UPPDATERAD. Nobelpriset i fysiologi eller medicin 2019 delas lika mellan de tre pristagarna William G. Kaelin, Sir Peter J. Ratcliffe och Gregg L. Semenza för hur celler känner av syretillgång.
De tre pristagarnas forskning, som till skillnad från förra årets pris är ren grundforskning, har lett fram till identifiering av ett molekylärt maskineri som reglerar geners aktivitet beroende på syrenivå, vilket är livsnödvändigt.
Upptäckterna har också lett fram till nya lovande strategier för att bekämpa blodbrist, cancer och många andra sjukdomar.
Årets Nobelpristagare är inte de första att belönas för upptäckter kring processer och reglering av syrenivåer. Redan 1931 fick den tyska läkaren Otto Warburg Nobelpriset i fysiologi eller medicin för upptäckten att de syreberoende mitokondriernas omvandling av födoämnen till energi är en enzymatisk process.
Några år senare, 1938, belönades belgaren Cornielle Heyman med Nobelpriset för hur blodets syrenivåer kan läsas av utav specialiserade celler i blodkärl och därmed styra vår andningsfrekvens.
Årets pristagare; amerikanerna William Kaelin och Gregg Semenza och britten Sir Peter Ratcliffe har tillsammans men på olika sätt upptäckt och förklarat hur syrenivåer påverkar cellens ämnesomsättning och fysiologiska processer.
Med deras gemensamma upptäckter har de kunnat beskriva ett intrikat molekylärt samspel för den mer långsamma anpassningen till olika syrenivåer i kroppens celler, jämfört med den snabba reaktionen som upptäcktes av Cornielle Heyman.
I det molekylära maskineriet ingår DNA-segment för aktivering av genen som kodar för hormonet erytropoetin (EPO), som stimulerar nybildning av av röda blodkroppar och därmed blodets förmåga att transportera syre. Både Gregg Semenza och Sir Patrick Ratcliffe bidrog till upptäckten av detta DNA-segment.
Vid vidare forskning upptäckte Semenza att det till DNA-segmentet också, på ett syreberoende sätt, binder ett proteinkomplex. Detta komplex kallade han hypoxia-inducible factor (HIF), som vid närmare studier visade sig bestå av två proteiner (transkriptionsfaktorer) benämnda HIF-1α och ARNT.
När cellerna har god tillgång till syre är deras innehåll på HIF-1α lågt. Vid syrebrist ökar dock nivåerna av HIF-1α vilket då leder till reglering av aktivering av EPO-genen och därmed stimulering av nybildning av röda blodkroppar.
Ungefär samtidigt som Semenza och Ratcliffe gjorde sina upptäckter studerade William Kaelin, som är cancerforskare, en ovanlig sjukdom (von Hippel-Lindaus sjukdom) som beror på en genetisk defekt och som leder till förhöjd cancerrisk.
I sina studier kunde Kaelin visa att en gen kallad VHL hade avgörande betydelse för uppkomsten av cancer. Cancerceller som saknar genen producerar onormalt höga nivåer av gener som i normala fall reglerar cellernas svar på hypoxi (syrebrist). Det i sin tur leder till ökad nybildning av blodkärl som kan förse tumören med energi.
Sammantaget har de tre forskarnas upptäckter lett fram till kunskapen om hur celler anpassar sig till olika syrenivåer. I vårt dagliga liv pågår syreregleringen hela tiden, till exempel vid fysisk ansträngning och i vårt immunsystem. Även fostrets blodkärlsbildning under fosterutvecklingen och utvecklingen av moderkakan kräver syrereglering.
I sjukdomssammanhang har det syrereglerande maskineriet, som nämnts, bland annat stor betydelse vid cancer. I dagsläget pågår forskning för att utveckla läkemedel som kan påverka syreregleringen genom att antingen aktivera eller hämma maskineriet.
År 2016 belönades William Kaelin, Gregg Semenza och Sir Peter Ratcliffe med Laskerpriset för sin grundforskning.
Nobelpriset består av 9 miljoner kronor som delas lika mellan årets tre Nobelpristagare.
Texten är uppdaterad.
