нобелівська

Нобелівська премія з медицини за відкривачів датчика кисню

Нобелівська премія з медицини за першовідкривачів основного кисневого датчика для життя тварин, американці Грегг Семенца та Вільям Келін та британець Пітер Раткліфф діляться нагородою за відкриття "як клітини відчувають доступний кисень та пристосовуються до нього".

Троє вчених поділяють нагороду порівну за роз'яснення фундаментального механізму, який дозволяє всім тваринам перетворювати кисень в енергію - тип аеробного метаболізму, який генерує в 15 разів більше енергії, ніж анаеробний, без повітря. Троє вчених показали, як клітини здатні відчувати рівень кисню в своєму середовищі та пристосовувати метаболізм до них, щоб більше кисню надходило до тканин. Ці висновки є основою для сучасних методів лікування анемії та майбутніх препаратів від раку.

Одне з нагороджених відкриттів цього року відзначається з неправильних причин. Семенца (Нью-Йорк, 1956), лікар і дослідник з Університету Джона Хопкінса, зосередився на вивченні гена "ЕРО", який є важливим для підвищення рівня кисню в крові за рахунок вироблення "еритропоетину". Цей білок синтезується в нирках. Потрапляючи в кров, він сприяє виробленню еритроцитів - носіїв кисню. Гормон "ЕРО" був відкритий в 1977 році, а через два десятиліття він вже став одним із найбільш широко використовуваних допінгових сполук. Однак молекулярні механізми, що регулюють його виробництво на основі доступного кисню, були загадкою.

У 1991 році Семенца розробив трансгенних мишей, які несли ген "людський ЕРО". У них він ідентифікував генетичну послідовність, відповідальну за ініціювання продукції "ЕРО", коли рівень кисню падає. Через два роки Раткліфф з Оксфордського університету показав, що цей механізм присутній у всіх тканинах усіх тварин, що є універсальністю, що доводить його біологічне значення.

У 1998 році миші семензи не змогли розвинути вени, еритроцити або серцеву систему, коли їм бракувало комплексу з двох білків, які він назвав фактором, індукованим гіпоксією, "HIF". Гіпоксія - це нестача кисню, і ці два білки здавалися ключовим елементом біологічних сенсорів для його виявлення. Якщо кисню достатньо, клітинна система очищення відмічає і вилучає ці білки, але коли його не вистачає, вона припиняє це робити, щоб тканини могли продовжувати виробляти якомога більше енергії.

Приблизно в той же час Вільям Кейлін у Нью-Йорку, 1957 р., Онколог Гарвардської медичної школи, вивчав, чому у деяких його хворих на рак надмір кровоносних судин у нирках. Каелін показав, що у цих пацієнтів вимкнений ген "VHL", який функціонує як перемикач, що запобігає раку. Каелін та Раткліфф виявили, що ген "VHL" не тільки захищає від пухлин, але є важливою частиною клітинного датчика кисню, допомагаючи зберегти білки, необхідні при нестачі кисню, і усуваючи їх, коли його багато.

Весь цей складний клітинний датчик, описаний Семензою, Раткліффом та Каеліном, важливий для функціонування м’язів під час напружених зусиль, правильної реакції імунної системи, розвитку нових судин або формування ембріона та плаценти. Його відкриття справило вплив на медицину, наприклад, при лікуванні анемії за допомогою "ЕРО". Крім того, було показано, що пухлинні клітини використовують ці механізми для викрадення клітинного метаболізму та швидшого росту, тому досліджуються нові методи лікування, щоб "задушити" пухлини.