سامانه اطلاع رساني كسب و كار

زیست‌شناسانی که چگونگی حس کردن اکسیژن به‌وسیله‌ی سلول را رمزگشایی کردند، برنده جایزه‌ی نوبل پزشکی سال ۲۰۱۹ شدند.

سه تن از پژوهشگران به نام های پیتر راتکلیف،  گرک سمنزا و ویلیام کائلین برای تشریح اینکه چگونه سلول‌ها تغییر در سطوح اکسیژن را احساس کرده و دربرابر آن با روشن و خاموش کردن ژن‌ها واکنش نشان می‌دهند، جایزه‌ی نوبل ۲۰۱۹ را در شاخه‌ی فیزیولوژی یا پزشکی دریافت کردند؛ کشفی که در درک بیماری‌های انسانی مانند سرطان و کم‌خونی بسیار مهم بوده است.

این سه دانشمند عبارتند از: ویلیام کائلین، پژوهشگر موسسه‌ی سرطان دانا فاربر در بوستون ماساچوست؛ پیتر راتکلیف، پزشک دانشمند دانشگاه آکسفورد در بریتانیا و موسسه‌ی فرانسیس کریک لندن و گرگ سمنزا، ژنتیک‌دان دانشگاه جانز هاپکینز در بالتیمور مریلند. 

این گروه از پژوهشگران در سال ۲۰۱۶ نیز برنده‌ی جایزه لسکر شدند. کار آن‌ها به پژوهشگران کمک کرده است تا درک کنند که بدن چگونه دربرابر سطوح کم اکسیژن سازگار می‌شود (برای مثال با افزایش تولید سلول‌های قرمز خون و رشد عروق خونی جدید). سلست سیمون، زیست‌شناس سرطان دانشگاه پنسیلوانیا در فیلادلفیا می‌گوید:

    این یک کشف بنیادین است که آن‌ها در آن نقش داشته‌اند. تمام موجودات زنده به اکسیژن نیاز دارند؛ بنابراین، این یافته بسیار مهم است.

راندال جانسون، فیزیولوژیست دانشگاه کمبریج و موسسه‌ی کارولینسکا در استکهلم و عضو مجمع نوبل می‌گوید:

    این حوزه از علم، حول این کشف گرد هم آمد و به هر یک از یافته‌های آن‌ها وابسته بود. این واقعا مثل یک سه‌پایه بود.

محرومیت اکسیژن

بافت‌های بدن در شرایطی مانند ورزش یا وضعیتی مانند سکته که جریان خون مختل می‌شود، از اکسیژن تهی می‌شوند. توانایی حس کردن سطح اکسیژن در سلول‌ها برای رشد مناسب جنین و جفت و نیز برای رشد تومور حیاتی است، زیرا توده‌ی سلول‌های به سرعت در حال رشد می‌تواند اکسیژن بخش درونی تومور را تخلیه کند.

در پژوهشی که دهه‌ی ۱۹۹۰ انجام شد، دانشمندان فرایندهای مولکولی را کشف کردند که در پاسخ به وضعیت اکسیژن در سلول‌ها فعال می‌شوند. آن‌ها دریافتند که در مکانیسم اصلی، پروتئین‌هایی به نام HIF و VHL نقش دارند.

سمنزا و راتکلیف هورمونی را که اریتروپوئیتین (EPO) نامیده می‌شود و برای تحریک تولید سلول‌های قرمز خون در پاسخ به سطوح پایین اکسیژن حیاتی است، مورد مطالعه قرار دادند. سمنزا و گروهش یک جفت ژن پیدا کردند که کدکننده‌ی دو پروتئینی بودند که با هم کمپلکس پروتئینی به نام فاکتور القاءکننده هیپوکسی (HIF) را تشکیل می‌دادند. این کمپلکس در فعال‌کردن ژن‌های خاص و تقویت تولید اریتروپوئیتین وقتی که اکسیژن کم است، نقش دارد.

