Перейти к основному содержанию
Прямой эфир
Главный слайд
Начало статьи
Кислородное попадание: нобелевку по медицине дали за изучение гипоксии
2019-10-07 16:33:19">
2019-10-07 16:33:19
Озвучить текст
Выделить главное
вкл
выкл

Открытия в области того, как клетки нашего организма взаимодействуют с кислородом и реагируют на его нехватку, в этом году удостоились Нобелевской премии в области физиологии и медицины. Престижный научный приз за изучение одного из самых важных механизмов жизни человека американцы Уильям Келин и Грегг Семенца разделили с британцем Питером Джоном Рэтклиффом. Их исследования заложили основу для создания инновационных лекарств от рака, инфаркта, инсульта, нейродегенеративных заболеваний и старения.

Молекулярный переключатель

В официальных сообщениях, распространенных Нобелевским комитетом, сказано, что главная научная премия вручена коллективу ученых за «исследование о том, как клетки могут распознавать кислород и адаптироваться к изменению его уровня». В западной прессе механизм взаимодействия клеток с кислородом уже назвали «молекулярным переключателем» — за свойство изменять уровень выработки специфических белков, которые реагируют на гипоксию (когда кислорода поступает мало, белков вырабатывается больше, и наоборот).

Член Нобелевского комитета профессор Рэндалл Джонсон представляет лауреатов этого года по медицине, Стокгольм, Швеция, 7 октября 2019 года

Фото: REUTERS/TT News Agency/Pontus Lundahl

Помимо дыхания, кислород выполняет ряд других жизненно важных функций в человеческом организме. Именно благодаря этому химическому элементу в органах прорастают сосуды, что обеспечивает клетки необходимыми питательными веществами. С другой стороны, активные формы кислорода запускают процессы окисления, которые современная наука связывает с развитием многих опасных заболеваний, старением и даже смертью. Поэтому само по себе изучение взаимодействия живой материи с кислородом крайне перспективно и охватывает практически все передовые области в современной физиологии, считает директор института молекулярной медицины Сеченовского университета Андрей Замятнин.

— Эта проблематика уходит корнями во времена зарождения жизни. С появлением растений кислород стал продуцироваться в большом количестве, а это, в свою очередь, дало возможность клеткам живых организмов делиться, — пояснил «Известиям» эксперт. — Однако кислород важен не только для формирования жизни. Например, клеточная гибель — апоптоз — запускается именно благодаря тому, что клетка сжигает себя активными формами кислорода. Как известно, апоптоз почему-то не работает в раковых клетках. Поэтому изучение влияния кислорода сейчас так важно для создания перспективных лекарств от рака, а также нейродегенеративных болезней, инфарктов и инсультов, при которых серьезно нарушен энергообмен.

Долгое время науке было неизвестно, как именно клетки нашего организма взаимодействуют с кислородом. В 90-е годы прошлого века Грегг Семенца изучал ген гормона эритропоэтина, который выделяется почками в процессе жизнедеятельности, и запуск его деятельности в ответ на гипоксию - кислородное голодание. Независимо от него работу этого гена изучал и Питер Рэтклифф. Ученым удалось выяснить, что кислород регулирует его экспрессию (процесс, при котором наследственная информация от гена преобразуется в функциональный продукт — РНК или белок) в самых разных тканях организма. Во время поиска посредника между накоплением кислорода и экспрессией эритропоэтина Семенца обнаружил вещество, получившее название HIF-1а (hypoxia-inducing factor) - белковый комплекс, который напрямую связывается с ДНК.

Грегг Семенца

Грегг Семенца в своей лаборатории

Фото: REUTERS/Theresa Keil

— В случае когда в клетках достаточно кислорода, HIF-1а неактивен и быстро деградирует в цитоплазме клетки, — рассказал «Известиям» заведующий лабораторией геномной инженерии МФТИ Павел Волчков. — Его уничтожает сам организм. А при патологических процессах он накапливается. Один из лауреатов этого года, Уильям Келин, изучая генетическую болезнь Гиппеля-Линдау, которая является частой причиной рака, обнаружил, что в мутогенных клетках часто повышена экспрессия генов, связанных с гипоксией. Затем Греггу Семенца удалось это подтвердить и выделить сам белок, который отвечает за данный процесс.

