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Unlocking green hydrogen, and oxygen deprivation as medicine

2025/1/23
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AI Deep Dive AI Chapters Transcript
People
B
Bob Service
R
Robert Rogers
S
Sarah Crespi
Topics
Sarah Crespi: 我主持了本期科学播客,我们讨论了绿色氢能的生产以及低氧疗法在疾病治疗中的应用。绿色氢气是一种清洁能源,但其生产成本较高。低氧疗法在动物模型中显示出治疗效果,但其在人体中的应用仍需进一步研究。 Bob Service: 我是科学杂志的撰稿人,我撰写了关于绿色氢气生产技术的文章。目前,工业上主要采用化石燃料制氢,而绿色制氢则利用可再生能源电解水制氢。电解槽是关键设备,目前主要有三种类型:碱性水电解槽、质子交换膜电解槽和阴离子交换膜电解槽。改进方向在于降低成本和提高效率。绿色氢气生产成本高,且缺乏完善的储存和运输基础设施,大规模应用仍面临挑战。 Robert Rogers: 我是马萨诸塞州总医院分子生物学博士后研究员,目前在Tectonic Therapeutic公司担任医学主任。我们研究了低氧疗法在疾病治疗中的应用。低氧疗法在动物模型中对线粒体疾病和缺血性损伤有治疗作用,但其在人体中的应用仍需谨慎,需要考虑安全性和递送方式等问题。低氧疗法可能通过影响血红蛋白与氧气的结合来实现治疗效果,未来可能通过药物干预来实现。

Deep Dive

Chapters
This chapter explores the challenges and innovations in green hydrogen production. It discusses the current methods, their limitations, and the advancements in electrolyzer technology aimed at making green hydrogen a more viable and cost-effective alternative to traditional methods.
  • Traditional hydrogen production relies on fossil fuels, resulting in significant emissions.
  • Green hydrogen production uses renewable energy sources like wind and solar power to split water into hydrogen and oxygen.
  • Electrolyzers are the devices used to split water, with various types like alkaline, proton exchange membrane, and anion exchange membrane electrolyzers.
  • Cost and efficiency are major limitations of current electrolyzer technology.
  • There's a long way to go before green hydrogen can meet global energy demands, requiring significant infrastructure development and cost reduction.

Shownotes Transcript

本周首先,虽然长期以来一直被吹捧为绿色燃料,但传统的制氢方法并不十分可持续。特约撰稿人罗伯特·F·塞维斯与制片人梅根·坎特韦尔一起讨论了研究人员如何通过更高效耐用的设计来改进电解槽——将水分解成氢气和氧气的装置。接下来,罗伯特·罗杰斯(Robert Rogers)在进行这项工作时是马萨诸塞州总医院的分子生物学博士后研究员,他与主持人萨拉·克雷斯皮讨论了慢性缺氧作为药物的想法。在小鼠疾病模型中有效,现在最大的问题是长期低氧是否可以帮助患有某些严重疾病的人,例如线粒体缺陷或脑部炎症。两人讨论了我们目前对这种潜在疗法了解的情况以及全天候输送低水平氧气的挑战。本周的节目是在Podigy的帮助下制作的。关于科学播客 作者:萨拉·克雷斯皮;梅根·坎特韦尔;罗伯特·塞维斯</context> <raw_text>0 这是一档2025年1月24日的科学播客。我是萨拉·克雷斯皮。本周首先,虽然长期以来一直被吹捧为绿色燃料,但传统的制氢方法并不十分可持续。特约撰稿人罗伯特·塞维斯与制片人梅根·坎特韦尔一起讨论了研究人员如何改进电解槽。这些是将水分解成氢气和氧气的装置。他们正在研究更高效耐用的设计。

接下来,研究员罗伯特·罗杰斯与我讨论了缺氧作为药物的想法。虽然在某些小鼠疾病模型中有效,但最大的问题是慢性低氧是否可以帮助患有某些严重疾病的人,例如线粒体缺陷或脑部炎症。我们讨论了目前对这种潜在疗法了解的情况以及全天候输送低水平氧气的挑战。

