2019 年諾貝爾生醫獎於台灣時間 10 月 7 日下午 5 點 30 分揭曉名單，3 名得主為：William G. Kaelin Jr、Sir Peter J. Ratcliffe 以及 Gregg L. Semenza，獲獎原因為研究「細胞如何適應氧氣供應量的變化」，為貧血、癌症、其他疾病的新治療策略打開新大門。
氧氣對地球上所有生物都是至關重要的元素，幾乎所有動物體內細胞的粒線體，都利用氧氣才能將食物轉化為能量，但長期以來，科學家們並不清楚細胞如何去適應體內氧氣值的變化。
而美國癌症學家威廉·喬治·凱林（William George Kaelin）、英國分子生物學家彼得·拉特克利夫（Sir Peter J. Ratcliffe）、美國醫學家格雷格·塞門扎（Gregg L. Semenza）3 人，發現了細胞如何感應與適應氧氣供應不斷變化的關鍵分子機制，可以調節基因活性去應對不同的氧氣量。
過去，科學家已知頸動脈體（carotid body）含有一種能偵測血液氧含量的特定細胞，比利時醫學家柯奈爾‧海門斯並發現了血氧如何透過頸動脈體來控制呼吸頻率，榮獲 1938 年諾貝爾生醫獎。
不過除了頸動脈體可快速適應缺氧環境外，還有其他生理機制也參與其中，另一個關鍵是稱為「紅血球生成素（Erythropoietin，EPO）」的醣蛋白激素濃度升高，會增加紅血球生成量以提高攜氧量，但科學家還不清楚氧本身如何控制這道過程。
格雷格·塞門扎和彼得·拉特克利夫於是分別投入了 EPO 基因的研究。在經過基因編輯的小鼠實驗中，格雷格·塞門扎發現位於 EPO 基因旁的特定 DNA 片段直接介入了缺氧反應，為理解這種介入缺氧反應的細胞成分，格雷格·塞門扎又培養了肝細胞，並從中發現一種稱為缺氧誘導因子（hypoxia-inducible factor，HIF）的蛋白質複合物，會與上述特定 DNA 片段結合。
1995 年時，格雷格·塞門扎發表了鑑定編碼 HIF 的基因研究，發現了編碼缺氧誘導因子-1α（HIF-1α）的一對 DNA 結合蛋白（DNA-binding protein），當體內氧含量極高時，細胞中幾乎不含 HIF-1α；當體內氧氣含量低時，HIF-1α 含量就會增加，結合並調節 EPO 基因或其他具有 HIF 結合 DNA 片段的基因。
（Source：諾貝爾獎官網）
在缺氧環境下，HIF-1α 通常不容易被降解，而在正常含氧量下，HIF-1α 則會迅速被一種稱為泛素（ubiquitin）的小蛋白標記、接著被蛋白酶體（Proteasomes）降解，科學家們好奇泛素如何透過氧依賴性方式結合 HIF-1α。
同一時間，威廉·喬治·凱林正在研究林道症候群（von Hippel–Lindau，VHL），已知這種疾病會增加罹患某些癌症的風險。凱林發現，無功能性 VHL 基因的細胞會響應缺氧環境，接著格雷格·塞門扎團隊又發現，VHL 蛋白與 HIF 的一種成分會相互作用，一旦氧含量升高就將後者標記為「準備破壞的對象」，從而關閉細胞對缺氧的反應。
這些研究讓我們更加了解氧含量如何調節基本的生理過程，並也為貧血、癌症或其他疾病帶來另一種治療方向。
- Biologists who decoded how cells sense oxygen win medicine Nobel
- Nobel prize in medicine awarded to hypoxia researchers
- Press release: The Nobel Prize in Physiology or Medicine 2019
