피터 J. 랫클리프

1. 개요

피터 J. 랫클리프는 영국의 의사이자 과학자이다. 랫클리프는 1954년 랭커셔에서 태어나 케임브리지 대학교에서 의학을 전공하고 옥스퍼드 대학교에서 신장 의학을 전공했다. 그는 저산소증, 즉 혈중 산소 부족에 대한 세포 반응 연구를 통해 세포가 산소 가용성을 감지하고 적응하는 분자 메커니즘을 밝히는 데 기여했다. 랫클리프는 윌리엄 케일린, 그레그 세멘자와 공동으로 2019년 노벨 생리학·의학상을 수상했으며, 2014년 기사 작위를 받았다.

2. 생애 및 교육

피터 J. 랫클리프는 1954년 5월 14일 랭커셔에서 윌리엄 랫클리프와 앨리스 마가렛 랫클리프 사이에서 태어났다. 그는 1965년부터 1972년까지 랭커스터 로열 그래머 스쿨에 다녔다.

2.1. 교육

랫클리프는 1972년 케임브리지 대학교 곤빌 앤 카이우스 칼리지, 케임브리지에서 전액 장학금을 받고 의학을 전공했다. 1978년 세인트 바르톨로뮤 병원 의과대학에서 우등으로 MB BChir 학위를 받았다.

이후 옥스퍼드 대학교에서 신장 의학을 전공하며 신장 산소 공급에 집중했다. 1987년 케임브리지 대학교에서 MD 학위를 받았다.

3. 경력

랫클리프는 1990년 저산소증 연구로 웰컴 트러스트 수석 펠로우십을 받았다. 1992년부터 2004년까지 예수 칼리지, 옥스퍼드에서 임상 의학 분야 선임 연구 펠로우로 재직했으며, 2002년 의학 아카데미 회원으로 선출되었다. 2003년에는 옥스퍼드 대학교 누필드 임상 의학부 교수로 임명되었다.

3.1. 연구 활동

1990년, 랫클리프는 혈중 산소 부족으로 인한 세포 반응인 저산소증(Hypoxia (medical)) 연구를 위해 웰컴 트러스트(Wellcome Trust) 수석 펠로우십을 받았다. 1992년부터 2004년까지 예수 칼리지, 옥스퍼드(Jesus College, Oxford)에서 임상 의학 분야 선임 연구 펠로우로 재직했다. 2002년 의학 아카데미(Academy of Medical Sciences (United Kingdom))에 선출되었으며, 이듬해 옥스퍼드 대학교 누필드 교수 및 누필드 임상 의학부 수장으로 임명되었다.

4. 연구 업적

랫클리프는 저산소증(Hypoxia)과 적혈구 생성 촉진 인자(EPO) 조절 메커니즘을 연구했다. 그는 세포가 산소 농도를 감지하고 적응하는 분자 기전을 밝혀냈으며, 이는 빈혈, 신부전 및 암 치료에 중요한 영향을 미쳤다.

4.1. 저산소증 및 EPO 조절 연구

1989년, 랫클리프는 옥스퍼드 대학교의 누필드 의학부에 연구실을 설립하여 적혈구 생성 촉진 인자(EPO)의 조절을 탐구했다. EPO는 신장에서 분비되어 적혈구의 생성을 자극하는 호르몬이다. EPO는 낮은 산소 수치에 반응하여 신장에서 생성되는 것으로 알려져 있었으며, 랫클리프의 연구는 신장이 저산소증(혈액 내 낮은 산소 수치)을 감지하여 EPO 생성을 촉발하는 메커니즘을 이해하고자 했다. 그의 연구를 통해 랫클리프는 저산소증을 감지할 수 있는 EPO 생성 경로의 일부인 신장의 mRNA가 비장, 뇌, 고환을 포함한 인간과 동물의 여러 다른 기관에서도 존재한다는 것을 발견했다. 그의 연구 그룹은 이러한 기관의 세포가 산소가 부족할 때 EPO 생성을 활성화할 수 있다는 것을 발견했다. 또한, 랫클리프는 확인된 mRNA를 사용하여 다른 세포를 변형하여 이러한 세포에 산소 감지 능력을 부여할 수 있었다.

