В Стокгольме 7 октября объявили лауреатов Нобелевской премии за достижения в физиологии и медицине. Награду присудили американцам Уильяму Кэлину и Грэггу Семензе, а также британцу Питеру Рэтклиффу за исследования механизмов адаптации клеток к уровню кислорода. В чем суть исследований и как их результаты помогут бороться с болезнями, объясняет биолог и научный журналист издания N+1 Полина Лосева.
Нобелевскую премию присуждают за разные виды исследований: иногда это красивые теоретические концепции, которые еще не получили практического применения; иногда это фактические открытия, с помощью которых уже создали лекарства для спасения жизней; иногда это интересные методы, которые выводят науку на новый уровень.
В 2018 году Нобелевскую премию по медицине и физиологии вручили за практико-ориентированное открытие: механизм остановки иммунных клеток. На его основе достаточно быстро создали лекарство для борьбы с раком, которое уже применяют онкологи. Оно, правда, эффективно для лечения не всех типов болезни, но оно уже есть.
В 2019 году премию присудили скорее за теоретические исследования. Насколько я знаю, лекарств, созданных на основе этих открытий, которые бы, условно говоря, добрались до больниц, пока нет. Но многие препараты сейчас находятся на разных фазах клинических исследований.
В чем основной смысл работы нобелевских лауреатов этого года? Клетки могут переключаться в разный режим существования в зависимости от того, есть у них кислород или нет. В самом общем виде об этом механизме, в принципе, знали давно.
Например, давно был известен почечный механизм: в почках есть клетки, которые реагируют на пониженную концентрацию кислорода, выделяют гормон эритропоэтин, и он усиливает образование красных кровяных телец. Эритроцитов в крови становится больше, они могут больше кислорода из легких взять и перенести. Это самый базовый механизм.
Собственно, один из лауреатов, Грегг Семенза, занимался изучением гена эритропоэтина и тем, как именно этот гормон выделяют почки в ответ на пониженное содержание кислорода. В ходе исследований выяснилось, что реакция на гипоксию (пониженное содержание кислорода) есть не только в почках, но и в самых разных клетках. Оказалось, что механизм реакции на гипоксию есть везде, и разные клетки отвечают на него по-разному.
Параллельные исследования доказали, что опухолевые клетки тоже пользуются этим механизмом, но у них он работает гиперактивно. Можно сказать, они на нем паразитируют. Опухолевые клетки постоянно сигнализируют организму, что у них мало кислорода и ресурсов, чтобы захватить их побольше. Например, они вызывают прорастание кровеносных капилляров в опухоли и получают еще больше кислорода, еще больше «еды», ослабляя организм.
Еще есть работы, которые доказывают, что недостаток кислорода стимулирует размножение клеток, и это можно использовать для регенерации, восстановления каких-то тканей. Но пока это только теоретические исследования и не понятно, получится ли пойти в этом направлении на практике, или нет.
Таким образом сейчас есть два основных следствия из этого открытия. С одной стороны, опухолевые клетки используют механизм в собственных целях, поэтому можно создать лекарство, которое этот механизм заблокирует и поможет бороться с опухолями. Такие препараты уже есть, но они пока проходят клинические исследования.
Обратный вариант — не подавлять этот механизм, а усиливать, чтобы справиться с нехваткой кислорода. Например, люди с хронической почечной недостаточностью часто страдают от анемии. У них не хватает эритроцитов в крови, поскольку почки не могут выделить достаточное количество эритропоэтина. Поэтому при анемии этот механизм можно усиливать, стимулировать. Такие лекарства тоже есть и тоже проходят фазу клинических исследований. Вот такие противоположные выводы.