در همین حین، کائلین هنگام مطالعه‌ی بیماری فون هیپل- لیندو نشان داد ژنی که VHL نام دارد نیز در پاسخ سلول دربرابر سطح اکسیژن موثر است. بیماری فون هیپل- لیندو یک سندرم ژنتیکی است و خانواده‌های مبتلا به این بیماری حامل جهش‌هایی در ژن VHL هستند و این وضعیت موجب افزایش خطر ابتلا به سرطان می‌شود. بعدا راتکلیف و گروهش متوجه شدند، پروتئینی که به‌وسیله‌ی ژن VHL کدگذاری می‌شود، با یکی از اجزای HIF تعامل برقرار می‌کند و روی پاسخ سلول به شرایط کم‌اکسیژنی اثر می‌گذارد.

در سال ۲۰۰۱، پژوهشگرانی تحت هدایت کائلین و راتکلیف نشان دادند که به‌عنوان بخشی از این فرایند، ایجاد یک تغییر شیمیایی در پروتئین VHL که هیدروکسیلاسیون پرولیل نام دارد، به سلول اجازه می‌دهد که دربرابر شرایط کم‌اکسیژنی با سرعت زیادی پاسخ دهد. وقتی اکسیژن وجود داشته باشد، شکل تغییریافته از VHL می‌تواند به HIF متصل شود. این اتصال منجر به تجزیه‌ی آن می‌شود. اما وقتی که سلول‌ها فاقد اکسیژن باشند، این تغییر مهار شده و موجب شروع فعالیت HIF می‌شود. مارک دوهیست، زیست‌شناس سرطان دانشگاه دوک در دورم می‌گوید:

    در نتیجه، سلول‌ها می‌توانند با مهار تجزیه‌ی HIF دربرابر شرایط کم‌اکسیژنی واکنش نشان دهند. سلول می‌تواند در عرض چند دقیقه در برابر این شرایط پاسخ دهد.

توسعه دارو

نتایج پژوهش‌های مذکور باعث شد، پژوهشگران داروهایی را تولید کنند که فرایندهای حس‌کننده‌ی اکسیژن را مورد هدف قرار دهند. یکی از بیماری‌های مورد نظر سرطان بود. داروهایی که مانع از اتصال VHL و HIF می‌شوند و مهارکننده‌های پرولیل هیدروکسیلاز نامیده می‌شوند، برای درمان کم‌خونی و نارسایی کلیوی درحال بررسی هستند. اولین داروی این گروه، سال ۲۰۱۸ در چین تایید شد. سیمون می‌گوید این یافته‌ها درمورد تمام بیماری‌ها به کار می‌آید. دانشمندان دیگر این سه پژوهشگر را به عنوان الگویی برای دانشمندان مطرح می‌کنند. دوهیست آن‌ها را افراد بسیار فروتنی می‌خواند که از نظر دقت علمی نیز نمونه هستند.

کائلین در حال دنبال‌کردن درمان‌های سرطانی است که شواهد چندانی در حمایت از آن‌ها وجود ندارد. او سال ۲۰۱۸ در گفت‌و‌گویی از سوی مؤسسه ملی سلامت در مریلند گفته بود:

    خطرناک‌ترین نتیجه در علم چیزی است که شما به آن امیدوارید؛ زیرا در این حالت، اعلام پیروزی می‌کنید و تنبل می‌شوید.

کائلین در مطلبی که سال ۲۰۱۷ در Nature منتشر شد، توصیه‌هایی برای همتایان خود ارائه داد:

    سوال اصلی هنگام بررسی یک مقاله باید این باشد که «آیا احتمال دارد که این نتایج درست باشد؟»؛ این سوال درست نیست که «آیا در صورت درست بودن، این نتایج اهمیت دارند؟»؛ پیشرفت‌های واقعی با آجر ساخته می‌شوند، نه با کاه.