Raziskave letošnjih Nobelovih nagrajencev za medicino pomembne tudi pri boju z rakom
Nagrado so prejeli za odkritja, kako celice zaznavajo dostopnost kisika. Njihovo delo je bilo temeljno pri razvoju terapij proti številnim boleznim.
Odpri galerijo
Foto Jonathan Nackstrand/AFP
Nobelovo nagrado za medicino si letos delijo trije znanstveniki. Britanec Peter J. Ratcliffe in Američana William G. Kaelin in Gregg L. Semenza so jo prejeli za odkritja, kako celice zaznavajo dostopnost kisika. Nagrajenci so odkrili molekularne mehanizme, ki predstavljajo osnovo za prilagajanje celic spremembam v ravni kisika.
V obrazložitvi nagrade so pri inštitutu Karolinska pojasnili, da je nujnost kisika znana že stoletja, dolgo časa pa ni bilo znano, kako se celice odzovejo na različne količine kisika, ki jim je na voljo. Razlike se, denimo, pojavijo med vadbo na višjih nadmorskih višinah ali pa, ko se zaradi rane prekine normalen krvni obtok. Ko nivo kisika v telesu upade, morajo celice nemudoma prilagoditi svoj mehanizem. Ta odziv pa je povezan tudi s številnimi boleznimi, zato je delo letošnjih lavreatov pomembno in temeljno pri razvoju terapij v boju proti anemiji, rakavim obolenjem in drugim boleznim. Mehanizem odigra tudi ključno vlogo pri našem imunskem sistemu in v najzgodnejšem obdobju našega življenja, ko se telo v maternici šele razvija.
»Mehanizem zaznavanja kisika celicam omogoča prilagoditev lastnega metabolizma ob pomanjkanju kisika, na primer v mišicah ob intenzivni vadbi. Naš imunski sistem in druge fiziološke funkcije so prav tako prilagojene na ta mehanizem. Ključen je pri razvoju zarodka, da se normalno razvijeta žilni sistem in posteljica,« so zapisali v obrazložitvi.
Raziskave so pokazale, da se ob pomanjkanju kisika poviša količina hormona eritropoetina (EPO). A zakaj? Trojica zdaj nagrajenih raziskovalcev je počasi sestavljala celotno sliko. Med drugim so njihove raziskave pokazale, da na različne količine kisika odreagira beljakovina HIF-1α (hypoxia-inducible factor ali dejavnik, ki ga spodbudi pomanjkanje kisika). HIF-1α v celicah ves čas nastaja in se razgrajuje, ko je kisika dovolj. Ko pa ga ni (hipoksija), je zaščiten pred razgradnjo in se lahko veže na DNK. Zato se ob pomanjkanju kisika poveča količina hormona EPO. Medtem ko sta Semenza in Ratcliffe preučevala vpliv EPO, je Kaelin raziskoval redek dedni sindrom von Hippel-Lindau (VHL) s številnimi benignimi in malignimi tumorji. Pokazal je, da ima gen VHL nekakšno vlogo pri odzivu celic na hipoksijo. Kakšno, je nato ugotovil Ratcliffe, in sicer VHL je potreben za razgradnjo HIF-1α, ko je kisika dovolj. Če strnemo: ko je kisika v celicah premalo, se VHL ne veže več na HIF, zato se ta nabere v celicah in spremeni DNK.
Opisani mehanizem ima pomembno vlogo pri razvoju rakavih celic. »Pri tumorjih vpliva na oblikovanje žil in spremembo celičnega metabolizma, da se rakave celice uspešno širijo.« Na podlagi njihovega dela zdaj številni akademski laboratoriji in farmacevtske družbe razvijajo, kako ali zaustaviti ali aktivirati ta mehanizem, s čimer bi lahko pomembno vplivali na razvoj bolezni.
Thomas Perlmann, tajnik Nobelovega komiteja, je Američana in Britanca poklical že pred samo javno razglasitvijo, da jim je sporočil veselo novico. Povedal je, da je bil edini zbujen Britanec Ratcliffe, ki je bil v pisarni, Američan Semenza pa je spal. Perlmann je še poudaril, da so bili vsi trije zelo veseli, da so si trije imenitni znanstveniki razdelili nagrado.
Lani sta nagrado prejela ameriški in japonski imunolog James P. Allison in Tasuku Hondžo za razvitje posebne imunoterapije za zdravljenje raka. Allison in Hondžo sta se v svojih raziskavah posvečala različnim mehanizmom, ki delujejo kot zaviralci imunskega sistema, in preučevala, kako jih sprostiti, da napadejo rakave celice, ki bi jih sicer morali »ubiti« s strupi kemoterapije ali obsevanja, ki sta poleg operativnega posega še vedno glavna stebra zdravljenja te bolezni.
