Frissítve! Három tudós eredményei kikövezték az utat a vérszegénység, a rák és sok más betegség elleni ígéretes, új stratégiák számára

A sejtkutatás területén elért eredményeiért két amerikai és egy brit tudós, William Kaelin, Gregg Semenza és Peter Ratcliffe kapja az idei orvosi-élettani Nobel-díjat – jelentették be hétfőn a stockholmi Karolinska Intézetben.

Nagy hatású felfedezések

Az illetékes bizottság indoklása szerint a három tudós annak felfedezéséért részesül a legrangosabb tudományos elismerésben, hogy a sejtek miként érzékelik az oxigénszint változását és hogyan alkalmazkodnak hozzá.

Nagy hatású felfedezéseik az élet egyik legelemibb alkalmazkodási folyamatának mechanizmusára világítottak rá – fogalmazott a díjat odaítélő testület. A három tudós fektette le az arról szóló ismeretek alapjait, hogy az oxigénszint milyen hatással van a sejtek anyagcseréjére és fiziológiai működésére. Eredményeik kikövezték az utat a vérszegénység, a rák és sok más betegség elleni ígéretes új stratégiák számára.

Az oxigén életünkben létfontosságú

Az oxigén, amely a Föld légkörének hozzávetőleg egyötödét teszi ki, létfontosságú az élethez. A csaknem az összes sejtben jelenlévő mitokondrium használja fel a táplálék hasznos energiává alakításához. Ez – mint az 1931-es orvosi Nobel-díj kitüntetettje, Otto Warburg felfedezte – enzimatikus folyamat. Az evolúció során kialakultak annak mechanizmusai, hogy a sejtek és a szövetek megfelelő mennyiségű oxigénhez jussanak. A karotisztestek erre specializálódott sejteket tartalmaznak, amelyek érzékelik a vér oxigénszintjét. Annak felfedezéséért, hogy a vér oxigénszintjének érzékelésével a karotisztestek miként szabályozzák a légzésszámot közvetlenül az aggyal kommunikálva, ítélték oda az 1938-as orvosi Nobel-díjat Cornelille Heymans farmakológusnak.

Az oxigénhiányos állapotra (hypoxia) a karotisztestek által kiváltott gyors adaptáció mellett, vannak más alapvető fiziológiai alkalmazkodási folyamatok is. Ezek egyike az eritropoetin (EPO) hormon szintjének emelkedése, amely a vörösvérsejt-termelődés (eritropoiézis) növekedéséhez vezet. Az eritropoiézis hormonális szabályozásának fontossága már a 20. század elején ismert volt, de az rejtély maradt, hogy a folyamatot miként szabályozza az oxigén.

Kísérlet génmódosított egereken

Gregg Semenza az EPO gént és annak változó oxigénszint melletti szabályozódását tanulmányozta génmódosított egereken. Peter Ratcliffe szintén az EPO gén oxigénfüggő szabályozását vizsgálta, és mindkét kutatócsoport arra jutott, hogy az oxigénérzékelő mechanizmus csaknem az összes szövetben jelen van, nem csak a vesében, ahol az EPO termelődik.

Semenza aztán azonosította a válaszadás sejtbéli komponenseit, felfedezett egy fehérjekomplexet, amely az oxigénmennyiség függvényében kapcsolódott a hypoxiára adott választ közvetítő és az EPO gén „szomszédságában” lévő DNS-szegmensekhez. Később azonosította az ennek a fehérjekomplexnek (HIF) a kódolásáért felelős géneket.

Egy fehérje, amely megakadályozza a rák kialakulását

William Kaelin rákkutató a von Hippel-Lindau (VHL) szindrómát kutatva ért el jelentős eredményeket. Ez a genetikai betegség drámaian megnövekedett kockázatot jelent egyes rákbetegségeknél. Az amerikai tudós kimutatta, hogy a VHL-gén kódol egy olyan fehérjét, amely megakadályozza a rák kialakulását. Azt is megállapította, hogy a működő VHL-gén nélküli ráksejtekben abnormálisan magas a hypoxiához igazodó gének szintje, amikor azonban visszajuttatták a VHL-gént a ráksejtekbe, helyreállt a normális szint. Ez fontos jele volt annak, hogy a VHL valamilyen módon részt vesz az oxigénhiányos állapotra adandó válasz szabályozásában.

Peter Ratcliffe szintén kutatta ezt a területet, és rájött, hogy a VHL-gén kölcsönhatásba tud lépni a HIF fehérjekomplexet alkotó két fehérje egyikével, a HIF1-gyel. A kirakós utolsó darabja annak megértése volt, hogy az oxigénszint miként szabályozza a VHL és a HIF1 közötti interakciót, ebben Peter Ratcliffe mellett William Kaelin ért el úttörő eredményeket.

A három tudósnak köszönhetően

jelentősen bővültek az arról szóló ismeretek, hogy az oxigénszint miként befolyásolja az alapvető élettani folyamatokat. Az oxigénszint érzékelése teszi lehetővé a sejtek számára, hogy anyagcseréjük alkalmazkodjon az oxigén változó mennyiségéhez, például testmozgás közben. De az oxigénszint érzékelése számos betegség esetében is kulcsfontosságú.