《科学》杂志的记者年复一年关注的一个问题是,我们如何在不实际损害地球的情况下为世界提供动力?几周前,萨拉邀请特约撰稿人丹·克莱里来谈论聚变能源的进展。而本周,我们将转向另一种能源,即氢气。本周,特约撰稿人鲍勃·塞维斯撰写了关于旨在使绿色氢能成为现实的新技术的文章。非常感谢你加入我,鲍勃。很高兴来到这里。所以

所以我想当我想到氢气作为燃料来源时,我主要想到的是喷气燃料,也许还有这里和那里的公共汽车。但是当我阅读你的文章时,我很惊讶地了解到它实际上被用于一些不同的行业。目前氢燃料的主要用途是什么?是的,它被广泛用于炼制汽油。也是制造合成肥料的主要用途。然后还有一些行业,比如钢铁制造等等。

对于目前这些行业中使用的氢气,其生产过程是什么样的?那是什么样的?所以

它们是用化石燃料制造的。它们以甲烷开始。它们使用高压和高温将甲烷分解成氢气,也就是H2。就像H2和H2O和二氧化碳一样。因此,他们只是将二氧化碳释放到空气中,然后捕获氢气,并将其用于他们想要的任何用途。你的故事关注的是绿色氢能,它是

一种无排放的制氢方法,而不是这种灰色氢能,它会产生相当数量的排放。我想对于我们目前的情况来说,使用甲烷生产氢气比通过其他技术生产氢气便宜得多吗?是的。绿色氢气的理念是利用可再生能源发电,例如风能或太阳能,然后利用这些电力来分解水。

你捕获氢气,释放氧气。但是对于你的问题,目前使用绿色能源生产氢气的成本约为每公斤5美元左右。这大约是……

相当于每加仑汽油5美元,这可能比他们所说的灰色氢气贵五倍,后者是从甲烷中制造的。这个过程中有很多不同的部分必须变得可持续,才能真正成为绿色氢气。你的故事大部分内容都集中在将水分解成氢气和不同成分的装置上。因此,目前,就商业生产而言,

就绿色氢气而言,规模并不大。这里究竟使用了什么技术?这是一个古老的高中化学实验,你只需将几根电极插入水中,就会冒出氢气和氧气。早在1900年代初,例如法国军队就为他们的飞艇制造氢气。然后

真正兴起的是合成肥料的发明,水力发电被用来制造合成肥料所需的氢气。然后在大约1930年代,蒸汽甲烷重整法出现了,它完全接管了市场。但是对于你的问题,这些装置被称为电解槽。所以它们基本上只是

以电力和水为输入,并利用电力来分解水。有几种不同版本的电解槽,它们对化学反应的处理方式略有不同。最古老的版本被称为碱性水电解槽。这些

类似于电池,就像我们之前谈到的那样,带有一对浸在水中的电极。你在一个电极上产生氢气,然后在另一个电极上产生氧气。然后中间有一个隔板,以防止两种气体混合,因为

如果你达到一定的混合浓度,它可能会爆炸。因此,这种设计可以使这些气体保持分离。因此,碱性水电解槽是目前最主要的应用技术。但是还有另外两种技术正在研发中。

工作。与碱性水电解槽相比,它们的工作原理是什么?是的,还有其他版本的这项技术。其中一种被称为质子交换膜电解槽,它们与分解水的电极有些相似。

带有一个膜隔板。但是,它不使用液体电解质,而是使用固体电解质。在这种情况下,某些方面会更有效率,但它们需要更昂贵的催化剂。在这种情况下,一种叫做铱的材料,它非常稀有且昂贵,这使得设备更昂贵。然后还有一项较新的技术,称为阴离子交换膜电解槽。这些技术试图

将两者结合起来,以便能够使用碱性版本使用的廉价催化剂,以及质子版本使用的固体膜。然后在这些领域中,都有进展。通过这些不同的技术方法,它们都在努力改进什么,以使绿色氢能更有可能实现?电解槽的局限性在于

归结为成本和效率。因此,你实际上只是试图在一天结束时获得尽可能多的氢气,而投入的资金却尽可能少。一些技术往往成本较低,例如碱性水技术,而另一些技术往往效率更高,例如质子交换膜。澳大利亚的一个小组重新设计了质子交换膜电解槽……