V javnosti kroži več imen, kdo bi letos lahko dobil nagrade, a švedski in norveški komite znata presenetiti.
V obrazložitvi nagrade so pri inštitutu Karolinska pojasnili, da je nujnost kisika znana že stoletja, dolgo časa pa ni bilo znano, kako se celice odzovejo na različne količine kisika, ki jim je na voljo. Razlike se, denimo, pojavijo med vadbo na višjih nadmorskih višinah ali pa, ko se zaradi rane prekine normalen krvni obtok. Ko nivo kisika v telesu upade, morajo celice nemudoma prilagoditi svoj mehanizem. Ta odziv pa je povezan tudi s številnimi boleznimi, zato je delo letošnjih lavreatov pomembno in temeljno pri razvoju terapij v boju proti anemiji, rakavim obolenjem in drugim boleznim. Mehanizem odigra tudi ključno vlogo pri našem imunskem sistemu in v najzgodnejšem obdobju našega življenja, ko se telo v maternici šele razvija.
»Mehanizem zaznavanja kisika celicam omogoča prilagoditev lastnega metabolizma ob pomanjkanju kisika, na primer v mišicah ob intenzivni vadbi. Naš imunski sistem in druge fiziološke funkcije so prav tako prilagojene na ta mehanizem. Ključen je pri razvoju zarodka, da se normalno razvijeta žilni sistem in posteljica,« so zapisali v obrazložitvi.
Trojica sestavila celotno sliko
Raziskave so pokazale, da se ob pomanjkanju kisika poviša količina hormona eritropoetina (EPO). A zakaj? Trojica zdaj nagrajenih raziskovalcev je počasi sestavljala celotno sliko. Med drugim so njihove raziskave pokazale, da na različne količine kisika odreagira beljakovina HIF-1α (hypoxia-inducible factor ali dejavnik, ki ga spodbudi pomanjkanje kisika). HIF-1α v celicah ves čas nastaja in se razgrajuje, ko je kisika dovolj. Ko pa ga ni (hipoksija), je zaščiten pred razgradnjo in se lahko veže na DNK. Zato se ob pomanjkanju kisika poveča količina hormona EPO. Medtem ko sta Semenza in Ratcliffe preučevala vpliv EPO, je Kaelin raziskoval redek dedni sindrom von Hippel-Lindau (VHL) s številnimi benignimi in malignimi tumorji. Pokazal je, da ima gen VHL nekakšno vlogo pri odzivu celic na hipoksijo. Kakšno, je nato ugotovil Ratcliffe, in sicer VHL je potreben za razgradnjo HIF-1α, ko je kisika dovolj. Če strnemo: ko je kisika v celicah premalo, se VHL ne veže več na HIF, zato se ta nabere v celicah in spremeni DNK.
Mehanizem, ki vpliva tudi na razvoj raka
Opisani mehanizem ima pomembno vlogo pri razvoju rakavih celic. »Pri tumorjih vpliva na oblikovanje žil in spremembo celičnega metabolizma, da se rakave celice uspešno širijo.« Na podlagi njihovega dela zdaj številni akademski laboratoriji in farmacevtske družbe razvijajo, kako ali zaustaviti ali aktivirati ta mehanizem, s čimer bi lahko pomembno vplivali na razvoj bolezni.
Foto Jonathan Nackstrand/AFP
Thomas Perlmann, tajnik Nobelovega komiteja, je Američana in Britanca poklical že pred samo javno razglasitvijo, da jim je sporočil veselo novico. Povedal je, da je bil edini zbujen Britanec Ratcliffe, ki je bil v pisarni, Američan Semenza pa je spal. Perlmann je še poudaril, da so bili vsi trije zelo veseli, da so si trije imenitni znanstveniki razdelili nagrado.
Raziskave vplivov pomanjkanja kisika so pomembna tudi pri našem osvajanju vesolja.