A három kitüntetett 9 millió svéd koronával (276 millió forintos összeggel) gazdagodik, az összeget egyenlő arányban osztják szét köztük. A díjátadó ünnepséget hagyományosan december 10-én, az elismerést alapító Alfred Nobel halálának évfordulóján tartják.

William G. Kaelin 1957-ben New Yorkban született, a Duke Egyetemen szerzett orvosi diplomát, PhD-képzését a John Hopkins Egyetemen és a bostoni Dana-Farber Rákkutató Intézetben végezte, ahol saját kutatólaboratóriumot is alapított. 2002-ben lett a Harvard orvostudományi karának professzora, 1998 óta a Howard Hughes Orvosi Intézet kutatója.

Peter J. Ratcliffe 1954-ben született az angliai Lancashire-ben. A Cambridge-i Egyetem szerzett orvosi diplomát és az Oxfordi Egyetemen urológus szakképesítést. Oxfordban alapította meg független kutatócsoportját, 1996-ban lett az egyetem professzora. A londoni Francis Crick Intézet klinikai kutatási igazgatója, az oxfordi Target Discovery Institute igazgatója és az oxfordi Ludwig Rákkutató Intézet tagja.

Gregg L. Semenza 1956-ban született New Yorkban, diplomáját biológiából szerezte a Harvard Egyetemen. PhD-képzését a Pennsylvaniai Egyetem Orvosi karán végezte, gyermekgyógyászati szakképesítését a Duke Egyetemen kapta. Független kutatócsoportját a John Hopkins Egyetemen alapította meg, ahol 1999-ben lett professzor és 2003 óta az egyetem sejtkutató központja érkutatóprogramjának igazgatója.

2016-ben ugyanezen kutatásaikért mindhárman megkapták az orvostudomány fejlődésében kiemelkedő szerepet játszó kutatóknak odaítélt Albert Lasker-díjat az orvosi alapkutatásokért kategóriában.

Mandl József: az orvosi Nobel-díjjal egy alapfelfedezést ismertek el

Egy nagyon alapvető mechanizmus feltárását díjazták, amely az elmúlt 20-25 év egyik legnagyobb felfedezéseként teljesen átrajzolja a tudományos gondolkodást – mondta az MTI-nek Mandl József akadémikus.

Mandl József úgy fogalmazott, az egész vérkeringés alapfunkciója, hogy táplálékot és oxigént vigyen a sejtekhez, ezért a sejtek alkalmazkodása két dologról szól: egyrészt, hogy a táplálékhiányhoz tudnak-e alkalmazkodni és olyankor mit csinálnak, másrészt, hogy az oxigénhiányhoz tudnak-e alkalmazkodni és ezt miként teszik.

A most díjazott felfedezés

az oxigénhiányhoz való alkalmazkodásról szól, ami a környezethez való alkalmazkodásnak egy alapmechanizmusa. „Ez nagyon alapvető kérdés, ami régóta foglalkoztatta a kutatótársadalmat” – mutatott rá az akadémikus, megjegyezve, hogy így sokan kicsit meglepőnek is találják, hogy milyen későn jött ez az alapvető felfedezés.

„Azt, hogy a metabolizmus képes alkalmazkodni az oxigénhiányhoz, régóta tudják, de azt, hogy ennek mi a mechanizmusa, nem tudták eddig, ezért ez egy alapfelfedezés” – magyarázta Mandl József.

Mint mondta, az oxigén alapvető fontossága közismert mindenki számára, aki élőlényekkel foglalkozik. Abban az esetben, ha egy élőlény optimális hatékonysággal akar energiát nyerni a környezetéből, ahhoz oxigén kell. Oxigén jelenlétében 16-18-szor több energiát képes a sejt kivonni a környezetéből, mint oxigén nélkül.

Az oxigénhez való hozzájutás lehetősége változhat.

A sejtek képesek alkalmazkodni, tudják érzékelni, hogy elegendő vagy kevesebb az oxigén. Az alkalmazkodás hosszú távú alkalmazkodást jelent, átprogramozza a sejt a fehérjeszintézisét aszerint, hogy mennyi az oxigén. Ha kevés az oxigén, minden átalakul, így például az érképződés is, amely a keringést biztosítja. Ez a mechanizmus azért érdekes, mert igen sok nagy morbiditású betegségben – például a stroke, a szívinfarktus, a daganatok és vesebetegségek – hypoxia, azaz oxigénhiányos állapot lép fel – emelte ki az akadémikus.

Azok, akik a Nobel-díjat kapják, felfedezték ezt a szabályozási utat, az élővilágban az egyik legfontosabb regulációs útvonalat, és így lehetővé tették, hogy a legtöbb betegségnél tudják vizsgálni ennek a mechanizmusnak a szerepét és befolyásolhatóságát a kutatók. „Ez elég egyszerű képletnek tűnik, de távolról sem az” – mondta Mandl József, hangsúlyozva, hogy a három tudós felfedezése alap dolog a normál állapot és számos betegség megértésében, és alap dolog az olyan szerek kutatásában, amelyek erre hatnak.

Kérdésre válaszolva elmondta, hogy jelen pillanatban elsősorban a daganatellenes terápiákban próbálják alkalmazni, például annak vizsgálata során, hogy miért van az, hogy egyes daganatok rezisztensek a kemoterápiára.

(Forrás: MTI)

Ez is igaz