Простым языком: за что получили Нобелевскую премию по медицине в 2019 году

Как изменение уровня кислорода поможет бороться со слепотой, раком и другими заболеваниями.

Простым языком: за что получили Нобелевскую премию по медицине в 2019 году
Регуляция ответа на гипоксию очень важна и для борьбы с онкологическими заболеваниями

Нобелевскую премию по физиологии и медицине в этом году получили Уильям Келин, Грегг Семенца и сэр Питер Рэтклиф за исследования того, как клетки адаптируются к недостатку кислорода. Мы попросили заведующего лабораторией геномной и белковой инженерии Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН доктора биологических наук Дмитрия Олеговича Жаркова рассказать, чем важен этот механизм. Спойлер: если научиться в зависимости от целей регулировать количество кислорода, можно бороться с разными заболеваниями.

Дмитрий Жарков «Все дышат кислородом. Примерно миллиард лет назад жизнь переключилась на этот вид энергетического обмена, и с тех пор все процессы, которые связаны с дыханием, стали жизненно важными. Когда кислород неравномерно распределен по всему организму, крайне важно регулировать процессы, которые его используют», — поясняет Дмитрий Жарков.

При низком содержании кислорода в организме млекопитающих почки выбрасывают в кровь эритропоэтин. Это гормон, который стимулирует производство новых эритроцитов для транспорта кислорода. То, как именно клетки чувствуют, достаточно ли им кислорода, долго оставалось неизвестным.

Грегг Семенца изучал ген эритропоэтина и то, как его работа запускается в ответ на гипоксию. Этот гормон регулирует выработку эритроцитов и в конечном итоге содержание гемоглобина в крови. В попытках найти посредника между концентрацией кислорода и экспрессией гена эритропоэтина, ученый обнаружил белковый комплекс (HIF — hypoxia-inducible factor), который связывается с ДНК напрямую.

Питер Рэтклифф, независимо от Семенцы, тоже занимался исследованием гена эритропоэтина, и вместе они обнаружили, что кислород регулирует его экспрессию в самых разных тканях организма, а не только в почках, как можно было предположить изначально.

Уильям Келин обнаружил, что в раковых клетках часто повышена экспрессия генов, связанных с гипоксией. Болезнь Гиппеля — Линдау связана с мутацией в гене, белок которого участвует в расщеплении HIF.

«Безусловно, лауреаты сделали ценное открытие. Механизм, с помощью которого клетки реагируют на концентрацию кислорода, влияет на развитие разных болезней у человека. Например, пациенты с почечной недостаточностью страдают от анемии, поскольку именно в почках вырабатывается эритропоэтин. А производство гормона регулируется при помощи механизмов, которые открыли лауреаты», — прокомментировал ученый.

Регуляция ответа на гипоксию очень важна и для борьбы с онкологическими заболеваниями. Когда опухоли достигают определенного размера, им не хватает кислорода для дальнейшего активного роста, и они запускают механизмы, стимулирующие рост кровеносных сосудов. Соответственно, если прервать этот процесс в самом начале, сосуды прорастать не смогут, и рост опухоли тормозится. Детальное понимание того, что лежит в основе этих процессов, уже используется в разработке новых лекарств для усиления или подавления ответа на гипоксию в клетках.

Аналогичная ситуация наблюдается с дегенерацией сетчатки при старческой слепоте. Из-за возрастных изменений тканям начинает не хватать кислорода, и кровеносные сосуды прорастают в сетчатку. В результате светочувствительность нарушается. Это тоже одна из потенциальных областей применения открытия: можно разработать лекарства, которые будут подавлять в глазу рост сосудов в нежелаемом месте.

По словам Дмитрия Жаркова, в СО РАН ведутся очень интересные работы по животным моделям, которые гиперчувствительны к кислороду. Например, в лаборатории молекулярных механизмов старения ФИЦ «Институт цитологии генетики СО РАН» есть модель крыс, которая была получена еще несколько десятков лет назад. По неизвестным пока механизмам из-за окислительного стресса у них происходит ускоренное старение и болезни, которые у человека ассоциированы со старостью. А в лаборатории геномной и белковой инженерии Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН исследуют опасность кислорода — окислительный стресс и связанные с ним повреждения ДНК.

Источник: Наука в Сибири

Мнение читателей
1
0
0
0
Выделите орфографическую ошибку мышью и нажмите Ctrl+Enter.
Спасибо за ваш голос
Моё мнение Комментарий Поделиться

От редакции

Интересуетесь наукой?

Ваше мнение ценно: оставьте комментарий

войдите или зарегистрируйтесь, тогда Вам не придется вводить имя каждый раз, и Вы сможете настроить себе "аватар".
Ознакомьтесь с правилами комментирования