氧气感知工作获年诺贝尔生理学或医

撰文

李可、iNature编辑部

来源

赛先生、iNature

北京时间10月7日下午5点30分,年诺贝尔生理学或医学奖公布,获得者有三位,他们分别是来自哈佛医学院达纳-法伯癌症研究所的威廉·凯林(WilliamG.Kaelin,Jr.),牛津大学弗朗西斯·克里克研究所的彼得·拉特克利夫(PeterJ.Ratcliffe)以及美国约翰霍普金斯大学医学院的格雷格·塞门扎(GreggL.Semenza)。他们的获奖理由如下:表彰他们在理解人体和大多数动物细胞感知和适应氧气变化机制中的贡献。

年诺贝尔生理学或医学奖获得者:WilliamG.Kaelin,Jr.

年诺贝尔生理学或医学奖获得者:PeterJ.Ratcliffe

年诺贝尔生理学或医学奖获得者:GreggL.Semenza

生物体感受氧气浓度的信号识别系统是生命最基本的功能,然而学界对此却所知甚少。三位科学家阐明了人类和大多数动物细胞在分子水平上感受氧气含量的基本原理,揭示了其中重要的信号机制,为贫血、心血管疾病、黄斑退行性病变以及肿瘤等多种疾病开辟了新的临床治疗途径。氧气是众多生化代谢途径的电子受体,科学界对氧感应和氧稳态调控的研究开始于促红细胞生成素(erythropoietin,EPO)。当氧气缺乏时,肾脏分泌EPO刺激骨髓生成新的红细胞。比如当我们在高海拔地区活动时,由于缺氧,人体的新陈代谢发生变化,开始生长出新的血管,制造新的红细胞。这几位科学家们做的正是找出这种身体反应背后的基因表达。他们发现这个反应的“开关”是一种蛋白质,叫做缺氧诱导因子(Hypoxia-induciblefactors,HIF),但其功能远不止开关那么简单。20世纪90年代初,Semenza和Ratcliffe开始研究缺氧如何引起EPO的产生。他们发现了一个不仅会随着氧浓度的改变发生相应的改变,还可以控制EPO的表达水平的转录增强因子HIF,如果将其DNA片段插入某基因旁,则该基因会被低氧条件诱导表达。年,Semenza和博士后王光纯化了HIF-1,发现其包含两个蛋白:HIF-1α和HIF-1β,并证实了HIF-1是通过红细胞和血管新生介导了机体在低氧条件下的适应性反应。随后,Semenza和Ratcliffe又扩展了低氧诱导表达基因的种类。他们发现,除了EPO,HIF-1在哺乳动物细胞内可以结合并激活涉及代谢调节、血管新生、胚胎发育、免疫和肿瘤等过程的众多其他基因。此外,他们观察到当细胞转变为高氧条件时HIF-1的数量急剧下降,仅当缺氧时该因子才能能够激活靶基因。那么推动HIF-1破坏的原因是什么?答案来自一个意想不到的方向。希佩尔-林道综合征(VonHippel–Lindaudisease,VHL综合征)是一种罕见的常染色体显性遗传性疾病。VHL病人由于VHL蛋白的缺失会以多发性肿瘤为特征,涉及脑、骨髓、视网膜、肾脏、肾上腺等多个重要器官,典型的肿瘤由不适当的新血管组成。肿瘤学家WilliamKaelin一直试图弄清楚其病理。然而,就在HIF被纯化的第二年,Kaelin发现VHL蛋白可以通过氧依赖的蛋白水解作用负性调HIF-1。Kaelin和Ratcliffe随后的研究又发现了双加氧酶在VHL蛋白识别HIF-1的过程中发挥着重要的作用。HIF控制着人体和大多数动物细胞对氧气变化的复杂又精确的反应,三位科学家一步步揭示了地球生命基石的奥秘。通过调控HIF通路从而达到治疗目的的研究方向正发挥着巨大的潜力,他们的工作正在并将继续造福人类。年诺贝尔生理医学奖全面盘点:

诺贝尔生理学或医学奖在年至年期间总共颁发了次,有位获奖者。经过统计,仅仅有12位女性获奖;所有的获奖者的平均年龄是58.0岁,男性获奖者平均年龄是57.7岁,而女性是63.5岁,最年轻的为32岁,年龄最大的为87岁;仅授予1人的,共出现了39次;授予2人的,共出现了33次;授予3人的,共出现了37次;有趣的是,在21世纪,单人获得诺奖的情况比较少,一般都是出现共享的情况。

主要颁发给5个领域,分别是生理学,遗传学,生物化学,代谢学及免疫学;获奖国家前5名依次是美国,英国,德国,法国和瑞典;移民到美国的获奖者最多,达到21位;其中获奖者受教育学校前5名依次是哈佛大学,剑桥大学,哥伦比亚大学,约翰霍普金斯大学及及加利福尼亚大学;获奖者最喜欢的工作单位前5名依次是哈佛大学,洛克菲勒大学,剑桥大学,巴斯德研究所及加利福尼亚大学。