Эликсир молодости

Механизм, с помощью которого клетки реагируют на концентрацию кислорода, играет роль в развитии разных болезней. Известно, что раковые опухоли поначалу представляют собой просто скопление клеток без кровеносных сосудов. Поэтому они производят избыточное количество HIF-1а, чтобы защититься от кислородного голодания. Избыточное количество этого белка, как теперь известно, может свидетельствовать о развитии злокачественных образований, рассказала «Известиям» проректор по научной работе Сеченовского университета Марина Секачева.

— На основе этого механизма могут быть созданы онкопрепараты нового поколения, в которых белок HIF-1а будет фармацевтической мишенью, — объяснила онколог. — Так как в нормальных клетках он присутствует в небольших концентрациях, препарат, который будет связываться с данным белком, будет накапливаться именно в патологических тканях. А это значит, что врачи получат возможность убивать только опухолевые ткани.

химиотерапия
Фото: ТАСС/Xinhua/imago

Гипоксические состояния влияют и на развитие других заболеваний: от нехватки кислорода развивается ишемическая болезнь (недостаточное кровоснабжение) сердца и сосудов, а также инсульты. Поэтому во всем мире сейчас пытаются использовать HIF-1а для терапии этих патологий.

— Все врачи знают, что ишемия — ограничение кровоснабжения — страшна не сама по себе. Она страшна тем, что после нее придет период реперфузии — нормального снабжения кислородом, — рассказал «Известиям» ведущий научный сотрудник МГУ им. М.В. Ломоносова Максим Скулачев. — Мы потратили большое количество усилий на разработку вещества, которое защищают ткани и клетки именно в этот момент. Наше вещество SkQ-1 — одно из его применений. Мы в данном случае боремся с HIF-1а, которому важно восстановить кровоснабжение.

Российские ученые пытаются выяснить, насколько белок HIF-1а важен в определенных механизмах защиты головного мозга у новорожденных, сообщил «Известиям» сотрудник Лаборатории функциональной нейрогеномики Института цитологии и генетики РАН, сотрудник кафедры физиологии НГУ Петр Меньшанов.

Питер Джон Рэтклифф

Питер Джон Рэтклифф

Фото: ТАСС/AP/Frank Augstein

— Мы пытаемся понять, является ли он защитным фактором, или он дает эффекты, которые больше связаны с повреждением головного мозга. На текущий момент продемонстрировано то, что HIF-1а действует в зависимости от контекста. В некоторых ситуациях его действие защитное, а в других — повреждающее. В ситуациях, когда идет гипоксия и включаются гормоны стресса, в целом видно, что гормоны стресса уменьшают повреждающее действие гипоксии. То есть мы доказали, что родовой стресс защищает головной мозг ребенка во время родов.

Все опрошенные «Известиями» ученые отметили, что нобелиаты открыли в свое время важнейшее направление науки.

Утренний звонок

Звонок из Стокгольма разбудил американцев Уильяма Келина и Грегга Семенцу в четыре часа утра. Как рассказал секретарь Нобелевского комитета шведского Каролинского института Томас Перлманн, с Келином удалось связаться только через его сестру. Она дала представителю комитета два телефонных номера: первый был неправильным, а вот второй сработал.

— Он был действительно счастлив, — заметил Томас Перлманн на пресс-конференции.

— Как ученый я знал, что если в пять утра вам звонит телефоный номер с большим количеством цифр, — это хорошая новость. Поэтому мое сердце начало биться очень быстро. Но это было немного сюрреалистично, — позднее пошутил Уильям Келин в беседе с AP.

Уильям Кейлин-младший узнает о получении Нобелевской премии по телефону, Бостон, США, 7 октября 2019 года

Фото: ТАСС/AP/Josh Reynolds

Его соотечественник Грегг Семенца рассказал, что пока не успел подумать, куда он потратит нобелевские деньги из-за непрекращающихся звонков, первый из который и поднял его с постели утром 7 октября.

Не спал в это время только британец Питер Джон Рэтклифф. По сообщению шведского национального агентства TT (ТТ News Agency), сэр Рэтклифф сказал, что, когда он начинал свое исследование, даже и подумать не мог, что они приведут его к Нобелевской премии.

Завтра, 8 октября, состоится объявление нобелиатов по физике.

Загрузка...