Meditsiini-Nobel läks hapnikupuudusega kohanemise uurijatele

Selle aasta meditsiini-nobelistide tööd näitavad, kuidas rakud muutuvale hapniku kättesaadavusele reageerivad.

FOTO: Franck Gazzola/ZEPPELIN/SIPA/Scanpix

Nobeli preemia komitee teatas, et selle aasta meditsiinipreemia läheb jagamisele kolme teadlase, William G. Kaelini, Sir Peter J. Ratcliffe’i ja Gregg. L. Semenza vahel.

Tänavune Nobeli meditsiiniauhind läheb jagamisele William G. Kaelini, Sir Peter J. Ratcliffe’i ja Gregg. L. Semenza vahel, kes said tunnustuse oma avastuste eest, mis puudutavad rakkude võimet reageerida hapniku kättesaadavusele ja selle põhjal geenide avaldumist muuta.

Nagu ütles ametlikus ülekandes Cambridge’i Ülikooli molekulaarfüsioloogia professor Randall Johnson, seisneb selle aasta nobelistide panus inimese ja õigupoolest kõigi loomade rakkude toimimise fundamentaalsete aluste kirjeldamises, millest hakkab kujunema n-ö õpikutõde, mida õpitakse juba ülikooli esimesel kursusel.

Kes nad on?

Vasakult paremale: Sir Peter J. Ratcliffe, Gregg L. Semenza ja William G. Kaelin.

FOTO: Oxford / Johns Hopkins / Dana Farber Handout / EPA / Scanpix

William G. Kaelin jun sündis 1957. aastal New Yorgis, õppis Duke’i ja Johns Hopkinsi Ülikoolis. Tal on Dana-Farberi vähiinstituudis oma laboratoorium ning 2002. aastast on ta Harvardi Ülikooli professor.

Sir Peter J. Ratcliffe sündis 1954. aastal Lancashire’is Inglismaal. Õppis Cambridge’i Ülikooli Gonville’i ja Caiuse kolledžis ja Oxfordis. Oxfordis lõi oma uurimisrühma ja töötab ülikoolis 1996. aastast professorina. Lisaks on ta Londonis asuva Francis Cricki Instituudi kliiniliste uuringute osakonna ja Target Discovery Instituudi direktor.

Gregg L. Semenza sündis 1956. aastal New Yorgis. Õppis Harvardi Ülikoolis bioloogiat ja sai oma doktorikraadi Pennsylvania Ülikoolist 1984. aastal. Hiljem õppinud ka Johns Hopkinsi ja Duke’i ülikoolis. Aastast 1999 Johns Hopkinsi Ülikooli professor ja alates 2003. aastast sealse veresoonkonna uurimise programmi direktor.

Nimelt võib rakkudesse jõudev hapniku kogus muutuda, olgu siis põhjuseks organismi sattumine näiteks mägisesse ja seetõttu hapnikuvaesemasse keskkonda või vigastus, mille tagajärjel ei suuda veresooned hapnikurikast verd mõnda koesse viia.

Avalduvad geenid

Kaelini, Ratcliffe’i ja Semenza avastused ongi näidanud, kuidas rakud sellistele muutustele reageerivad. Kuna peaaegu kõik rakus toimuvad protsessid sõltuvad hapniku kättesaadavusest, on see reaktsioon ülioluline: vastavalt hapniku kogusele lülitatakse protsesse sisse ja välja ning kui see lüliti valesti töötab, võib see viia koguni raku surmani. Kujundlikult võibki öelda, et selle aasta nobelistid näitasid, kuidas see lüliti töötab.

Aastaid on teada, et kui õhus on hapnikku vähe, hakkab inimese keha tootma erütropoetiini- ehk EPO-nimelist hormooni, mis on eestlastegi silmis kurikuulsaks saanud ennekõike meie sportlaste dopinguskandaalide kaudu. EPO omakorda viib hapnikku kandvate punaste vereliblede juurde tootmiseni. See, kuidas EPO tootmine sisse lülitatakse, oli teadlastele kaua selgusetu.

