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

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

Přečtěte si také

• Nádorové buňky jako zlodějky. Jak posílit imunitní systém, aby na ně vyzrál?
• Nová sloučenina chrání kostní buňky, může pomoci pacientům s cukrovkou
• Růst listů, kořenů, kvetení i rozmnožování aneb Za vším hledej hormon
• Řekni mi to vůní. Pachová komunikace řídí životy zvířat i lidí
• Luční kvítí klíčem k poznání evoluce. Vědci popsali DNA chromozomu Y
• Jak se mozek zotavuje po mrtvici? Odpovědi přináší studie českých vědců
• Čirok produkuje unikátní pyl. Může být cestou k pěstování odolnějších plodin
• Jak opravit míchu: Kristýna Kárová zkoumá možnosti obnovy nervových buněk
• Prodělali jste černý kašel? Přihlaste se do unikátní studie českých odborníků
• Jak buňky reagují na stres? Tým zpřesnil popis vzniku protistresového proteinu