諾貝爾醫學獎得主揭細胞缺氧因應機制 有助抗癌

2019諾貝爾醫學獎由3名研究細胞如何感知氧氣、適應缺氧環境的英、美學者獲得。他們的研究揭示細胞氧氣感應的平衡機制,釐清細胞在低氧環境的生存之道,並據此發展抗癌妙方。

2019年諾貝爾獎今天揭開序幕,醫學獎得主率先揭曉。由美國的哈佛大學教授凱林(William Kaelin Jr)、英國醫學家雷克里夫(Peter Ratcliffe)和美國醫學家塞門薩(Gregg Semenza)獲得殊榮,得獎原因是研究細胞如何感知以及適應氧氣的供應。

細胞需要反應組織環境氧氣濃度,進而維持細胞代謝、分化與生存。為了解細胞如何因應缺氧狀況,塞門薩的研究發現促紅血球生成素(EPO)的基因,該激素是一種在氧氣水平低下時會產生更多紅血球的激素,而EPO基因表現與2種蛋白質有關。

其中一種蛋白質(HIF-1)在低氧狀態下能穩定表現,進一步促進細胞基因表現,但氧氣充足時,HIF蛋白因降解失去作用。

凱林和雷克里夫的研究則鑑定出另一種蛋白質VHL,該蛋白質可在氧氣充足時促進HIF-1降解。3名獲獎者共同揭示了細胞氧氣感應的動態平衡。

台北醫學大學醫學系生化學科教授黃彥華晚間受訪表示,缺氧誘發因子(HIF)是人體生理發育重要關鍵因子,在細胞處於低氧狀態時穩定表現,促進細胞因應低氧狀態下的基因表達;在病理上,HIF 蛋白也表現於癌細胞, 特別是固體腫瘤,可促進血管增殖、無氧代謝等細胞基本代謝調節中扮演關鍵角色。

黃彥華解釋,當身體細胞氧氣充足狀態下,氧氣會修飾HIF蛋白,讓HIF 蛋白不穩定被降解掉;但如果缺氧,HIF蛋白就能穩定存在,進而誘發一系列反應讓身體適應缺氧狀態。

以腫瘤發育來說,黃彥華表示,本來對於胚胎發育至為重要的HIF機制被聰明的癌細胞綁架,因腫瘤內部缺乏血管導致細胞缺氧,低氧環境會誘發HIF-1反應,導致血管內皮細胞生長因子(VEGF)過度表達致血管新生,幫助癌細胞得到養分,導致腫瘤愈長愈大、更為惡性。

了解生物細胞感知氧氣、適應低氧環境,對癌症治療扮演重要角色。黃彥華表示,現在許多治癌的奈米用藥希望把藥物帶進固態腫瘤裡,破壞缺氧誘發因子穩定性,藉此抑制血管新生達到治療目的。

台北榮民總醫院腫瘤醫學部藥物治療科科主任楊慕華受訪表示,人體有時候需要應對缺氧狀態,如到高山上,氧氣稀薄,身體會收到訊號,分泌更多紅血球生成素來代償氧氣不夠的問題。今年3名諾貝爾醫學獎得主的貢獻在於了解細胞生物在缺氧環境下如何運作,屬基礎研究,影響層面非常廣,對癌症治療、視網膜病變、微小血管病變等治療扮演關鍵角色。


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