Một bộ ba nhà nghiên cứu đã giành giải thưởng Nobel về sinh lý học hoặc y học năm 2019 vì đã mô tả cách các tế bào cảm nhận và phản ứng với việc thay đổi nồng độ oxy bằng cách bật và tắt gen – một khám phá quan trọng trong việc hiểu các bệnh của con người như ung thư và thiếu máu.

Ba nhà khoa học là nhà nghiên cứu ung thư William Kaelin tại Viện Ung thư Dana-Farber ở Boston, Massachusetts; bác sĩ-nhà khoa học Peter Ratcliffe tại Đại học Oxford, Vương quốc Anh và Viện nghiên cứu crick Francis ở London; và nhà di truyền học Gregg Semenza tại Đại học Johns Hopkins ở Baltimore, Maryland. Nhóm nghiên cứu cũng đã giành giải thưởng nghiên cứu y học cơ bản Albert Lasker năm 2016 .

Công việc của họ đã giúp các nhà nghiên cứu hiểu làm thế nào cơ thể thích nghi với mức oxy thấp bằng cách, ví dụ, điều chỉnh các tế bào hồng cầu và phát triển các mạch máu mới.

Cel Đây là một khám phá cơ bản mà họ đã đóng góp cho, Cel cho biết Celeste Simon, một nhà sinh học ung thư tại Đại học Pennsylvania ở Philadelphia. Tất cả các sinh vật đều cần oxy, vì vậy nó thực sự quan trọng.

Randall Johnson, nhà sinh lý học tại Đại học Cambridge, Vương quốc Anh, và Viện Karolinska ở Stockholm, và là thành viên của Hội đồng Nobel, cho biết, lĩnh vực này thực sự kết hợp xung quanh khám phá này, phụ thuộc vào từng phát hiện của họ. Đây thực sự là một chiếc ghế ba chân.

Thiếu ôxy

Các mô của cơ thể có thể bị thiếu oxy trong khi tập thể dục hoặc khi dòng máu bị gián đoạn, chẳng hạn như trong một cơn đột quỵ. Khả năng cảm nhận oxy của tế bào cũng rất quan trọng đối với sự phát triển đúng đắn của thai nhi và nhau thai đang phát triển, và nó cũng quan trọng đối với sự phát triển của khối u, bởi vì khối lượng tế bào phát triển nhanh có thể làm cạn kiệt oxy trong phần bên trong khối u.

Trong công việc được tiến hành vào những năm 1990, các nhà khoa học đã phát hiện ra các quá trình phân tử mà các tế bào trải qua để đáp ứng với lượng oxy trong cơ thể. Họ phát hiện ra rằng trung tâm của điều này là một cơ chế liên quan đến các protein được gọi là yếu tố gây thiếu oxy (HIF) và VHL.

Semenza và Ratcliffe đã nghiên cứu sự điều hòa của một loại hormone gọi là erythropoietin (EPO), rất quan trọng để kích thích sản xuất các tế bào hồng cầu để đáp ứng với mức độ oxy thấp. Semenza và nhóm của ông đã xác định được một cặp gen mã hóa hai protein tạo thành phức hợp protein HIF, giúp bật một số gen nhất định và tăng sản xuất EPO khi oxy thấp.

Trong khi đó, Kaelin cho thấy một gen có tên VHL dường như cũng liên quan đến cách các tế bào phản ứng với oxy. Kaelin đang nghiên cứu một hội chứng di truyền gọi là bệnh von Hippel-Lindau; các gia đình mắc bệnh mang đột biến ở VHL và tình trạng này làm tăng nguy cơ mắc một số bệnh ung thư.

Ratcliffe và nhóm của ông sau đó đã phát hiện ra rằng protein được biểu hiện bởi gen VHL tương tác với một trong các thành phần của HIF, tắt phản ứng với điều kiện oxy thấp bằng cách đánh dấu thành phần HIF để phá hủy khi nồng độ oxy tăng.

Và vào năm 2001, các đội do Kaelin và Ratcliffe dẫn đầu đều đã làm sáng tỏ thêm chi tiết về quy trình này. Họ phát hiện ra rằng, khi có oxy, một biến đổi hóa học đối với protein VHL, được gọi là prolyl hydroxylation, cho phép VHL liên kết với HIF, dẫn đến sự phân hủy của nó. Nhưng sửa đổi này bị chặn khi các tế bào bị thiếu oxy, khởi động hoạt động của HIF.

Do đó, các tế bào có thể phản ứng với mức oxy thấp chỉ bằng cách ngăn chặn sự phân hủy của HIF, Mark Dewhirst, một nhà sinh học ung thư tại Đại học Duke ở Durham, Bắc Carolina. Các tế bào có thể trả lời trong vài phút.

Phát triển thuốc

Công trình đã khiến các nhà nghiên cứu phát triển các loại thuốc nhắm vào các quá trình cảm nhận oxy, bao gồm cả những người mắc bệnh ung thư. Các loại thuốc, được gọi là chất ức chế prolyl hydroxylase, ngăn VHL liên kết với HIF và gây ra sự thoái hóa của nó cũng đang được nghiên cứu như là phương pháp điều trị thiếu máu và suy thận. Cơ quan quản lý Trung Quốc đã phê duyệt loại thuốc đầu tiên trong năm 2018.

Simon bạn có thể lập luận rằng một số khía cạnh của điều này sẽ trở thành nguyên nhân cho tất cả các bệnh mà bạn có thể nghĩ đến, Simon nói.

Các đồng nghiệp ca ngợi bộ ba là hình mẫu cho các nhà khoa học khác. Họ là những người cực kỳ khiêm tốn, họ nói Dewhirst. Tất cả ba người trong số họ đều có sự nghiêm ngặt về khoa học và khả năng tái sản xuất theo tiêu chuẩn cao nhất tuyệt đối, kể thêm Simon.

Kaelin, đặc biệt, đã đưa lĩnh vực của mình vào nhiệm vụ theo đuổi các phương pháp điều trị ung thư có thể không được hỗ trợ bởi bằng chứng mạnh mẽ. Kết quả nguy hiểm nhất trong khoa học là điều bạn hy vọng, bởi vì bạn tuyên bố chiến thắng và lười biếng, anh ấy đã nói với các nhà khoa học tại một cuộc nói chuyện năm 2018 tại Viện Y tế Quốc gia Hoa Kỳ tại Bethesda, Maryland.

Trong một bài luận năm 2017 về Tự nhiên , ông đã đưa ra một số lời khuyên cho những người đánh giá ngang hàng: Câu hỏi chính khi xem xét một bài báo là liệu kết luận của nó có đúng hay không, liệu nó có quan trọng nếu nó là sự thật. Những tiến bộ thực sự được xây dựng bằng gạch chứ không phải rơm.

Nguồn: Nature 574, 161-162 (2019) (https://www.nature.com)