使用他们所谓的毛细作用力。为了深入探讨一下这些工作原理的科学知识,你将电极浸入水中。其中一个问题是,当气体在电极上形成时,它们当然会产生小气泡,对吧,这些气泡会在电极周围冒泡。这些气泡会阻止更多水进入。这会导致

这会导致效率下降,因为当气泡在电极周围形成时,它们会阻止更多水转化为氢气。因此,该小组所做的是,所以不是大多数电极都浸在液态水中,只有它的尖端浸在液态水中,然后它会将水通过电极向上吸。现在这些电极基本上是干燥的。

或更干燥。因此,当气体从它们中逸出时,它会直接逸出。事实证明,这项技术的效率改进非常大,以至于在一瞬间,它们就超过了这项技术的某些基准,这真是令人印象深刻。在设计这些东西和尝试不同的催化剂混合物方面,还有很大的创造空间。进入

就进行此过程所需的实际可持续电力而言,如果使用风力发电而不是太阳能发电,这是否会影响哪种电解槽最适合使用?会的。所有可再生能源,或者说太阳能和风能,也许水力发电不是那么多,但面临的挑战是它们是间歇性的,对吧?太阳在白天照射,晚上不照射。例如,如果你建造一个

一个能够利用太阳能的电解槽农场,那么你每天只能使用它大约12个小时,对吧?因此,你花费了所有这些资金来建造这个电解槽工厂,而你只使用了它一半的时间。

因此,你需要建造大量的电池基础设施,或者增加一些冗余性,以便在晚上获得额外的风力发电等等。我想说的是,挑战在于克服这种间歇性。是否存在这样一种情况,所有这三种不同的方法都有其各自的位置,这取决于具体情况,或者你认为其中一种方法会胜出并成为最主要的应用方法?我认为是

可能每种技术都会找到自己的利基市场,在那里它将是最有益的。但实际上,公司和政府之间目前正在争先恐后地推动不同版本的这项技术。我们可以参考的一个例子是光伏产业。因此,在技术发展的不同阶段,

光伏技术,看起来不同的技术可能会出现并取代硅。然而,几十年来,硅一直主导着这个行业,这是因为技术发展并没有停止。它不断向前发展,即使只是小步前进。因此,如果这些电解槽技术之一走上同一条道路,那么它很可能会成为主导技术,仅仅是因为它

正在使用。因此,现在很难预见这一切将走向何方。在短期内,看起来最初的技术,碱性水电解槽,肯定拥有最强大的立足点。

PEM,质子交换膜,有其自身的利基市场。阴离子交换膜技术还需要证明其在公司需要保证才能投资该技术的很长一段时间内的耐用性。在这次采访之前,我一直在寻找

你可能写过的关于这个主题的最古老的故事之一是什么?我找到了一篇2002年的文章。可能还有一篇比这更早的文章。我们是否正处于一个转折点,看起来其中一些技术实际上可以商业化和扩展?我会说是的,但有一个警告,这有点复杂。我认为最令人充满希望的迹象之一是正在出现一个大型市场。因此,你开始看到公司制造大型设备,并且

随着你扩大这些设备的规模,然后制造更多设备,随着时间的推移,成本将会下降,就像世界各国政府致力于减少气候气体排放一样。因此,作为其中的一部分,能源部等研究资助机构一直在努力推动

努力推进所有这些技术,使它们更便宜、更高效。挑战在于其他所有方面,即我们没有广泛分布的基础设施来储存和分配氢气。因此,美国和其他国家确实有氢气管道。但是,如果氢气要成为世界主要的燃料来源,那么就需要更多的储存和更多的

这需要花钱。这将是未来的一大挑战。因此,对电解槽的研究并没有真正解决这些问题。另一方面是,我们作为一个世界全球社会,正在开发相当大的太阳能和风力发电基础设施。为了使绿色氢能发挥作用,你必须使太阳能和风能得到加强。你基本上必须将其翻倍。

因为你需要为另一个工业部门提供动力,以取代我们想要淘汰的所有化石燃料。因此,很少有人可以使用氢气加油站。那么,这对于这项技术的未来意味着什么呢?就商业生产而言,目前全世界实际生产了多少绿色氢气?这与我们实际的需求相比如何?

