Nobelpreis für Medizin: So nehmen Zellen Sauerstoffgehalt wahr

Die drei Zellforscher William Kaelin vom Dana-Farber-Cancer Institute der Harvard Medical School, Gregg Semenza von der John Hopkins University School of Medicine in Baltimore und Peter Ratcliffe vom Francis Crick Institute der University of Oxford, erhalten in diesem Jahr den Nobelpreis für Medizin. Das Nobel-Komitee teile gestern in Stockholm mit, dass die Forscher Auszeichnungen für die Erkenntnisse zu der Frage, wie sich Zellen an die unterschiedlichen Mengen Sauerstoff anpassen, erhalten.

Nobelpreis für Medizin: Auswirkungen der Entdeckungen

Die Entdeckungen der Forscher, bieten einen Ansatz zur Entwicklung neuer Therapien gegen Herzinfarkte, Krebs und Schlaganfälle in Industrieländern. Die gelieferten Fakten der Wissenschaftler dienen ebenso der Behandlung von Anämien. Bereits im Jahr 2016 erhielten die drei Zellforscher den „Albert Lasker Basic Medical Research Award“ der US-amerikanischen Lasker-Foundation.

Als Begründung der Wahlen erklärte das Nobel-Komitee, dass es für lange Zeit unklar war, wie sich die Veränderung des Sauerstoffgehalts auf die Zellen auswirkt. Die drei Forscher konnten diesen Mechanismus entschlüsseln. Der überlebensnotwendige Mechanismus, wie die Zellen der Menschen und mancher Tiere, den Sauerstoffgehalt messen und mit den Veränderungen umgehen, wurde gründlich erforscht.

Da nicht immer die gleiche Sauerstoffmenge zur Verfügung steht, haben die Zellen die Aufgabe, zu reagieren. Ob zu viel oder zu wenig Sauerstoff, beides ist schädlich für den Körper. Die möglichen neuen Therapien müssen somit auch an den Sauerstoffgehalt angepasst werden. Sie müssen die Aufnahme von Sauerstoff aktivieren oder eindämmen. Die Methoden der Behandlungen werden bereits intensiv erforscht.

Wie funktioniert der Mechanismus?

Die meisten Lebewesen nutzen, für den Transport des Sauerstoffs, die roten Blutkörperchen. Bei zu niedriger Konzentration wird das Hormon Erythropoetin durch den Körper produziert, welches die Bildung der roten Blutkörperchen im Knochenmark steuert. Der Körper braucht jedoch für die Aktivierung des Erythropoetins ein Protein, welches den fehlenden Sauerstoff anzeigt. Das Protein hat den Namen HIF-I (Hypoxia-Inducible-Factor). Gerade bei Erwachsenen wird das Erythropoetin in bestimmten Nierenzellen produziert. Forscher waren für lange Zeit der Annahme, dass die Mechanismen, welche diesen Prozess regeln, auch auf die Zellen beschränkt sind. Diese These wird allerdings von den Wissenschaftlern widerlegt. Die Forscher fanden heraus, dass einige Zellarten das Protein HIF-I nutzen, um einen Mangel an Sauerstoff anzuzeigen.

Das Ergebnis der Entdeckungen mancher Mechanismen, kann jedoch auch die Tumorbildung, deren Wachstum hauptsächlich vom Sauerstoff anhängt, zur Folge haben. Auch das Gen VHL (Tumor Suppressor), welches von William Kaelin entdeckt wurde, kann fatale Auswirkungen haben. Ist hier ein Gendefekt vorhanden, führt dies bei einem geringen Sauerstoffgehalt zu einer hohen Produktion von Erythropoetin. Hierdurch können sich neue Blutgefäße und Tumore bilden.
Am 10. Dezember 2019, Todestag von Alfred Nobel, wird den drei Zellforschern der Nobelpreis in Stockholm verliehen.

Die Ergebnisse der Forscher könnten einerseits neue Behandlungsmethoden fördern und beschleunigen. Andererseits könnten Krankheitsbilder, welche bisher nicht erforscht wurden, aufgeklärt werden und eine Behandlung begonnen werden.

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