이러한 발견을 바탕으로 랫클리프 연구 그룹은 윌리엄 케일린과 그레그 세멘자와의 공동 연구를 통해 세포가 산소를 감지하는 데 사용하는 일련의 상세한 분자 사건을 밝히는 데 기여했다. 확인된 특정 단계는 폰 히펠-린다우 종양 억제 유전자 (VHL)에 의해 발현된 단백질이 EPO 유전자를 전사 활성화하는 저산소증 유도 인자(HIF)에 결합하는 것이다. 랫클리프는 VHL 단백질이 허용 가능한 수준의 산소가 존재할 때 HIF의 수산화된 잔기에 결합할 수 있다는 것을 발견했다. VHL 단백질은 HIF 단백질을 유비퀴틴화하여 궁극적으로 HIF 단백질을 파괴한다. 산소 수치가 떨어지면 산소를 필요로 하는 HIF 수산화 효소인 PHD1, 2, 3이 더 이상 작용하지 않고 VHL이 HIF에 결합하지 않아 HIF가 남아 EPO 유전자를 활성화할 수 있다. 이는 몇 분 안에 완료되는 과정으로, 신체가 저산소증에 빠르게 반응할 수 있도록 한다.

이 동일한 경로는 많은 암 종양에서도 활성화되어 새로운 혈관을 생성하여 성장을 유지할 수 있도록 한다. 저산소증에 대한 현재의 이해는 랫클리프의 연구실에서 많이 나왔다. 저산소증으로부터의 EPO 생성의 분자 경로에 대한 이해는 VHL이 HIF와 결합하는 것을 차단하여 빈혈과 신부전 환자를 치료하는 데 도움이 되는 약물의 개발로 이어졌다.

4.2. 분자 메커니즘 규명

1989년, 랫클리프는 옥스퍼드 대학교의 누필드 의학부에 연구실을 설립하여 적혈구 생성 촉진 인자(EPO)의 조절을 탐구했다. EPO는 낮은 산소 수치에 반응하여 신장에서 생성되는 것으로 알려져 있었으며, 랫클리프의 연구는 신장이 저산소증(혈액 내 낮은 산소 수치)을 감지하여 EPO 생성을 촉발하는 메커니즘을 이해하고자 했다. 연구를 통해 랫클리프는 저산소증을 감지할 수 있는 EPO 생성 경로의 일부인 신장의 mRNA가 비장, 뇌, 고환을 포함한 인간과 동물의 여러 다른 기관에서도 존재한다는 것을 발견했다. 그의 연구 그룹은 이러한 기관의 세포가 산소가 부족할 때 EPO 생성을 활성화할 수 있다는 것을 발견했다. 또한, 랫클리프는 확인된 mRNA를 사용하여 다른 세포를 변형하여 이러한 세포에 산소 감지 능력을 부여할 수 있었다.

이러한 발견을 바탕으로 랫클리프 연구 그룹은 윌리엄 케일린, 그레그 세멘자와의 공동 연구를 통해 세포가 산소를 감지하는 데 사용하는 일련의 상세한 분자 사건을 밝히는 데 기여했다. 확인된 특정 단계는 폰 히펠-린다우 종양 억제 유전자(VHL)에 의해 발현된 단백질이 EPO 유전자를 전사 활성화하는 저산소증 유도 인자(HIF)에 결합하는 것이다. 랫클리프는 VHL 단백질이 허용 가능한 수준의 산소가 존재할 때 HIF의 수산화된 잔기에 결합할 수 있다는 것을 발견했다. VHL 단백질은 HIF 단백질을 유비퀴틴화하여 궁극적으로 HIF 단백질을 파괴한다. 산소 수치가 떨어지면 산소를 필요로 하는 HIF 수산화 효소인 PHD1, 2, 3이 더 이상 작용하지 않고 VHL이 HIF에 결합하지 않아 HIF가 남아 EPO 유전자를 활성화할 수 있다. 이는 몇 분 안에 완료되는 과정으로, 신체가 저산소증에 빠르게 반응할 수 있도록 한다.

