награда

Нобелова награда за медицина за откривателите на кислородния сензор

Нобелова награда за медицина за откривателите на основния кислороден сензор за живота на животните, американците Грег Семенца и Уилям Каелин и британецът Питър Ратклиф споделят наградата за откриването на "как клетките усещат и се адаптират към наличния кислород".

Тримата учени споделят наградата по равно, тъй като са изяснили фундаментален механизъм, който позволява на всички животни да трансформират кислорода в енергия, вид аеробен метаболизъм, който генерира 15 пъти повече енергия от анаеробния, без въздух. Тримата учени разкриха как клетките са способни да усещат нивата на кислород в заобикалящата ги среда и да адаптират метаболизма към тях, така че повече кислород да достига до тъканите. Тези открития са в основата на настоящото лечение на анемия и бъдещите лекарства за рак.

Едно от наградените открития тази година се чества по грешни причини. Semenza (Ню Йорк, 1956), лекар и изследовател от университета „Джон Хопкинс“, се фокусира върху изследването на гена „EPO“, който е от съществено значение за повишаване нивата на кислород в кръвта чрез производството на „еритропоетин“. Този протеин се синтезира в бъбреците. Постигайки кръвния поток, той насърчава производството на червени кръвни клетки, носители на кислород. Хормонът "EPO" е открит през 1977 г. и две десетилетия по-късно вече се е превърнал в едно от най-широко използваните допинг съединения за спорт. Молекулярните механизми, които регулират производството му въз основа на наличния кислород, обаче бяха загадка.

През 1991 г. Semenza разработи трансгенни мишки, които носеха гена "човешки EPO". В тях той идентифицира генетична последователност, отговорна за инициирането на производството на "EPO", когато нивата на кислорода спаднат. Две години по-късно Ратклиф от университета в Оксфорд показа, че този механизъм присъства във всички тъкани на всички животни, универсалност, която доказва неговото биологично значение.

През 1998 г. мишките от Semenza не успяха да развият вени, червени кръвни клетки или сърдечна система, когато им липсваше комплекс от два протеина, които той нарече индуцируем от хипоксия фактор „HIF“. Хипоксията е липсата на кислород и тези два протеина изглеждаха като ключов елемент от биологичните сензори за откриването му. Ако кислородът е в изобилие, клетъчната система за почистване маркира и елиминира тези протеини, но когато е оскъдна, спира да го прави, за да позволи на тъканите да продължат да генерират възможно най-много енергия.

Приблизително по същото време Уилям Каелин в Ню Йорк, 1957 г., онколог от Харвардското медицинско училище, изучава защо някои от пациентите с рак имат излишни кръвоносни съдове в бъбреците. Каелин показа, че тези пациенти имат изключен ген "VHL", който функционира като превключвател, който предотвратява рака. Kaelin и Ratcliffe откриват, че генът "VHL" не само предпазва от тумори, но е съществена част от клетъчния сензор за кислород, помага за запазването на протеините, необходими при липса на кислород, и ги елиминира, когато е в изобилие.

Целият този сложен клетъчен сензор, описан от Semenza, Ratcliffe и Kaelin, е от съществено значение за функционирането на мускулите по време на интензивни усилия, правилната реакция на имунната система, развитието на нови кръвоносни съдове или формирането на ембриона и плацентата. Откритието му е оказало влияние в медицината, например при лечението на анемия с "EPO". Освен това е доказано, че туморните клетки се възползват от тези механизми, за да отвлекат клетъчния метаболизъм и да растат по-бързо, поради което се изследват нови лечения за „задушаване“ на тумори.