揭秘細胞適應缺氧機制
任何動物均需借助氧把食物轉化為能量，當身體含氧量改變，體內細胞便需作出相應調整，繼續有效提供能量。3名分別來自美國和英國的科學家塞門薩、雷克利夫和凱林憑研究細胞缺氧反應的機制，揭開氧氣對細胞活動的具體影響，成為治療癌症、貧血等多種疾病的新希望，共同奪得今年度諾貝爾醫學獎。
動物細胞和組織可攝取的氧含量時有變化，例如高地環境氧含量較少，當人體缺氧時，紅血球生成素(EPO)含量會增加，讓身體製造更多紅血球，亦可能製造新血管，即使早於胚胎初形成時，人體已有適應含氧量變化的能力。然而科學家一直無法解答，氧分子在這過程扮演的角色。
人體全部組織可感應含氧量變化
美國約翰霍普金斯大學教授塞門薩和英國牛津大學教授雷克利夫，多年來研究含氧量與EPO的關係，其中塞門薩運用基因改造老鼠，發現人類所有組織均能感應含氧量的變化，而非限於產生EPO的腎臟，而EPO的活躍程度，則受缺氧反應元(HRE)的脫氧核糖核酸(DNA)中一組蛋白影響，名為缺氧誘導因子(HIF)。
塞門薩於1995年進一步確認，HIF由兩組蛋白組成，分別為HIF-1α和ARNT(又稱HIF-1β)。塞門薩及雷克利夫發現當含氧量偏高時，細胞只含有少量HIF-1α，原因是它會跟人體中的氧產生降解反應，最終消失。當含氧量下降，HIF-1α則會跟ARNT結合，使EPO含量上升，但科學家仍未得悉當中機制。
遺傳病基因影響細胞缺氧反應
美國哈佛大學教授凱林在研究罕見遺傳疾病「VHL症候群」時，發現當癌細胞缺乏VHL基因，細胞內的HIF-1α含量將非常高，而向癌細胞注入VHL基因後，細胞便恢復正常，顯示VHL基因或會影響細胞是否出現缺氧反應。雷克利夫其後再進行實驗，證實VHL基因正是HIF-1α降解反應的關鍵。
雷克利夫和凱林隨後繼續探究氧分子、VHL與HIF-1α之間的互動，並於2001年同時發表研究結果。兩人發現當氧含量正常時，氧分子會變成氫氧根，並與HIF-1α結合。VHL這時會識別出HIF-1α，製造降解反應，HIF-1α因此消失，無法促使EPO活動。而在缺氧情況下，由於氧分子減少，因此無法吸引VHL，使HIF-1α得以跟ARNT結合，成為HIF，進而刺激EPO活動，製造更多紅血球。
評審讚擴闊對生物反應認知
大部分疾病的其中一個根源，正是細胞無法回應含氧量變化，例如癌細胞會干擾人體製造新血管的過程，使癌細胞更易繁殖。醫藥界基於塞門薩等人的研究結果，研發刺激或阻止細胞缺氧反應的藥物，例如只要讓人體製造更多紅血球，便可望治癒貧血。
評審形容3人確立氧氣含量對細胞新陳代謝，以及其他生理活動的影響，大幅擴闊人們對生物反應的認知，有助革新對抗疾病的策略，他們將平均瓜分900萬瑞典克朗(約720萬港元)獎金。 ■綜合報道