是的,这是一个好问题。因此,今天全世界大约生产了100万吨绿色氢气。虽然这听起来可能很多,但国际能源署估计,如果绿色氢气要成为减少气候变化所需的那种预期的主要参与者,那么到2050年,世界将需要大约3亿吨。所以,还有很长的路要走。

而且今天所有这些绿色氢气仍然带有补贴。因此,为了使市场真正蓬勃发展并像满足国际能源署预测所需的那样起飞,

它必须变得足够便宜,以至于政府不再需要补贴它。非常感谢你,鲍勃。谢谢你这样做。我很感激。鲍勃·塞维斯是《科学》杂志的特约撰稿人。你可以在science.org/podcasts找到他故事的链接。请继续收听我和研究员罗伯特·罗杰斯关于使用慢性低氧治疗疾病的想法的聊天。

缺氧是一种身体组织得不到足够氧气的状况。你可能还记得那些测量血液中氧气含量的带夹式脉搏血氧仪,在COVID大流行期间非常流行。早在2020年初,一些研究人员注意到他们有这些所谓的“快乐缺氧”患者。这些人患有COVID。

根据血氧仪显示,他们的血液中氧气含量低,但他们似乎并没有受到很多负面影响。事实证明,缺氧并不总是有害的,在某些情况下甚至可能有益。本周在《科学转化医学》杂志上,罗伯特·罗杰斯及其同事撰写了一篇综述文章,介绍了我们对缺氧作为治疗或药物以及这种干预措施的前景的了解。嗨,罗伯。欢迎来到科学播客。嗨,萨拉。很高兴和你在一起。

是的,在科学网站上查找这些内容,看看我们写了多少关于它的内容,这真的很有趣,因为它是一个比较新的想法。因此,我发现了一篇关于“快乐缺氧”患者的文章,你知道,他们似乎不需要干预,仅仅是因为他们的血氧含量低。但我也发现了一篇关于居住在世界上最高城市(秘鲁)的矿工患慢性高原病的令人不安的故事。因此,我从我粗略的研究中了解到,缺氧可能是中性的或有害的,但是

但是正如你在你的综述中写的那样,今天有一些证据表明缺氧可能有益。有哪些例子可以说明这一点?是的,萨拉,我认为这是对知识现状的非常好的总结。这也是我们想在《科学转化医学》杂志上发表这篇文章的原因之一。我受过肺科医生的训练。因此,缺氧可能对你有益的想法当然是非常违反直觉的。因此,我们想回顾一下

过去十年的研究,实际上是由我的导师和本文的资深作者瓦姆西·穆图在2016年发表在《科学》杂志上的一篇文章启动的。因此,你完全正确。我认为在大多数情况下,缺氧可能对你不利,或者充其量是中性的。但是根据临床前模型的研究,我想非常清楚地说明,目前所有这些都在临床前模型中,在动物模型中。在某些情况下,缺氧实际上可能是有益的。

这项工作最初关注的是遗传性线粒体疾病。但是人们也从其他几个角度来研究这个问题,包括涉及大脑和神经系统炎症的疾病,以及缺血性损伤后和从中恢复。对。我在这里看到了一种联系。你知道,线粒体疾病可能与无法利用线粒体将氧气和食物转化为能量有关。然后缺血性损伤与

你知道,心脏和大脑的血流供应有关。确切地说。心脏和大脑的初始损伤是由于血液供应不足,因此在一段时间内缺乏氧气和营养物质。但是,同样,在这些临床前模型中,有一些证据表明,如果在损伤后,将动物置于较低的氧气环境中,它们实际上可能能够改善它们的恢复情况。对。

对。因此,我们开始看到,我认为大多数都是小鼠,例如小鼠疾病的遗传模型,缺氧治疗可以帮助它们的恢复或帮助对抗遗传疾病,这非常有趣,因为,你知道,你认为遗传疾病,你必须修复基因,对吧?或者你必须用分子进去并替换蛋白质或其他什么东西。但这就像,不,如果我们只给你较少的氧气呢?也许

