2019年诺贝尔生理学或医学奖授予了小威廉·G·凯林（William G. Kaelin Jr.）、彼得·J·拉特克利夫爵士（Sir Peter J. Ratcliffe）和格雷格·塞门扎（Gregg L. Semenza）。自现代生物学问世以来，人们便已经了解生命需要用氧气来维持这一事实。然而，通过此次获奖的研究，我们才第一次知道了细胞适应氧气供应变化的分子机制。
当动物细胞周围的氧气水平发生变化时，其基因表达就会发生根本性的变化。基因表达的这些变化会改变细胞代谢，造成组织重建，甚至导致心率和通气量增加等机体反应。在20世纪90年代初期的研究中，格雷格·塞门扎发现了一种调节这些氧依赖性反应的转录因子，并在1995年纯化和克隆了它。
他将这种因子称为HIF，即缺氧诱导因子（Hypoxia Inducible Factor），并证明它由两个部分组成：一个是新发现的，对氧气敏感的部分HIF-1α；另一个是先前已知的，恒常表达且不受氧调节的蛋白ARNT。
小威廉·G·凯林于1995年起从事希佩尔-林道综合征（VHL，von Hipple-Lindau）肿瘤抑制基因的研究，分离出该基因的第一个全长克隆后，他证明，该基因可以抑制VHL突变致瘤细胞系中的肿瘤生长。此后，拉特克利夫爵士于1999年证明了VHL和HIF-1α之间存在相互作用，且VHL调节了HIF-1α的翻译后和对氧敏感的降解。
最后，凯林和拉特克利夫爵士的研究组同时发现，VHL对HIF-1α的调节取决于HIF-1α的羟基化，这是一种共价修饰，其本身依赖于氧。
三位获奖者的共同努力证明，基因表达对氧变化的反应与动物细胞中的氧水平直接相关，这使得机体能够通过HIF转录因子的作用，立即发生细胞反应以适应氧合作用。
氧气对于动物的生命是必需的，氧化反应利用氧气使食物中的营养物质转化为腺苷三磷酸（ATP）。确实，根据可利用的氧气量校准细胞条件是控制代谢的关键。早在一个多世纪前，人们就已经发现了这一点，例如，1858年，路易·巴斯德（Louis Pasteur）第一个证明动物细胞中氧气的使用存在复杂的平衡，并且细胞使用多种途径来完成能量转换。
在几乎所有的动物细胞里，快速应对和适应氧含量变化的能力都是非常必要的。
关于演化过程的分子分类学研究清楚表明，当细胞开始将自身组织成多细胞的三维结构时，这种应对氧通量变化的反应，就不再只是单个细胞内代谢适应的自主反应，它还让复杂的生理反应得以发展。细胞需要通过许多自主性途径来适应氧气水平的变化，尤其是通过调节自身的代谢速率。
当从组织与器官水平检查这种反应时，科学家发现，多细胞生物需要重塑组织，以适应变化了的氧气水平（例如在创伤后重新构建脉管系统）；也需要调整整个生物体，以补偿氧合作用的变化（例如，运动或者处于高海拔时，通气反应会增加）。
动物细胞感知不同氧气浓度的能力，以及随之而来的对基因表达模式的重塑，对于几乎所有动物的生存都至关重要。由这些途径所控制的氧气激活信号通路，能够影响至少300个分布于各种各样调控网络中的基因。这些分子通路渗透于众多的生理过程之中，从器官发育和代谢稳态，到组织再生和免疫，范围极广；并且，这些通路在许多疾病中都扮演了重要的角色，包括癌症。
HIF调控通路的广阔意义从那以后，许多研究小组的工作显示了HIF通路的坚实作用，以及它在调节受氧影响的基因表达中的核心地位。自从三位获奖者最早的开拓性发现以来，他们一直是这个领域的中心人物。他们参与了HIF通路分子生物学的进一步阐明，并增进了我们对缺氧反应在健康和疾病中所起的生理作用的理解。