Zahlavi

Nobelovu cenu obdrželi vědci za pochopení reakce buněk na měnící se hladinu kyslíku

08. 10. 2019

Letošní Nobelovu cenu za fyziologii a medicínu získávají Američané William G. Kaelin a Gregg L. Semenza a Brit Sir Peter J. Ratcliffe, jejichž objevy umožnily pochopit podstatu jednoho z klíčových adaptivních systémů pro život člověka a dalších živočichů. Odhalili totiž molekulární mechanismy, jejichž prostřednictvím buňky vnímají dostupnou hladinu kyslíku a reagují na ni.

Zásadní reakcí, jakou organismus reaguje na nedostatek kyslíku, je zvýšení produkce hormonu zvaného erytropoetin neboli EPO, který podněcuje tvorbu červených krvinek. Americký lékař a vědec Gregg Leonard Semenza zkoumal, jak je regulována aktivita genu pro EPO při různých, měnících se hladinách kyslíku, a odhalil bílkovinový komplex zvaný hypoxií indukovaný faktor neboli HIF, jeho fungování a zásadní roli v celém procesu.

Výzkumy regulace genu pro EPO v závislosti na kyslíku se zabýval i britský lékař, buněčný a molekulární biolog Sir Peter J. Ratcliffe. Vědecké týmy obou badatelů mimo jiné zjistily, že mechanismus pro vnímání hladiny kyslíku je přítomný prakticky ve všech tkáních. Americký onkolog William G. Kaelin Jr pronikl k dalším podrobnostem tohoto mechanismu při výzkumu rakoviny.

Díky třem oceněným vědcům dnes víme, jak hladina kyslíku ovlivňuje metabolismus buněk a nejrůznější fyziologické funkce v organismu, od látkové přeměny přes imunitní odpověď až po přizpůsobení buněčného metabolismu při sportu a dalších fyzických aktivitách s cílem zajistit potřebné množství kyslíku a po adaptaci na snížený obsah kyslíku v atmosféře ve vysokých nadmořských výškách. Mezi další adaptivní procesy řízené vnímavostí k hladinám kyslíku patří tvorba červených krvinek a nových cév. Ukázalo se, že adaptace na hladiny kyslíku jsou rozhodující i při vývoji embrya v děloze, kde řídí normální vývoj cév a placenty.

Jelikož mají objevy Williama Kaelina, Petera Ratcliffea a Gregga Semenzy vliv na tolik klíčových pochodů v organismu, mohou mít dalekosáhlý přínos i pro medicínu. Jak zdůraznil Nobelovský výbor při Karolinském institutu, vnímavost ke kyslíku stojí v pozadí mnoha chorob.

Například anemii často doprovází hypoxie, kdy se červené krvinky nedokážou vázat a přenášet dostatečné množství kyslíku do buněk. Procesy řídící množství kyslíku hrají důležitou roli i v rozvoji rakoviny, protože některé nádory dokážou využít mechanismů řídících dostupnost kyslíku ke stimulaci růstu cév, které pak slouží k vlastnímu zásobení nádoru kyslíkem a živinami, a tedy i k jeho šíření.

Proto výsledky výzkumů nových nositelů Nobelovy ceny otevírají cestu ke slibným novým strategiím v boji proti chudokrevnosti, rakovině i řadě dalších chorob.

Zmíněná témata řeší i v Biotechnologickém ústavu AV ČR. Badatelé z laboratoře molekulární patogenetiky pod vedením Gabriely Pavlínkové jsou spoluautory studie s Greggem L. Semenzou, která ukazuje, že deregulovaná exprese HIF-1α může přispět k srdeční dysfunkci. Letos v červnu ji publikoval prestižní časopis PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America).

Připravila: Jana Olivová, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR
Foto: Nobelprize.org