Prof. dr. Igor Mekjavić z odseka za avtomatiko, biokibernetiko in robotiko na Institutu Jožef Stefan ter uveljavljen strokovnjak za okoljsko fiziologijo, ki preučuje učinke hipoksije: »Letošnja Nobelova nagrada za fiziologijo in medicino je bila podeljena za obsežne bazične raziskave o tem, kako celice v različnih tkivih zaznajo in se odzovejo na spremembe količine kisika, ki ga imajo na voljo. V Planiškem laboratoriju Instituta Jožef Stefan se že vrsto let ukvarjamo z vplivom hipoksije na človeka, to je s pomanjkanja preskrbe tkiv s kisikom. Predvsem nas zanimajo učinki različnih strategij adaptacije na hipoksijo, ki jo uporabljajo alpinisti in drugi športniki, da izboljšajo svoje zmogljivosti. Za Evropsko vesoljsko agencijo pa raziskujemo, kako bo hipoksija vplivala na astronavte, ki se bodo udeležili bodočih odprav na Luno in Mars. Skupno odgovorom na ta vprašanja je ugotoviti mehanizem, kako celice v telesu uporabljajo kisik in zakaj je učinek hipoksije na človeka med ljudmi tako različen. Raziskovalno delo letošnjih Nobelovih nagrajencev za fiziologijo in medicino ponuja odgovore na ta ključna vprašanja.«
Prof. dr. Igor Mekjavić z odseka za avtomatiko, biokibernetiko in robotiko na Institutu Jožef Stefan ter uveljavljen strokovnjak za okoljsko fiziologijo, ki preučuje učinke hipoksije: »Letošnja Nobelova nagrada za fiziologijo in medicino je bila podeljena za obsežne bazične raziskave o tem, kako celice v različnih tkivih zaznajo in se odzovejo na spremembe količine kisika, ki ga imajo na voljo. V Planiškem laboratoriju Instituta Jožef Stefan se že vrsto let ukvarjamo z vplivom hipoksije na človeka, to je s pomanjkanja preskrbe tkiv s kisikom. Predvsem nas zanimajo učinki različnih strategij adaptacije na hipoksijo, ki jo uporabljajo alpinisti in drugi športniki, da izboljšajo svoje zmogljivosti. Za Evropsko vesoljsko agencijo pa raziskujemo, kako bo hipoksija vplivala na astronavte, ki se bodo udeležili bodočih odprav na Luno in Mars. Skupno odgovorom na ta vprašanja je ugotoviti mehanizem, kako celice v telesu uporabljajo kisik in zakaj je učinek hipoksije na človeka med ljudmi tako različen. Raziskovalno delo letošnjih Nobelovih nagrajencev za fiziologijo in medicino ponuja odgovore na ta ključna vprašanja.«
Raziskave Nobelovih nagrajencev vodijo v iskanje boljših zdravil za rakava obolenja, poudarja tudi prof. dr. Maja Čemažar, pomočnica strokovnega direktorja za raziskovanje in izobraževanje na Onkološkem inštitutu Ljubljana.
»Letošnja Nobelova nagrada za medicino govori o zaznavanju kisika v celici in kako je to povezano z izražanjem različnih genov. Zaznavanje kisika celic je povezano z izražanjem več kot 300 različnih genov. Na področju rakavih obolenj so te raziskave pomembne, ker hipoksija, to je pomanjkanje kisika, pri tumorju vodi v razvoj v razvoj novega žilja, kar pomeni dotok nove hrane in svežega kisika, hipoksija je tudi povezana s spremembo metabolizma v tumorjih. Ta dognanja so v onkologiji doprinesla k temu, da imamo veliko novih markerjev, s katerimi lahko povezujemo prognozo bolezni, poleg tega pa imamo tudi veliko novih tarč, na katerih lahko razvijamo zdravila in s tem uspešneje ciljamo rakava obolenja.«
»Letošnja Nobelova nagrada za medicino govori o zaznavanju kisika v celici in kako je to povezano z izražanjem različnih genov. Zaznavanje kisika celic je povezano z izražanjem več kot 300 različnih genov. Na področju rakavih obolenj so te raziskave pomembne, ker hipoksija, to je pomanjkanje kisika, pri tumorju vodi v razvoj v razvoj novega žilja, kar pomeni dotok nove hrane in svežega kisika, hipoksija je tudi povezana s spremembo metabolizma v tumorjih. Ta dognanja so v onkologiji doprinesla k temu, da imamo veliko novih markerjev, s katerimi lahko povezujemo prognozo bolezni, poleg tega pa imamo tudi veliko novih tarč, na katerih lahko razvijamo zdravila in s tem uspešneje ciljamo rakava obolenja.«
Lani sta nagrado prejela ameriški in japonski imunolog James P. Allison in Tasuku Hondžo za razvitje posebne imunoterapije za zdravljenje raka. Allison in Hondžo sta se v svojih raziskavah posvečala različnim mehanizmom, ki delujejo kot zaviralci imunskega sistema, in preučevala, kako jih sprostiti, da napadejo rakave celice, ki bi jih sicer morali »ubiti« s strupi kemoterapije ali obsevanja, ki sta poleg operativnega posega še vedno glavna stebra zdravljenja te bolezni.
Nobelova nagrada je vredna devet milijonov švedskih kron oziroma 830.000 evrov. Če je dobitnikov več, se znesek porazdeli.
V javnosti kroži več imen, kdo bi letos lahko dobil nagrade, a švedski in norveški komite znata presenetiti.
