De Nobelprijs voor Fysiologie of Geneeskunde gaat dit jaar naar William Kaelin, Peter Ratcliffe en Gregg Semenza. Ze ontdekten hoe cellen aanvoelen of ergens zuurstof beschikbaar is en hoe ze zich aan die beschikbaarheid aanpassen.
De Amerikaanse geneeskundige Kaelin is verbonden aan de Harvard Universiteit, zijn landgenoot Semenza aan de Johns Hopkins Universiteit. De Britse celbioloog Ratcliffe werkt voor de Universiteit van Oxford.
De drie Nobellaureaten ontdekten de moleculaire schakelaar die bepaalt hoe onze cellen reageren op wisselende zuurstofgehalten in de omgeving. De ontdekking helpt verklaren hoe het lichaam omgaat met veranderingen in de omgeving. Bovendien heeft de vondst gevolgen voor de behandeling van allerlei aandoeningen – waaronder bloedarmoede, hartaanvallen en kanker.
Epo
Cellen hebben zuurstof nodig om te overleven. De toevoer daarvan is echter niet regelmatig. Het zuurstofgehalte hangt bijvoorbeeld af van de hoogte waarop je je bevindt, en van de mate van inspanning. Daarnaast raakt de zuurstoftoevoer verstoord wanneer de bloedtoevoer is afgesneden. Dat gebeurt onder andere bij ziekten zoals kanker en bij een beroerte.
Om te begrijpen hoe cellen op dergelijke schommelingen reageren, onderzocht Semenza het gen dat de aanmaak van erytropoëtine (epo) verzorgt. Dit hormoon produceert extra rode bloedcellen wanneer het zuurstofgehalte laag wordt.
Semenza ontdekte rond 1995 dat een specifiek deel van het gen verantwoordelijk is voor de verhoogde activiteit van epo. Hij identificeerde twee eiwitten die grotendeels bepalen hoe het gen werkt. Eén daarvan bleek te reageren op het zuurstofgehalte. Het eiwit was aanwezig wanneer het gehalte laag was en verdween zodra er meer dan genoeg zuurstof was.
Ratcliffe en Kaelin identificeerden rond 2000 een ander eiwit, VHL genoemd. Dat eiwit zorgt ervoor dat Semenza’s eiwit wordt vernietigd wanneer het zuurstofgehalte hoog is. Alles bij elkaar onthult het werk van de drie Nobelprijswinnaars een moleculaire schakelaar die op het zuurstofgehalte reageert.
Praktijk
Inmiddels hebben wetenschappers meer dan driehonderd genen gevonden die worden aangestuurd door het door Semenza ontdekte eiwit. Deze genen zijn belangrijk voor onze gezondheid; sommige besturen bijvoorbeeld de aanmaak van nieuwe bloedvaten, andere hebben invloed op hoe cellen glucose afbreken. Ook zijn de genen van belang voor de ontwikkeling van embryo’s en het functioneren van het afweersysteem.
Daarnaast is de ontdekking van de moleculaire schakelaar belangrijk voor het begrijpen en behandelen van allerlei aandoeningen. Eén daarvan is bloedarmoede, wat een laag zuurstofgehalte tot gevolg heeft. Andere voorbeelden zijn beroertes, hartaanvallen en kanker, die allemaal de zuurstoftoevoer via het bloed naar de cellen kunnen afsluiten.
Volgens het Nobelcomité verandert het werk van Semenza, Ratcliffe en Kaelin nu al de geneeskunde in de praktijk. Een medicijn dat op hun werk is gebaseerd, wordt bijvoorbeeld al gebruikt om bepaalde vormen van kanker te behandelen. Tumoren blijken namelijk in reactie op een laag zuurstofgehalte een grotere hoeveelheid van Semenza’s eiwit te bevatten. Medicijnen die het eiwit belemmeren, kunnen helpen de tumor onschadelijk te maken.