이 동일한 경로는 많은 암 종양에서도 활성화되어 새로운 혈관을 생성하여 성장을 유지할 수 있도록 한다. 저산소증에 대한 현재의 이해는 랫클리프의 연구실에서 많이 나왔다. 저산소증으로부터의 EPO 생성 분자 경로에 대한 이해는 VHL이 HIF와 결합하는 것을 차단하여 빈혈과 신부전 환자를 치료하는 데 도움이 되는 약물의 개발로 이어졌다.

4.3. 의학적 응용

1989년, 랫클리프는 옥스퍼드 대학교 누필드 의학부에 연구실을 설립하여 적혈구 생성 촉진 인자(EPO)의 조절을 탐구했다. EPO는 낮은 산소 수치에 반응하여 신장에서 생성되어 적혈구 생성을 자극하는 호르몬이다. 랫클리프는 신장이 저산소증(혈액 내 낮은 산소 수치)을 감지하여 EPO 생성을 촉발하는 메커니즘을 이해하고자 했다. 연구를 통해 랫클리프는 저산소증을 감지할 수 있는 EPO 생성 경로의 일부인 신장의 mRNA가 비장, 뇌, 고환을 포함한 인간과 동물의 여러 다른 기관에도 존재한다는 것을 발견했다. 그의 연구 그룹은 이러한 기관의 세포가 산소가 부족할 때 EPO 생성을 활성화할 수 있다는 것을 발견했다. 또한, 랫클리프는 확인된 mRNA를 사용하여 다른 세포를 변형하여 이러한 세포에 산소 감지 능력을 부여할 수 있었다.

이러한 발견을 바탕으로 랫클리프 연구 그룹은 윌리엄 케일린과 그레그 세멘자와의 공동 연구를 통해 세포가 산소를 감지하는 데 사용하는 일련의 분자적 사건을 밝히는 데 기여했다. 확인된 특정 단계는 폰 히펠-린다우 종양 억제 유전자 (VHL)에 의해 발현된 단백질이 EPO 유전자를 전사 활성화하는 저산소증 유도 인자(HIF)에 결합하는 것이다. 랫클리프는 VHL 단백질이 허용 가능한 수준의 산소가 존재할 때 HIF의 수산화된 잔기에 결합할 수 있다는 것을 발견했다. VHL 단백질은 HIF 단백질을 유비퀴틴화하여 궁극적으로 HIF 단백질을 파괴한다. 산소 수치가 떨어지면 산소를 필요로 하는 HIF 수산화 효소인 PHD1, 2, 3이 더 이상 작용하지 않고 VHL이 HIF에 결합하지 않아 HIF가 남아 EPO 유전자를 활성화할 수 있다. 이는 몇 분 안에 완료되는 과정으로, 신체가 저산소증에 빠르게 반응할 수 있도록 한다.

이와 같은 경로는 많은 암 종양에서도 활성화되어 새로운 혈관을 생성하여 성장을 유지할 수 있도록 한다. 저산소증에 대한 현재의 이해는 랫클리프의 연구실에서 많은 부분이 밝혀졌다. 저산소증으로부터의 EPO 생성의 분자 경로에 대한 이해는 VHL이 HIF와 결합하는 것을 차단하여 빈혈과 신부전 환자를 치료하는 데 도움이 되는 약물의 개발로 이어졌다.

5. 수상 경력

* 2009년 루이-장테 의학상
* 2010년 가드너 국제상
* 2014년 와일리상
* 2016년 앨버트 래스커 기초 의학 연구상 (윌리엄 캐앨린, 그레그 세멘자와 공동 수상)
* 2017년 왕립학회 부캐넌 메달
* 2018년 매스리 상
* 2019년 노벨 생리학·의학상 (윌리엄 캐앨린, 그레그 세멘자와 공동 수상). 노벨 위원회는 "세포가 산소 가용성을 어떻게 감지하고 적응하는지에 대한 그들의 발견"을 이유로 수여했다.
* 2020년 독일 과학 아카데미 레오폴디나 회원

랫클리프는 임상 의학에 기여한 공로를 인정받아 2014년 신년 표창에서 기사 작위를 받았다.

6. 개인 생활

랫클리프는 1983년 피오나 메리 맥두걸과 결혼했다.