也许你会好一些。那么,我们通常有多少氧气,哪些是危险的水平,人们正在考虑哪些治疗水平?正如他们在毒理学中所说的那样,剂量决定毒性,对吧?因此,任何东西过量都可能很危险。当然,你可以太低,对吧?在这篇文章中,我们试图为该领域设定一些指导方针。我想说的是,在小鼠身上进行的大部分这项工作都涉及大约11%的氧气浓度。

在海平面,而不是大约21%的正常大气氧气。

但是就一般范围而言,我喜欢将其大致分为三大类。一种是我们所说的最小缺氧。那是17%,或者相当于你在科罗拉多州丹佛市时的水平,对吧?因为很多人,他们飞到丹佛,然后他们可以立即滑雪。然后一直下降到大约11%,我们称之为中等缺氧。然后低于11%,我认为这相当极端。实际上,确实有人一生都生活在氧气水平相当于

浓度相当于海平面11%的地方,但那里有一些严重的健康影响。实际上,在那个水平上分娩相当困难。如果我们第一次将其转化为人类,我们认为这可能是所谓的“暴露上限”,即人们希望达到的最低水平。只是在短时间内给人们较少的氧气并不是一个完全新的想法。

这里不同的是,这是慢性全天候暴露于低氧环境中。你能谈谈这些方法或这些模式之间的区别吗?低氧缺氧疗法有几种不同的模式,其中许多模式已经存在了几十年。这些模式有诸如缺氧预处理或急性间歇性缺氧之类的名称。关键在于

在已经测试这些方案的模型和人体试验中,人们暴露于缺氧的时间很短,例如几分钟到几小时,然后与正常氧气交替。这种模式的新之处在于,这确实是慢性的,而且是连续的。如果你需要长期服用这种药物,你该怎么做?你如何给予……

慢性低氧给人类?在最近进行的研究中,例如在马萨诸塞州总医院,由我们的同事洛伦佐·贝拉领导的一项研究,这项研究中健康的志愿者被带入一个低氧帐篷或低氧室大约五天。他们从16%的氧气开始,每天降低1%,保持在11%,然后将其提高

它是安全且耐受性良好的。然后,德国航空航天中心实际上还进行了一项研究。这项研究是在一些病情非常稳定但不久前曾发生过某种心脏病发作的患者身上进行的。然后,他们将他们置于大约12%的氧气中四到五天。对他们来说,这也是安全的。他们正在研究他们在心脏病发作后心脏恢复的情况。好的。

非常有趣。是的。然后你提到你也说过它是如何输送的,对吗?是的。让我们谈谈这个。所以你谈到了帐篷。但是,如果这要以这样一种方式进行转化,即我们正在治疗患有不同类型疾病的人,也许是患有遗传疾病的人,你不会关闭遗传疾病,你会将氧气水平保持在很低的水平很长一段时间。

你会怎么做?所以有缺氧启发的疗法,然后有慢性持续性缺氧本身。我所说的缺氧启发的疗法是指,在所有正在进行的基础科学研究中,你可以想象,如果你真的能够理解,嘿,缺氧在这种模型中做了什么?它影响了哪些基因、蛋白质和代谢物?你能理解这一点,然后将其转化为药丸或

或抗体,或某种传统的治疗方法,它会继续重现缺氧所做的事情。但我们知道,由于几个原因,这样做可能真的很难。因此,你知道,我们有兴趣同时真正探索缺氧本身。以及如何输送它。所以一大类是我们所说的吸入性缺氧,降低你呼吸的氧气量。有两种方法可以做到这一点。一种是自然的方法,即移居高海拔地区。我们在文章中提供了一些非常有趣的人口统计数据,内容是关于全世界居住在非常高海拔地区的人数。

我不知道,我不记得确切的数字,但居住在氧气相当于海平面13%左右的地方的人数超过1000万。其中许多可能是小型定居点,但其中一些是相当大的城市。例如,拉巴斯和埃尔阿尔托,你知道,这些地方有成千上万,甚至数百万人口。你可以想象,对于某些情况,

