Вы когда-нибудь задумывались, за что именно ученым присуждаются Нобелевские премии? Мы задались этим вопросом и попросили молодого ученого рассказать о практической пользе от сделанных лауреатами открытий на примере премии в области физиологии или медицины за 2019 год.

Уже второй год подряд, нобелевская премия по медицине присуждается в сфере, так или иначе относящейся к лечению онкологических заболеваний. В этом году она также очень тесно связана с сердечно-сосудистыми заболеваниями. Кстати, по данным ВОЗ, данные заболевания занимают первые две строчки среди наиболее распространенных причин смертности.

Нобелевская премия 2019 года была вручена американцам Уильяму Дж. Кейлину и Греггу Семенза, а также британцу сэру Питеру Дж. Рэтклиффу за вклад в понимание механизмов реакции и адаптации клеток к кислороду. Кислород является ключевым элементом для преобразования пищи в энергию у животных. Механизмы работы кислорода и его необходимость были открыты еще ранее, и за них дважды присуждались нобелевские премии: в 1931 и в 1938 годах соотвественно. Отто Генрих Варбург изучал окислительно-восстановительные процессы в клетке или так называемое «клеточное дыхание», а Корней Хейманс в 1938 году получил нобелевскую премию за исследования механизмов регуляции дыхания.

В чем суть открытия?

Премия 2019 года была вручена за изучение состояния гипоксии (т.е. недостатка кислорода). Иными словами – за изучение того, каким образом клетки реагируют на нехватку кислорода, и каковы молекулярные механизмы этих процессов.

Фактор, индуцируемый гипоксией, является регулятором, когда клетка понимает, что она «задыхается». Если говорить о кислородной недостаточности, то самая распространенная ситуация – это «разреженный воздух» (или воздух с низкой процентной концентрацией кислорода) высоко в горах. В таких условиях происходит выработка гормона EPO (Эритропоэтина), который отвечает за стимуляцию созревания эритроцитов (красных кровяных телец) в костном мозге.

До сих пор были не ясны механизмы активации процесса – «понимания» клетками, что нужно вырабатывать данный гормон. В 90-е годы Греггом Семензой был найден фактор, который был назван HIF – или «фактор, индуцируемый гипоксией». В ситуации, когда клетка испытывает гипоксию, происходит процесс активация гена, кодирующего белок, который входит в состав HIF. Данный фактор связывается с ДНК в ядре клетки, тем самым сообщая о том, что клетка испытывает нехватку кислорода. Дальнейшие исследования, привели к понимаю каким образом происходит активация HIF.

Рэтклифф и Кейлин смогли объяснить, каким образом происходит регуляция HIF. При нормальном уровне кислорода в клетке происходит регуляция гена, производящего белок HIF-1α, одну из составляющих «фактора» HIF, таким образом, что белок HIF-1α всегда разрушается. В ситуациях же, когда происходит кислородное голодание клетки, данный белок не деградирует, он соединяется с другим, ранее открытым белком ARNT, и «фактор» HIF проникает внутрь ядра, активируя каскад процессов. Эти процессы активируют гены, которые способствуют нормализации клеточного дыхания.

Хорошо, есть какой-то фактор, а что с того?

Новые лекарства от рака, сердечных заболеваний и анемии находятся в стадии клинических испытаний и появляются на рынке на базе HIF. Применение данного открытия может быть очень разнообразным. Поскольку «клеточное дыхание» является основополагающим для всех процессов в организме, так как это источник энергии для организма, то и регуляция процессов может открыть широкие горизонты для терапевтического применения.

Фундаментальная важность в физиологических процессах: метаболизм, иммунная реакция, адаптация к нагрузкам. Также для работы с патофизиологическими процессами: разработка лекарства от рака (ингибирование ангиогенеза, (образование новых кровяных сосудов, питающих опухоль)), ишемических болезней (снижение кровоснабжения различных участков тела), анемии (снижение переносимости кислорода кровью). Например, Roxadustat – это первое клинически разрешенное лекарство от анемии, разработанное на базе HIF. Сюда же относятся и другие заболевания, которые так или иначе связанны с снабжением различных частей тела кислородом.

Нобелевская премия – это одна из самых престижных наград в мире. Согласно завещанию Альфреда Нобеля, ее вручают за «фундаментальный вклад в развитие и лучшие достижения для всего человечества». Каждое великое открытие «стоит на плечах» у предшественников, и результаты новых исследований ученых могут быть именно тем недостающим звеном, которого не хватало для разработки возможностей лечения многих летальных заболеваний. Кроме того, находки лауреатов могут служить трамплином к дальнейшим еще более глобальным открытиям.