Долой анемию и рак. За что наградили Нобелевкой по медицине

В Швеции стартовала 118-я Нобелевская неделя. Она началась с вручения премии по физиологии и медицине. Как всегда, имена претендентов заранее не раскрывали, интрига сохранялась до последнего. Первыми лауреатами стали британец сэр Питер Рэтклифф и американцы Уильям Келин-младший и Грегг Семенца. Их имена объявил секретарь Нобелевского комитета Томас Перлманн, который сообщил, что в этом году премия присуждена за исследования того, как клетки реагируют и адаптируются к изменениям уровня кислорода в окружающей среде.

Он также отметил, что сделанные этими тремя учеными открытия проложили путь к многообещающим новым стратегиям борьбы с анемией, раком и многими другими заболеваниями.

Кто они — первые лауреаты Нобелевской премии-2019

Британский доктор сэр Питер Джон Рэтклифф специализируется на клеточной и молекулярной биологии. Он известен как специалист по восприятию кислорода и в особенности по гипоксии (пониженное содержание кислорода в организме или отдельных органах и тканях). Кроме того, Рэтклифф — практикующий врач, занимающийся клиническими исследованиями.

Профессор медицины Гарвардского университета Уильям Келин-младший в 2016 г. стал лауреатом премии Ласкера за фундаментальные медицинские исследования. Также он занимается исследованиями роли мутаций в генах-супрессорах опухоли (то есть генов, чья нормальная функция связана с подавлением опухолевого роста) при развитии рака. Профессор был женат на хирурге Кэролин Келин, которая специализировалась на борьбе с раком молочной железы, сама стала жертвой онкологического заболевания и умерла в 2015 г.

Третий лауреат-2019 Грегг Семенца — американский ученый-медик, педиатр и генетик. Наиболее известен как первооткрыватель белка HIF1A. Профессор Университета Джонса Хопкинса, член Национальных Академии наук и Медицинской академии США. Как и Уильям Келин-младший, в 2016 г. он стал лауреатом Ласкеровской премии, которая вручается за фундаментальные медицинские исследования.

Каждому из этой научной троицы достанется по трети Нобелевской премии, размер которой остается неизменным с 2017 г. и составляет 9 млн шведских крон, это примерно $914 тыс.

В чем ценность их работы 

Работа ученых раскрывает молекулярные механизмы, лежащие в основе того, как клетки адаптируются к изменениям в снабжении кислородом. Подробнее об этих исследованиях говорится в пресс-релизе Нобелевского комитета.

Когда в организме млекопитающих отсутствует кислород, то повышается уровень выделяемого почками гормона эритропоэтина, который стимулирует производство новых эритроцитов для доставки кислорода. Однако долгое время было неизвестно, как именно клетки реагируют на этот кислород.

Вот как описывают работу нынешних лауреатов их коллеги из Каролинского института в Стокгольме, которые ежегодно определяют лауреата премии по медицине и физиологии: "Животным нужен кислород для превращения пищи в полезную энергию.

Фундаментальное значение кислорода понималось веками, но как клетки приспосабливаются к изменениям уровня кислорода, было неизвестно. Профессора Уильям Г. Келин-младший, сэр Питер Дж. Рэтклифф и Грегг Л. Семенца восполнили этот пробел. Они исследовали, как клетки могут чувствовать и адаптироваться к изменяющейся доступности кислорода, и определили молекулярный механизм, который регулирует активность генов в ответ на различные уровни кислорода. Оригинальные открытия, сделанные нобелевскими лауреатами этого года, раскрыли механизм одного из самых важных адаптационных процессов в жизни. Ученые заложили основу для нашего понимания того, как уровни кислорода влияют на клеточный метаболизм и физиологическую функцию. Их открытия также проложили путь к многообещающим новым стратегиям борьбы с анемией, раком и многими другими заболеваниями..."

Каждый из нынешних лауреатов шел своим путем к победе. В частности, Грегг Семенца в своих работах изучал ген эритропоэтина (EPO) и то, как он реагирует на изменения уровня кислорода, в частности на гипоксию. Питер Рэтклифф, независимо от коллеги, тоже изучал работу гена. Вместе ученые обнаружили, что механизм восприятия кислорода присутствует практически во всех тканях организма, а не только в клетках почек, где обычно вырабатывается EPO. Семенца на протяжении многих лет пытался найти связь между концентрацией кислорода и экспрессией гена эритропоэтина. В итоге был обнаружен компонент HIF (hypoxia-inducing factor) — белковый комплекс, который связывается с ДНК напрямую. Он состоит из двух различных белков, связывающих ДНК, так называемых факторов транскрипции, которые теперь называются HIF-1α и ARNT.

При достаточном уровне кислорода в клетках HIF неактивен и быстро деградирует в цитоплазме клетки. Его уничтожают протеасомы — белковые машины, за открытие которых Нобелевскую премию вручали в 2004 г. Они расщепляют белки, после чего на них появляется убиквитиновая метка. На этом этапе важнейшую роль в понимании работы механизма сыграл Уильям Келин, который обнаружил белок VHL. Последний связывает между собой высокие концентрации кислорода и убиквитинирование HIF.

Вместе ученые определили и точно описали работу молекулярного механизма регуляции активности генов в зависимости от изменений уровней кислорода, что в будущем поможет понять природу многих заболеваний и укажет методы борьбы с ними.

Напомним, что в прошлом году Нобелевскую премию по физиологии и медицине получили ученые-иммунологи Джеймс Эллисон и Тасуку Хондзе за открытие терапии рака путем активации иммунного ответа.

Цифры и факты

С 1901 по 2018 гг. Нобелевские премии присуждались 590 раз. В списке победителей — 904 человека и 24 организации. Есть "дважды лауреаты". Среди награжденных 51 женщина.

Средний возраст лауреатов — 60 лет. Самым молодым среди них является 17-летняя правозащитница из Пакистана Малала Юсуфзаи. Старейшим — 96-летний американский физик Артур Ашкин.

Нобелевскую премию в области физиологии и медицины присуждали 109 раз, ее лауреатами становились 216 человек. Примерно по трети пришлось на случаи, когда награждали двух или трех ученых. При этом по состоянию на прошлый год только 12 женщин были удостоены премии в этой номинации. И лишь одна из них — американка Барбара Макклинток — в 1983 г. "за ее открытие мобильных генетических элементов" стала обладательницей целой премии, не деля ее с другими лауреатами. Самым молодым лауреатом в области медицины остается Фредерик Бантинг, которому ко времени присуждения премии в 1932 г. за открытие инсулина было всего 32 года. А самым пожилым среди нобелевцев в этой сфере является американский ученый Пейтон Роус, ставший лауреатом в 87-летнем возрасте в 1966 г. "за открытие онкогенных вирусов".

Помимо собственно премии, имеющей денежное выражение эквивалентное 9 млн шведских крон, лауреаты получают диплом и медаль. Дизайн нобелевской медали в области физиологии и медицины разработал шведский скульптор и гравер Эрик Линдберг.

8 октября станет известен Нобелевский лауреат по физике, 9 октября — по химии, 10 октября — по литературе (будут объявлены лауреаты премии по литературе за 2018 и 2019 гг., так как в прошлом году было принято решение премию в этой области не присуждать).

11 октября объявят лауреата премии мира. Обладатель премии по экономике памяти Альфреда Нобеля, учрежденной Государственным банком Швеции в 1968 г., определится 14 октября.