Нобелевскую премию по медицине вручили за изучение реакции клеток на кислород
В понедельник Нобелевский комитет начал процедуру оглашения лауреатов премии 2019 года. Одна из первых премий, по медицине, досталась объединенной американо-британской группе исследователей, которые занимались изучением реакции клеток организма на кислород.
Как оказалось, главная реакция — повышение в организме уровня гормона, который называется эритропоэтин. Он, в свою очередь, вызывает рост количества производимых организмом эритроцитов. По словам ученых, которые оценивали работу, она позволяет разрабатывать новые лекарственные препараты и методы борьбы с анемией, раковыми заболеваниями и другими недугами.
Ученые утверждают, что значение кислорода для организма, вернее, его важность, было известно человеку многие сотни лет. Но при этом наука не понимала, как организм реагирует на повышение уровня кислорода в окружающей среде. Открытие Уяльяма Кейлина-младшего, Питера Рэтклиффа и Грегга Семенза назвали одним из наиболее значимых достижений, которое дало возможность раскрыть механизм одного из наиболее важных адаптационных процессов в жизни.
Исследователи, по словам представителей Нобелевского комитета, создали основу, которая позволяет понять, как уровень кислорода влияет на клеточный метаболизм. Соответственно, в будущем на основе этого открытия будут разрабатываться новые методы борьбы с опасными заболеваниями.
Два исследователя, Грегг Семенза и Питер Рэтклифф собирались независимо друг от друга выяснить, каким образом организм понимает, что ему не хватает кислорода и запускает производство эритропоэтина. Семенза проводил опыты с генно-модифицированными мышами, благодаря чему ему удалось найти необычные сегменты ДНК, которые реагировали на гипоксию. Рэтклифф занимался изучением гена эритропоэтина. Оба ученые (независимо друг от друга) смогли обнаружить, что механизм оценки уровня кислорода присутствовал во всех тканях организма, что дало возможность понять общность механизма для клеток разного типа.
Что касается третьего исследователя из группы лауреатов, он занимался изучением болезни Гиппеля-Линдау. Это заболевание, которое увеличивает риск развития некоторых типов рака. Как оказалось, в раковых клетках зачастую повышена экспрессия генов, которые связаны с гипоксией. После того, как все три специалиста стали работать вместе, они смогли выяснить механизм реакции организма на нехватку кислорода.
Академик РАН Виктор Тутельян прокомментировал открытие следующим образом: «Это уникальное открытие, огромный шаг вперед в познании молекулярных механизмов большой группы заболеваний и физиологических состояний, где есть нарушения усвоения кислорода. Поскольку расшифровали механизм, то теперь будут искать, как блокировать или активировать этот процесс. Открываются окна возможностей для поиска специфических факторов».
Он сообщил, что о том, что эритропоэтин вырабатывается в почках, стимулируя производство новых эритроцитов, было известно и раньше. Но вот как клетка узнает о том, что кислорода мало, как клетки чувствуют дефицит кислорода было почти неизвестно. Сейчас же обнаружен белковый комплекс, выступающий в роли посредника между концентрацией кислорода и экспрессией эритропоэтина. Оказывается, механизмы адаптации включают как повышение гемоглобина, так и стимуляцию роста сосудов. Найден общий механизм, феноменология которого была известна, но как на молекулярном и генетическом уровне факторы, повышающие гемоглобин и вызывающие рост сосудов, взаимодействуют и что является пусковым механизмом их содружественного действия, оставалось неизвестным», — заявил заместитель гендиректора Федерального научно-клинического центра детской гематологии им. Дмитрия Рогачева член-корреспондент РАН Алексей Масчан.
По словам других ученых, открытие, за которое получена премия — не такое масштабное, как например, вакцинация или изобретение антибиотиков, но все равно оно очень значимое. «Оно может быть очень продуктивным для лечения различных тяжелых форм анемии и, что, наверное, даже более важно, для воздействия на механизмы так называемого опухолевого ангиогенеза — образования новых опухолевых сосудов, так как опухоль не может расти выше определенного объема, если не формирует в своей структуре сосуд. Один из механизмов воздействия на это новое образование — это как раз метаболический путь, который был открыт», — прокомментировал Масчан.
А вот председатель Российского общества клинической онкологии (RUSSCO), замдиректора НМИЦ онкологии им. Н.Н. Блохина, заведующий отделением клинической фармакологии и химиотерапии Сергей Тюляндин не увидел особого прорыва в открытии применительно к изучению механизмов адаптации опухолевых клеток к кислородному голоданию. «Казалось бы, можно найти точку приложения для поиска препаратов, которые нарушают работу ферментов. Были проведены такие работы, которые создали соответствующую молекулу, но, к сожалению, в клинику ни один из препаратов не вышел», — сообщил Тюляндин.