1性别分析

  通过检索诺贝尔生理学或医学奖性别,发现男性占了绝大部分,有人获奖;而女性只有12个人获得诺贝尔生理学或医学奖。有我们最熟悉的中国学者屠呦呦教授,同时她也是女性获奖者年龄最高的,当时获奖年龄为85岁,因为使用青蒿素治疗疟疾的新方法;另外不得不提一下,有俩对夫妻同时获得了诺贝尔生理学或医学奖,分别是CarlCori夫妻(年,因为阐述了糖原催化转化过程而获奖)及May-BrittMoser夫妻(年,因为发现构成大脑定位系统的细胞而获奖)。

2年龄分析

所有的获奖者的平均年龄是58.0岁,男性获奖者平均年龄是57.7岁,而女性是63.5岁,这说明男性相比于女性而言,相对于更年轻。这要获奖者分布在41-70岁之间,人数达到人,占了绝大部分,这说明要获得诺奖,一般都是中老年有一定的等待时期。

最年轻的获奖者只有32岁,是加拿大多伦多大学的FrederickG.Banting(年,因为胰岛素的发现及应用而获奖),当时只有32岁,曾经有一部GloryEnoughForAll(共同的荣誉),就是讲述Banting发现胰岛素的过程,有兴趣的朋友,可以自己下载,重温一下胰岛素发现。

年纪最大的获奖者居然达到了87岁,有俩位,分别是PeytonRous(年,因为发现发现病毒诱导肿瘤而获奖)及KarlvonFrisch(年,因为发现个体与社会性行为模式的组织而获奖,他使用的模式生物是蜜蜂)。

总的来说,要获得诺贝尔奖,一定要长寿,如果您不在,即使您做出了非常重大的贡献,诺奖也与您无缘,一般而言,诺奖是不会颁给已故的人,但还是有例外,如年获奖的RalphM.Steinman(发现了树突状细胞及其在适应性免疫),他在当年的9月30日去世,由于诺奖委员会没有提前获知他已经去世了,故诺奖委员会经过讨论,对获奖人不进行更改,他获奖了。

3奖项共享情况仅授予1人的,共出现了39次;授予2人的,共出现了33次;授予3人的,共出现了37次;有趣的是,在21世纪,单人获得诺奖的情况比较少,一般都是出现共享的情况。4领域分析

主要颁发给5个领域,分别是生理学(43位),遗传学(19位),生物化学(15位),代谢学(14位)及免疫学(13位)。所有颁奖的都是很基础的科学研究,如青霉素的使用,链霉素抗结核病,三羧酸循环,疟疾的治疗工作等。

5国家分布

在年以前,德国及英国及法国一直是诺奖获得的主要国家。但是,经过二战以后,世界的经济格局发生了改变,诺贝尔生理学或医学奖从欧洲转移到了美国。经过分析获奖国家前5名依次是美国(93位),英国(25位),德国(19位),法国(13位)和瑞典(8位,瑞典是永久中立国,1战及2战中,经济很少受到影响受到,同时吸引了大量外来的人才,再加上基础研究投入的比较多)。在美国获奖的95位当中,其中有21位是移民的,接着还在下面分析。

6移民分析

由于出现了2次世界大战,导致欧洲的经济全线衰落,经济中心转移到了美国,另外由于德国的仇视犹太人的政策,导致大量的犹太人移民到美国,经过统计可知。移民的去向主要有三个国家,分别是美国(21位,贡献了美国获奖人数的23%),奥地利(3位)及瑞士(1位)。这要分析一下美国的移民,在这21位移民当中,有4位来自德国,3位来自意大利,3位来自加拿大,2位来自英国等,这也说明了美国当初对于这些人的吸引力,以及给这些人提供了政治庇护,同时也说明了美国移民政策的正确性,吸引了很多的高端人才。

7受教育学校分析

其中获奖者受教育学校前5名依次是哈佛大学(20个),剑桥大学(15位)哥伦比亚大学(11位),约翰霍普金斯大学(10位),及加利福尼亚大学(8位)。同时我们也统计了获奖者排名前20名的学校,在下图可以看到;这些学校提供了非常的优质教育,为后续的获奖者进一步成长,打好了非常坚实的基础。还想什么了,去这20所大学念书,能得诺贝尔生理医学奖的几率比其他学校高多了,小伙伴们,如果有机会,就赶快去吧。

注:加利福尼亚大学包括各个分校。

8工作单位分析

诺贝生理医学奖获得者最喜欢的的工作单位前5名依次是哈佛大学(14位),洛克菲勒大学(11位),剑桥大学(7位),巴斯德研究所(7位)及加利福尼亚大学(6位),占了诺贝尔化学奖总获奖人数的21%。说明这些学校或者是研究所提供了非常好的条件,足吸引到如此多的优秀的人才,汇集一堂。

最后还附有历年的诺贝尔生理医学奖获得者的名单(从-年)。

参考资料:

[1]智深,年拉斯克奖揭晓/深度解析。.09.14.知社学术圈。

[2]JillianH.Hurst.WilliamKaelin,PeterRatcliffe,andGreggSemenzareceivetheAlbertLaskerBasicMedicalResearchAward.09/13/.Thejournalofclinicalinvestigation.

[3]RandallS.Johnson.ProfileofWilliamKaelin,PeterRatcliffe,andGregSemenza,AlbertLaskerBasicMedicalResearchAwardees.12/06/.PNAS.

[4]KarolinskaInstitutet,PostdoctoralFellow-Molecularmechanismsofoxygen-sensingandcancer.10/05/.Naturecareers.

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