פרס נובל לרפואה לשנת 2019: לחוקרים שגילו כיצד התאים מסתגלים לזמינות חמצן

השלושה קיבלו את הפרס על עבודתם שחקרה את אופן ההסתגלות של תאים לרמות החמצן רלוונטית, למצבים כמו הריון, מחלת גבהים ועד סרטן וריפוי פצעים.

הוועדה מציינת כי אמנם ידוע זה מכבר כי חמצן חיוני בכדי לקיים חיים, אך המנגנונים המולקולריים שקובעים כיצד בדיוק התאים מסתגלים כאשר אספקת החמצן יורדת או עולה היו סוג של מתעלומה. 

מימין זוכי פרס נובל ברפואה 2019. מימין: ויליאם טיילין, גרג סמנזה ופיטר רטקליף | צילום: EPA

תאי הגוף מתאימים עצמם לרמות החמצן בסביבתם ללא הרף. כך למשל, במצב של דימומים כתוצאה מחתך, חשים התאים ברמות חמצן ירודות, מזרימים תאי דם למקום ומייצרים כמויות גדולות של תאי דם נוספים כדי לפצות על המחסור. תהליך דומה מתרחש גם בעלייה לגובה, כאשר ריכוז החמצן מידלדל, והגוף מייצר תאי דם נוספים שיאפשרו להעביר לרקמות הגוף את החמצן הנדרש.

אחד הגורמים בגוף שמסייע לתהליך הזה, הוא ההורמון אריתרופוייטין הנמצא בכליות: הורמון זה מופרש בעת תנאי עקה בגוף, והוא גורם ליצירת תאי דם חדשים. החוקרים מצאו כי ההורמון מופעל על ידי תהליך גנטי בו מוגבר ביטויו של הגן להורמון אריתרופוייטין, ולמעשה "פוקד" עליו לדאוג ליצירת תאי דם דומים חדשים..

אחד החוקרים, גרג סמנזה, מצא כי חלבון בשם HIF-1-אלפא, חש במחסור בחמצן, וביטויו גובר, בעוד שכאשר קיים חמצן בסביבת הרקמות, רמתו של חלבון זה יורדת. סמנזה גם הראה שהחלבון הזה הוא רגולטור, שנוצר ללא הרף על ידי תאי הגוף, ונהרס כאשר רמות החמצן תקינות.

בהמשך המחקר, הראו החוקרים כיצד הגן, בשרשרת פעולות מורכבת, חש ברמות החמצן, מגביר את ביטויו כשרמות החמצן יורדות, ונעלם כאשר רמות החמצן חוזרות להיות תקינות. החוקרים הראו כי למעשה קיימים כ-300 גנים בגוף המגיבים לירידה ברמות החמצן, כולם נשלטים על ידי אותו חלבון HIF-1-אלפא, ומסייעים לתאי הגוף הנמצאים במצוקה של חמצן – להתאושש.

פעולה זו מתבצעת באינספור בעיות ומחלות בגוף, החל ממחלות דם, פציעות, וכלה גם ביצירת העובר, התקפי לב, ושבץ מוחי. התגלית של החוקרים, הביאה לשינוי דרמטי בהבנה של מנגנונים רבים בגוף, והיא צפויה להשפיע משמעותית על עולם הרפואה.

כבר עתה, החלו ניסויים במטרה לפתח טיפולים ותרופות חדשות, אשר יתבססו על הפעלת אותם גנים החשים ברמות החמצן ואמורים להוביל לתהליכי הריפוי 

הנדרשים בגוף.

על תגליותיהם אלה הזוכים בפרס, כמדי שנה, מקבלים פרס כספי על סך עשרה מיליון קרונות (כ-1.5 מיליון דולר) ולחיצת יד ממלך שבדיה בטקס שייערך בשטוקהולם בדצמבר.

בשנה שעברה הוענק פרס נובל לרפואה לג'יימס פי אליסון וטסוקו הונג'ו על פיתוח טיפולי סרטן חדשניים המאפשרים למערכת החיסון להשמיד גידולים סרטניים. מחקריהם הובילו לפיתוח תרופות לסרטני עור, ריאות וכליות.