2019-ben három férfi kapta az orvosi-életteni Nobel-díjat: William Kaelin, Gregg Semenza és Peter Ratcliffe. Ismét a sejtkutatás tarolt. Az utóbbi években egyre nagyobb szerepet kap a molekuláris biológia, az én nagy örömömre. Az idei díjazottak kiemelkedő eredményt értek el a sejtek és az oxigénszint kapcsolatának kutatásában. Miért is olyan áttörő, amit elértek? Lássuk csak!
A sejtek és az oxigén
A légkör oxigénjét szépen ügyesen belélegezzük. A tüdőnkből a vér elszállítja minden egyes sejtünkhöz. A sejt pedig felhasználja az energiatermelő folyamataihoz. Íme egy példa:
Tegyük fel, hogy a vasárnapi ebéd után desszertnek benyomtál három nutellás palacsintát. Végighalad a kaja a nyelőcsövödön, a gyomrodon, a beleiden, és eközben a szervezet széjjel szedi cukorra és egyebekre, de mivel nutelláról van szó, maradjunk a cukornál. A cukor felszívódik a véredbe, ami eljuttatja mondjuk a kislábujjad izomsejtjébe. Ez a kis sejt már nagyon éhes, ezért felveszi a cukrot. Elindul a biológiai égés folyamata, vagyis a sejt energiát próbál csiholni a nutellából maradt cukorból. Különböző fehérjék segítségével átalakul és felbomlik a cukor. Ennek a folyamatnak egy része már a mitokondriumban zajlik. Ezt egy kis szobának lehet elképzelni a sejten belül. Ebben a szobában is rengeteg fehérje van, akiknek az a dolguk, hogy oxigén segítségével energiát varázsoljanak. Mint ahogy a sima égést is az oxigén táplálja, úgy a biológiaihoz is az kell. Oxigén nélkül nem tud annyi energia felszabadulni, mint vele. És voilá! A cukorból víz és szén-dioxid lesz. Meg persze rengeteg energia, ami működteti többek között ezt a folyamatot is, meg azt is, hogy az izomfehérjék össze tudjanak húzódni és elernyedni, hogy te integethess a kislábujjaddal.
Nem mindegy, hogy egy sejtben mennyi oxigén van. Az oxigénszintnek jelentős hatása van a sejt anyagcseréjére. És a sejtek a sok oxigént szeretik. És mindent megtesznek érte, hogy meg is kapják.
Miért jár nekik a díj?
Oxigénhiány (hipoxia) esetén több eritropoetin (EPO) hormont termel a szervezet. Ennek a hormonnak az a feladata, hogy növelje a vörösvértest-termelést. Ez egy nagyon okos megoldás a szervezettől. A vérben a vörösvértestek szállítják az oxigént. Ha csökken az oxigénszint, akkor azt a kicsit is meg kell becsülni, ami van. Több vörösvértest, több oxigént tud megfogni. Mindezideáig azonban fogalmunk sem volt róla, hogy a hormonális választ hogyan váltja ki az oxigén. A három díjazottnak hála bővült a tudástárunk.
Gregg Semenza azt a gént tanulmányozta, ami az EPO hormont kódolja. Az EPO egy kicsi fehérje és mint, minden fehérjének ennek is van génje. A funkciója pedig hormon, vagyis hírvivő anyag. Ha ez nagyon kínai akkor, katt ide, aztán meg ide. Peter Ratcliffe az EPO gén és az oxigénszint kapcsolatát kutatta. Mivel az EPO-t a vese termeli elsősorban, eddig azt gondolták, hogy csak ott van jelen ez az oxigénszabályozósdi, de kiderült, hogy majdnem minden sejtben. Az EPO termeléséhez egy másik fehérjére (HIF) is szükség van. A HIF érzékeli az oxigénszint változását. William Kaelin egy kicsit más irányból vizsgálta a kérdést, a tumorok felől. Az oxigénhiány a rák velejárója. Rájött arra, hogy egy másik gén, a VHL is szerepet játszik a kérdésben. Kimutatta, hogy ha jelen van a VHL gén által kódolt fehérje a sejtben, akkor nem alakul ki rákos megbetegedés. Tehát VHL-el nem lesz hipoxiás a sejt. Az "i"-re a pontot az tette fel, hogy a VHL és a HIF kapcsolatba tudnak lépni egymással. Vagyis a három kutató munkája egy ponton összeért.
Ez kőkemény sejtbiosz. Talán egy kis megszemélyesítés segíteni fog a megértésben. Ha a sejtek tudnának gondolkodni, akkor valami ilyesmi járna a fejükben:
Ó, te jó ég! A gazdám elhatározta, hogy #fitgirl lesz és egyből le akarja futni az 5 km-t. Edzés nélkül, mégis mit gondol? Hogy fogjuk mi ezt kibírni? Na tessék! Már fogy is az oxigén...Remek...Na, vegyed már gyorsabban a levegőt, mert itt pusztulok meg én is! Ennyi? Ennyire futja? Oké, akkor valamit tennem kell. A HIF fehérjém már őrjöng. Az ő dolga, hogy jelezzen, ha fogy az oxigén és hát jelzett is. Te, sejtmagom! Figyelsz? Keresd meg magadban az EPO gént, szükség lesz rá. Kellene pár RNS róla. Ha megvan, akkor küldd ki a sejtplazmába, hogy fehérje is készüljön. Szerencsére az EPO majd tesz róla, hogy több vörösvértest legyen és akkor hátha nekem is jut több oxigén. Ha már ez a nyomi nem tud ennél több levegőt bejuttatni nekünk. Hogy micsoda? Mit mondasz sejtmag? Hogy kéne a VHL is? Ja, tényleg!El is felejtettem, de még jó, hogy van, különben elszabadulna a pokol, hipoxiás lennék és már csak az kéne, hogy elromoljon a sejtciklusom és beköszöntsön a rák. De szerencsére így meg tudom oldani. EPO pipa, VHL pipa, így már elmuzsikálok egy darabig. Majd csak abbahagyja a futást...
Az oxigénszint változását a sejten belül a HIF érzékeli, majd mozgósítja az EPO-t és a VHL-t. Ez az info a nagy áttörés. Ez egyrészt azért jó, mert jó tudni, vagyis egyre jobban kezdjük megérteni a szervezetünk működését, másrészt pedig fel lehet használni ezeket az eredményeket a rákkutatásban.
Tehát nagy-nagy taps a három úriembernek. Most végre beérik a több évnyi kitartó munkájuk. December 10-én átvehették a díjat, ami minden kutató legnagyobb vágya. Szívből gratulálok nekik!
Források:
http://medicalonline.hu/tudomany/cikk/sejtkutatasert_harman_kapjak_az_orvosi_nobel_dijat
A sejtbiosz alapokat innen tudom: http://eta.bibl.u-szeged.hu/101/1/szabad_janos_sejtbiologia_es_molekularis_genetika.pdf
