Nobelio premijas už mokslo sritis teikiantys žiuri nariai kartais renkasi žymias ir nuspėjamas pavardes. Tačiau kartais jie labai džiaugiasi galėdami suteikti šlovės tyrėjams, kurie mažai žinomi net už savo srities ribų, o plačiajai visuomenei dažnai ir visai negirdėti. Šių metų premija už pasiekimus fiziologijos ir medicinos srityse – puikus tokio atvejo pavyzdys.
Laureatai William Kaelin, seras Peter Ratcliffe ir Gregg Semenza prisidėjo prie atradimo, kuris itin svarbus norint suvokti, kaip funkcionuoja mūsų kūnai, tačiau pasauliui beveik nematomas. Jie atrado, kaip ląstelės nustato deguonies lygį ir prie jo prisitaiko, kad galėtų vykdyti savo veiklą.
Tokie biocheminiai procesai beveik visada priklauso nuo grįžtamojo ryšio ciklų, o svarbiausia šio ciklo molekulė, priderinanti ląstelės fiziologiją prie deguonies prieinamumo – tai baltymų kompleksas, vadinamas hipoksijos skatinamu veiksniu (HIF). HIF molekulę atrado ir pavadinimą jai sugalvojo Johns Hopkins universitete Baltimorėje dirbantis dr. G. Semenza.
Dešimtajame dešimtmetyje dr. G. Semenza tyrė eritropoezę – procesą, kurio metu susidaro raudonieji kraujo kūneliai. Šios ląstelės gabena deguonį kraujyje, o nuo jų skaičiaus priklauso, kiek organizmas jo gauna. Pavyzdžiui, profesionalūs sportininkai dažnai treniruojasi aukštai virš jūros lygio, nes išretėjusiame ore deguonies būna mažiau, todėl organizme susidaro papildomų raudonųjų kraujo kūnelių, padedančių kvėpuoti, kai sportininkai varžosi žemesnėse vietovėse.
Eritropoezę skatinantis hormonas vadinamas eritropoetinu arba EPO. EPO gaminamas kaip vaistas sergantiems anemija, tačiau kartais juo nelegaliai naudojasi ir sportininkai, norintys padidinti raudonųjų kraujo kūnelių kiekį nesivargindami vykti į aukštai virš jūros lygio plytinčias vietoves (šis metodas liūdnai pagarsėjęs tarp dviratininkų). Dr. G. Semenza tyrė DNR dalį gene, kuris koduoja geną išjungiantį ir įjungiantį EPO. Atlikdamas tyrimus jis atrado HIF – baltymų kompleksą, kuris junginėja šį mygtuką prisikabindamas arba atsikabindamas nuo tam tikros DNR dalies. Nuo tada, kai dr. G. Semenza padarė šį atradimą, rasta maždaug 300 panašiai HIF reguliuojamų genų.
Dr. W. Kaelin prisidėjo atradęs kitą baltymą, vadinamą VHL, kuris reguliuoja, kaip HIF lygį ląstelėje nulemia deguonies kiekis. HIF iš tiesų sudaro du baltymai, dabar pavadinti HIF‑1 alfa ir ARNT. ARNT baltymo ląstelėje yra visada, bet HIF‑1 alfa lygis priklauso nuo esamo deguonies kiekio. Jei deguonies daugiau, HIF‑1 alfa baltymo mažiau. O dėl to mažiau ir HIF komplekso. Dėl to EPO ir kiti panašūs genai, kuriems įjungti reikalingas HIF, lieka neaktyvūs.
Dana-Farber vėžio institute Bostone dirbantis dr. W. Kaelin tyrė paveldimą genetinę ligą, vadinamą Hippel-Lindau liga, kuria sergant smarkiai padidėja tikimybė, kad atsiras tam tikrų auglių (kartais gerybinių, kartais piktybinių, paveikiančių įvairius organus, įskaitant inkstus ir akis).
VHL – tai baltymas, koduojamas tam tikro geno. Kai šis genas mutuoja ir nebeveikia, susergama Hippel‑Lindau liga. Dr. W. Kaelin pademonstravo, kad neveikiantis VHL koduojantis genas priverčia daugelį HIF reguliuojamų genų įsiaudrinti – o dėl to atsiranda ir minėti augliai.
Šias dvi dėlionės dalis sujungė Oksfordo universitete dirbantis seras P. Ratcliffe. Jis pademonstravo, kad VHL ir HIF‑1 tarpusavyje santykiauja, o dėl jų santykių esant daugiau deguonies HIF‑1 lygis sumažėja. Šis procesas netiesioginis. Oksiduojasi ne HIF‑1 alfa. Procesui tarpininkauja baltymus ardančios ląstelių dalelės, vadinamos proteosomomis.
Praktiškai šie atradimai naudingi tuo, kad padeda geriau suprasti anemijos priežastis, Hippel‑Lindau ligos sukeliamų ir kitokių auglių atsiradimą ir kitus procesus, kuriems svarbus deguonis. Tarp jų galima paminėti ir žaizdų gijimą, kraujagyslių augimą (jos taip pat susijusios su augliais, nes augliams augti reikalingos papildomos kraujagyslės) ir tikimybę, kad ištiks infarktas ar insultas.
Jei pasiseks, įvairių HIF kontroliuojamų genų veiklą reguliuojantys vaistai padės šiuos procesus paskatinti arba suvaldyti.