1980ndate lõpus ja 90ndate alguses uurisid Semenza ja Ratcliffe’i laborid, üks ühel ja teine teisel pool Atlandi ookeani, EPO-geeni ja selle avaldumise mehhanisme. Tuli välja, et kuigi inimorganism toodab EPOt neerudes, toimivad seda protsessi kontrollivad mehhanismid kõigis rakkudes. Et seda täpsustada, kasvatas Semenza katseklaasis üles maksarakud, milles tegi kindlaks hapnikupuudusest sõltuvad faktorid ehk HIFid (ingl Hypoxia-inducible factor). 1995. aastal avaldas ta teadusartikli, kus muu hulgas kirjeldas HIFi kodeerivaid geene.

HIFi toodetakse organismis tegelikult kogu aeg, aga normaalse hapnikutaseme juures toimib ka vastumehhanism, mis seda sama kiirusega hävitab ja seega selle taset madalal hoiab. See kontrollmehhanism aga katkeb vähese hapniku tingimustes ning kõrgenenud HIFi taseme juures hakkab avalduma suur hulk (vähemalt 300) geene, mis muidu seda ei teeks. Nende seas on nii EPO kui ka mitmed teised.

Kaelin omakorda uuris algul von Hippeli-Lindau sündroomi, mille puhul paljude kasvajatüüpide esinemine märkimisväärselt sageneb. Tema uuringutest ilmnes, et see haigus on kuidagi seotud rakkude hapnikuvaegusega. Hilisemad uuringud on seda teadmist märgatavalt laiendanud ning näidanud paljude teiste vähitüüpide ja muude haiguste seost sellega, kuidas rakud hapnikuvaeguses toimivad.

Kliiniliste rakenduste ootel

Kirjeldatud mehhanismid on organismi normaalseks toimimiseks niivõrd tähtsad, et neid on raske alahinnata. Nagu öeldi laureaatide avalikustamisel, on need mehhanismid võimaldanud inimesel levida kõikjale üle maailma, seal hulgas kõrgmäestikesse.

Nende lähem tundmine võib aga kaasa tuua läbimurdeid levinud haiguste, näiteks verevaesuse, mitme vähitüübi, insuldi ja ka südamerabanduse ravis. Kuigi praegu ühtki konkreetset kliinilist rakendust veel ei ole, on esimene Hiinas lähiajal valmimas ning ka Euroopas on need ettevalmistamisel.

Tartu Ülikooli rakubioloogia professori Toivo Maimetsa sõnul teeb teda eriti rõõmsaks asjaolu, et juba mitmendat korda viimaste aastate jooksul pälviti preemia puhta rakubioloogia eest. Ta lisas, et tegemist on küll selgelt fundamentaalteaduslike avastustega, kuid samas on neil olemas ka rakenduslik potentsiaal.

Eelmisel aastal pälvisid Nobeli meditsiinipreemia James Allison ja Tasuku Honjo, kelle tööd on aluse pannud uuele, neljandale lähenemisele vähiravis, kus kasutatakse haiguse raviks inimese enda immuunsüsteemi.

Nobeli preemiad on kõige prestiižsemad preemiad kogu teadusmaailmas. Kokku on selle tänaseks välja antud 109 korda ning kuna korraga võib preemia minna jagamisele kuni kolme teadlase vahel, on laureaate 216, kuid nende seas paraku vaid 12 naist. Laureaatide keskmine vanus on 58 aastat, neist noorim oli preemia saamise ajal 32-aastane, vanim aga 87-aastane.

Preemia rahaliseks suuruseks on 9 miljonit Rootsi krooni ehk ligi 830 000 eurot, mis läheb kolme vahel võrdsele jagamisele.

Populaarne

Tagasi üles