Der Nobelpreis für Physiologie oder Medizin 2019 ging an zwei amerikanische Wissenschaftler und einen Briten: William Kelin, Gregg Semenza und Sir Peter Ratcliffe für ihre Forschungen zur Reaktion von Zellen auf Sauerstoff und seinen Mangel. Sie können die Live-Übertragung der Bekanntgabe der Gewinner auf der Website des Nobelkomitees verfolgen. In der Pressemitteilung können Sie mehr über ihre Forschung lesen.
In Abwesenheit von Sauerstoff im Körper von Säugetieren geben die Nieren Erythropoietin in den Blutkreislauf ab. Es ist ein Hormon, das die Produktion neuer roter Blutkörperchen für den Sauerstofftransport anregt. Wie genau Zellen jedoch spüren, ob sie über genügend Sauerstoff verfügen, war lange Zeit unbekannt.
Gregg Semenza untersuchte das Erythropoietin-Gen und wie es als Reaktion auf Hypoxie wirkt. Auch Peter Ratcliffe hat dieses Gen unabhängig von ihm untersucht und gemeinsam festgestellt, dass Sauerstoff seine Expression in den unterschiedlichsten Geweben des Körpers reguliert und nicht nur in den Nieren, wie man zunächst vermuten könnte. Bei dem Versuch, einen Mediator zwischen Sauerstoffkonzentration und Erythropoietin-Genexpression zu finden, entdeckte Sementsa den HIF-Hypoxie-induzierbaren Faktor, einen Proteinkomplex, der direkt an DNA bindet.
Wenn ausreichend Sauerstoff in den Zellen vorhanden ist, ist HIF inaktiv und wird im Zellzytoplasma schnell abgebaut. Es wird von Proteasomen zerstört - Proteinmaschinen, für deren Entdeckung 2004 der Nobelpreis verliehen wurde. Sie bauen Proteine ab, auf denen das Ubiquitin-Tag erscheint. Und hier hat der dritte Preisträger des Jahres, William Kaelin, seine Spuren hinterlassen. Er untersuchte die Hippel-Lindau-Krankheit, eine genetische Erkrankung, bei der bestimmte Krebsarten häufiger auftreten. Kelin fand heraus, dass die Expression von Genen, die mit Hypoxie in Verbindung stehen, in Krebszellen häufig erhöht ist. Die Hippel-Lindau-Krankheit ist mit einer Mutation im VHL-Gen verbunden. Kelin fand heraus, dass das VHL-Protein Teil des Proteasoms ist und an der Ubiquitinierung und damit an der Spaltung von HIF beteiligt ist.
Nobelpreisträger 2019 für Physiologie oder Medizin: William Kelin, Peter Ratcliffe und Gregg Semenza
Der Mechanismus, mit dem Zellen auf die Sauerstoffkonzentration reagieren, spielt eine Rolle bei der Entstehung verschiedener menschlicher Krankheiten. Beispielsweise leiden Patienten mit Nierenversagen an Anämie, weil die Nieren die Produktion von Erythropoietin nicht bewältigen können. Andererseits produzieren viele Tumore übermäßige Mengen an Proteinen, die mit Hypoxie verbunden sind und das Gefäßwachstum stimulieren. Ein detailliertes Verständnis der Signalkaskade, die diesen Ereignissen zugrunde liegt, kann bei der Entwicklung von Medikamenten helfen, die Reaktion auf Hypoxie in Zellen zu verstärken oder zu unterdrücken.
Bereits Ende des 19. Jahrhunderts wurde festgestellt, dass viele Tumoren das Wachstum von Blutgefäßen verursachen, die sie mit Sauerstoff versorgen. Dieses Phänomen wird Angiogenese genannt. Angiogenese ist ein ausgezeichnetes Ziel für die Krebstherapie, da Medikamente, die die Produktion von Angiogenese-Faktoren durch Tumorzellen unterdrücken, das Tumorwachstum verlangsamen. Die Preisträger enthüllten die molekularen Mechanismen der Hypoxie – wie sich Zellen an niedrige Sauerstoffkonzentrationen anpassen und die Angiogenese stimulieren.
Konstantin Severinov
Professor an der Skoltech and Rutgers University
Jedes Jahr, am Vorabend des Nobelpreises, entfaltet sich ein Wettlauf der Vorhersagen. Führend ist dabei die Agentur Clarivate Analytics, die ihre Prognosen auf den Preisträgern entsprechend der Höhe ihrer Zitation erstellt. Dieses Jahr wurden 6 Wissenschaftler aus dem Bereich der Physiologie oder Medizin in die Liste der Citation Laureates aufgenommen. Der erste ist Hans Klevers für seine Forschungen zum Wnt-Signalweg, der eine wichtige Rolle bei der Stammzelldifferenzierung und Onkogenese spielt. Zwei weitere - John Kappler und Philippe Marrak - untersuchten die Mechanismen der Entstehung von Autoimmunkrankheiten und das System der Autotoleranz von Immun-T-Zellen, das diese Krankheiten verhindern soll.
Darüber hinaus wurden drei weitere Wissenschaftler als mögliche Preisträger benannt – Ernst Bamberg, Karl Deisseroth und Gero Miesenboeck – sie entwickelten eine optogenetische Methode, mit der man gezielt die Aktivität von Zellen, insbesondere verschiedenen Gruppen von Neuronen im Gehirn, aktivieren und unterdrücken kann. Clarivate Analytics ist bekannt für seine Vorhersagen, die oft wahr werden, aber in der Regel ein paar Jahre vor der Entscheidung des Nobelkomitees. Dieses Jahr scheint der Führende des Tipprennens verpasst zu haben - neue Sieger gab es in den Listen der letzten Jahre nicht. Lesen Sie in unserem Blog "Wahrsagerei für Nobelpreisträger", wer bei anderen Nominierungen zu den Citation Laureates zählte.
2018 erhielten die Wissenschaftler James Ellison und Tasuku Honjo den Nobelpreis für Medizin oder Physiologie. Sie fanden Moleküle auf T-Lymphozyten, die ihre Aktivität blockieren und nannten sie "Checkpoints". Es stellte sich heraus, dass Krebszellen an diesen Checkpoints agieren und dadurch der Immunantwort entkommen können. Später wurden Medikamente entwickelt – Checkpoint-Inhibitoren – die bereits in der Krebstherapie in der Praxis eingesetzt werden. Lesen Sie mehr dazu in unserem Artikel „Die Hunde von der Kette lassen“.
2017 ging der Preis an drei Amerikaner – Jeffrey Hall, Michael Rosbash und Michael Young – für die Entdeckung der molekularen Prozesse, die biologische Rhythmen in Zellen auslösen. Näheres dazu finden Sie in unserem Material "Die Uhr ist nur einstimmig".