你在像这样的特大城市拥有先进的医疗基础设施。我真的很喜欢你们引用19世纪的结核病诊所。这将人们送上了山,改变了他们获得的氧气量。这实际上确实阻止了结核病的发展。因此,这是某种基于……

此时此刻的非常古老的科学。绝对的。这是一个多么引人入胜的故事,它如何追溯到那段历史。但另一件事是,你知道,如果我们能够在家中为人们提供缺氧,那当然会很好。对。如果你不想搬到秘鲁最上层地区。是的。对。

是的,所以我想说的是,能够实现这一点的技术,对吧,在家中创造所谓的“氧气调节环境”,这些技术是存在的。它们需要进行一些调整和小型化,以便更实用。但是,例如,有一些高水平的耐力运动员会在海拔帐篷中睡觉。基本上,发生的事情是,你有一台机器可以稀释或去除环境空气中的氧气,并输送更多的氮气。你可以想象将其扩大规模。

同样,也有一些运动训练模式,人们会戴着缺氧面罩呼吸。现在,你不想带着一个巨大的罐子到处走动,但你可以想象,就像患有肺病的人使用便携式制氧机一样,他们过着完全活跃和正常的生活,他们随身携带它。如果这项技术可以小型化,你可以想象在家中提供这种服务。但我认为如果你可以用药丸来进行缺氧,那也会很酷,对吧?如果在任何给定的时间,

你居住的氧气水平甚至海平面,你可以安全地减少实际到达组织的氧气量。

最近在穆塔尔实验室,我的同事们对这个想法进行了非常令人兴奋的临床前概念验证。关键是要理解的是,我们血液中由血流携带并输送到我们组织的氧气,绝大部分都与血红蛋白结合。因此,有些东西,其中一些已经为人所知很长时间了,例如低剂量的二氧化碳或一种叫做高铁血红蛋白血症的疾病,血红蛋白会更紧密地抓住氧气。无论你获得多少空气,你的身体都没有将其转化为含氧组织。血液细胞中发生了一些事情,改变了输送的氧气比例。确切地说。无论你的氧气含量是多少,它都更紧密地抓住它。因此,较少的氧气

输送到组织。近年来,关于如何做到这一点的药理学研究实际上有很多。从理论上讲,人们可以考虑设计一种药丸,帮助血红蛋白更紧密地抓住氧气。因此,在我的同事们首次描述了慢性呼吸11%氧气的益处的小鼠模型中,我的同事们最近描述了这种方法的有益效果。

这非常令人着迷。但是让我们谈谈一些权衡吧。所以我曾经去过高海拔地区。发生这种情况时,我很容易感到疲倦。缺氧会有一些非常严重的副作用。如果……

如果这成为人类的一种潜在治疗方法,并且他们的身体将获得较低水平的氧气,那么人们需要担心什么?绝对的。安全第一。而且,你知道,我只想非常清楚地说明,我们不知道这种模式如果转化为患者是否安全或有效。因此,我们正在谈论的是真正制定一个框架,并进行非常严格的安全检查。我认为我们知道,就像在早期临床试验中一样,

究竟我们必须注意什么。所以是像急性高原反应、头痛和恶心等症状。这可能是一个范围,从人们如果去世界某个高海拔地区旅行可能会经历的相对轻微的疾病,到非常严重的疾病,如高海拔肺水肿、高海拔脑水肿,

因此,任何临床试验,尤其是在基线可能生病的患者群体中进行的临床试验,都必须极其谨慎地进行,我认为,最初降低氧气暴露的速度要非常慢。将这些从小鼠身上转化出来有哪些重大问题?它们与我们非常不同。例如,它们非常小。

更容易把它们放在帐篷里。但是,是的,在考虑将这些从动物模型转化为人类时,有哪些重大疑问?小鼠和人类之间的氧气代谢和代谢存在具体差异,这确实让我们考虑了这种转化飞跃。其中之一就是,你知道,小鼠比人类小得多,正如你所说的那样。因此,每个细胞,例如每单位组织,它们的代谢活性要高得多。它们消耗的氧气要多得多。它们向大脑输送的血液比人类少。我们

