在研究一個看似毫不相干的遺傳病時獲得。

凱林是癌症研究專家，他在研究希佩爾-林道綜合症（又名VHL綜合症）的遺傳病時，意外發現VHL基因是控制HIF的關鍵。希佩爾-林道綜合症的原因是VHL基因突變，導致身體好發癌症。凱林發現這些患者的細胞出現不尋常的「低氧環境反應」，HIF水平出奇地高，研究發現當VHL基因恢復正常後，HIF水平會下降恢復正常。

新藥干擾細胞產生紅血球生成素

這項發現不但讓人類成功解釋了細胞如何因應氧氣環境調節身體，也發現令癌細胞生長的重要元素───氧氣，是如何得來的。希佩爾-林道綜合症就是因為VHL基因突變，無法控制HIF水平，令細胞一直以為氧氣不足，產生EPO帶來大量氧氣，不斷促進癌細胞生長。

醫學家從此可以透過這一系列的機制，更有效地開發干擾細胞產生EPO的藥物。不論增加氧氣治療貧血，或是減少氧氣控制癌症，起到關鍵作用。