我们认为基线方法

人类大脑组织水平的氧气含量略高一些。我们的血红蛋白不同。所以有很多不同之处。我会说,你知道,当你把刚才提到的所有这些差异加起来时,我不确定你是否可以先验地预测,这意味着你需要比小鼠更高或更低的水平吗?因为它们是各种不同方向的相互冲突的影响。因此,就像转化医学中的许多问题一样,你的小鼠只能带你走这么远。在某些时候,你必须向人类迈进。

我们之前谈到了一些你在开始撰写这篇综述时想到的主要疾病。这在哪些其他领域可能会有益?你将如何找到它们?例如,你将如何弄清楚缺氧还能帮助哪些人?是的,我认为至少有三个主要领域。

我考虑寻找新的疾病和新的疾病模型的方法。第一个是仅仅从已经显示出一些益处的疾病模型中推断。所以你可以想象,如果你正在研究一种密切相关的疾病,也许可以看看。

第二种方法当然是进行高通量筛选,在低氧条件下筛选细胞,看看当你敲除基因时,哪些基因可能会有帮助。当然,这确实必须随后进行。你必须做艰苦的工作,在更大的动物模型中进行后续确认。

第三种方法是我最喜欢的,作为一个首先接受临床训练的人,那就是从人类对海拔高度的流行病学研究中寻找灵感,对吧?世界各地人们呼吸的氧气张力差异很大,从中可能有一些东西可以学习。并且有一篇关于在不同海拔高度病情或多或少严重或普遍的流行病学的文献。

当然,你知道,你必须在那里小心,因为相关性并不等于因果关系。当你谈论海拔高度时,有很多混杂因素。除了氧气浓度外,紫外线、温度等许多因素都不同。是的。你不能忘记,有些人由于世世代代生活在高海拔地区而发生了基因变化。没错。许多高地居民,或者至少是一些高地居民,已经描述了特定的基因变化。你不能仅仅通过将低地居民搬到高地来重现这一点。

所以,你知道,那里有一些有趣的线索。我认为你想要做的一些事情,对吧,如果你能想,我该如何从流行病学中生成一份令人兴奋的疾病清单?我想我知道我们要讨论什么。这是你在综述中提到的这种自然实验,一群人被随机分成两组,一半人基本上被移到山上,另一半人留在海平面。

这是一个非常引人入胜的故事。它来自 20 世纪 70 年代后期印度军队医生发表的一项研究。他们回顾了 20 世纪 60 年代末 70 年代初印度军队的一组士兵。我相信,在印度和中国之间存在特殊的边界紧张局势。所以

数千人驻扎在高海拔地区,其余人留在低海拔地区。你可以看到,撰写这篇论文的作者,他们预计生活在高海拔地区的士兵会有很多健康损害。但事实上,与代谢健康相关的很多事情都变得更好。例如他们的血压、缺血性心脏病发病率、糖尿病发病率以及他们的整体血糖控制。因此,与生活在高海拔地区大约两到三年的士兵相关的许多代谢益处。然后另一件同样令人着迷的事情与我们之前关于结核病的谈话有关。他们发生结核病的几率要低得多。因此,人类流行病学中肯定有一些非常有趣的线索。这非常酷。好的,罗布,我们必须在这里停下来。非常感谢你今天与我交谈。谢谢。

罗伯特·罗杰斯在进行这项工作时是麻省总医院的分子生物学博士后研究员。他现在是生物技术公司 Tectonic Therapeutic 的医疗主任。你可以在 science.org/podcast 找到我们讨论的科学转化医学综述的链接。这就是本期科学播客的全部内容。如果您有任何意见或建议,请写信至 [email protected]

要在播客应用程序中找到我们,请搜索 Science 杂志或在我们的网站 science.org/podcast 上收听。

本节目由我、萨拉·克雷斯皮、梅根·坎特韦尔和凯文·麦克莱恩编辑。我们得到了 Podigy 的梅根·塔克的制作帮助。我们的节目音乐由杰弗里·库克和温魁文创作。最后,我们感谢雅各布斯家族基金会为支持科学播客而慷慨捐赠。雅各布斯家族基金会促进教育、健康和科学事业,从而改善他人的生活。代表 Science 及其出版商 AAAS,感谢您的收听。