פרס נובל לרפואה יוענק למדענים שחקרו את הסתגלות התאים לשינויים ברמות החמצן

החוקרים וויליאם קיילין וגרג סמנזה מארצות הברית ופיטר רטקליף מבריטניה, "חשפו את המכניקה של אחד מתהליכי ההסתגלות הכי חיוניים לחיים". מחקרם יכול לסייע בטיפול בסרטן ואנמיה, בין היתר

עידו אפרתי
עידו אפרתי
שתפו בפייסבוק
שתפו כתבה במיילשליחת הכתבה באימייל
שתפו כתבה במיילשליחת הכתבה באימייל
מעבר לטוקבקיםכתוב תגובה
הדפיסו כתבה
תמונותיהם של קיילין, רטקליף וסמנזה, כפי שהופיעו במסיבת העיתונאים של ועדת פרס נובל, היום
תמונותיהם של קיילין, רטקליף וסמנזה, כפי שהופיעו במסיבת העיתונאים של ועדת פרס נובל, היוםצילום: AFP
עידו אפרתי
עידו אפרתי

זוכי פרס נובל לרפואה לשנת 2019 הם החוקרים וויליאם קיילין וגרג סמנזה מארצות הברית ופיטר רטקליף מבריטניה, אשר חשפו במחקרם מנגנוני פעולה חיוניים של התא, המאפשרים לו לחוש ולהסתגל לשינויים ברמות החמצן. ועדת פרס נובל הודיעה כי כל אחד מהשלושה יחלוק בפרס הכספי בשווי 913 אלף דולר.

המנגנון שחשפו החוקרים עומד בבסיסו של אחד מתהליכי ההסתגלות החיוניים ביותר לחיים. תגליתם סללה את הדרך להבנת האופן שבו רמות החמצן משפיעות על חילוף החומרים בתא ועל תפקודו הפיזיולוגי. פיצוח המנגנון הבסיסי של הסתגלות התאים לרמות משתנות של חמצן, סללו את הדרך לפיתוח אסטרטגיות חדשות לטיפול במחלות כמו אנמיה, סרטן ומחלות רבות אחרות.

מסיבת העיתונאים של ועדת פרס נובל, היום
מסיבת העיתונאים של ועדת פרס נובל, היוםצילום: AFP

המסלולים המטאבוליים, כלומר תהליכי חילוף החומרים, הם מאבני היסוד של הטבע ועולם החי. כל שינוי או השפעה עליהם עשוי להיות בעל משמעות הרת גורל על תפקודו של האורגניזם החי ומערכות ביולוגיות. חשיבותו הבסיסית של החמצן לתהליכי קיום בסיסיים ידועה זה מאות שנים. אבל האופן שבו פועלים מנגנוני ההסתגלות של התא לחשיפה משתנה לחמצן היו עלומים שנים רבות. היכולת של התא להתאים את עצמו לרמות החמצן בסביבתו הוא קריטי לתהליכי חילוף חומרים ולהמרת מזון לאנרגיה.

החמצן מהווה כחמישית מהאוויר של כדור הארץ. הוא חיוני לקיומם של בעלי החיים והוא משמש את המיטוכונדריה – אברון בתא שתפקידו העיקרי הוא הפקת אנרגיה – על מנת להמיר מזון לאנרגיה שתזין את הפעילות התא. בשנת 1931 זכה בפרס נובל לרפואה החוקר היהודי אוטו ורבורג, שחשף כי מדובר בתהליך אנזימטי, כלומר תהליך שמעורבים בו חלבונים המזרזים את התהליכי המרת האנרגיה.

החיוניות של החמצן בתהליכי חילוף החומרים – ולמעשה בקיום החיים – קשורה גם ביכולת לקיים את תאי הגוף באופן תקין ומיטבי ביחסם לסביבתם. אולם היא גם חיונית עבור מחלות שונות המבוססות על משאבי האנרגיה של התאים, בהן גם תאי הסרטן. 

1.7961179

במהלך האבולוציה התפתחו מנגנונים שאחראים לאספקה מיטבית של חמצן לרקמות ותאים, בהם מעין "חיישנים" הנמצאים בצמוד לעורק הקרוטי שעובר בצוואר ומעביר דם למוח - אלו יודעים לחוש את רמות החמצן בדם. בשנת 1938 הוענק פרס נובל לרפואה לחוקר הבלגי קורניי היימנס, שגילה כיצד חישת החמצן בדם באמצעות העורק הקרוטי שולטת בקצב הנשימה שלנו באמצעות תקשורת ישירה עם המוח. מנגנוני חישה וויסות של אספקת חמצן קיימים מערכות נוספות בגוף.

סמנזה, מאוניברסיטת ג'ונס הופקינס בארצות הברית, חקר תופעה בשם "היפוקסיה" (Hypoxia) – חוסר בחמצן. הוא גילה כי ישנם בתא חלבונים שמגיבים ונוצרים בתא בכמויות גדולות במצב של חוסר חמצן. תכליתם של אותם חלבונים שמופרשים בכמויות מוגברות במצב של היפוקסיה, היא להפעיל גנים שנועדו להתמודד עם מחסור בחמצן. התגובה המרכזית למצב של היפוקסיה היא עלייה ברמות של הורמון בשם "אריתרופויטין" (EPO), דבר שמוביל לייצור מוגבר של כדוריות דם אדומות.

סמנזה חקר את הגן שאחראי על הייצור של הורמון ה-EPO וזיהה מקטעים ספציפיים בדנ"א שאחראים על התגובה למצב של חוסר חמצן. רטקליף חקר אף הוא את ויסות התגובה לחמצן בגן ה- EPO, ושתי קבוצות המחקר גילו כי מנגנון חישת החמצן היה קיים כמעט בכל הרקמות. אלה התבררו כממצאים חשובים שהראו כי המנגנון היה כללי ותפקודי בסוגים רבים של תאים שונים.

באמצע שנות התשעים פרסם סמנזה כמה מממצאים חשובים, בהם זיהוי גנים נוספים המעורבים בתהליך, שכונו HIF-1α ו- ARNT. לחוקרים התברר כי כאשר רמות החמצן גבוהות, התאים מכילים מעט מאוד HIF-1α. עם זאת, כאשר רמות החמצן נמוכות, כמות HIF-1α עולה כך שהיא יכולה להיקשר ובכך לווסת את הגן EPO, כמו גם גנים נוספים.

בזמן שסמנזה ורטקליף בחנו את הוויסות של ה-EPO, קיילין – חוקר סרטן - חקר תסמונת תורשתית בשם מחלת פון היפל-לינדאו (מחלת VHL). מחלה גנטית זו מביאה לעלייה דרמטית בסיכון לסרטן מסוים במשפחות עם מוטציות VHL בירושה. קיילין הראה כי הגן VHL מקודד חלבון המונע הופעת סרטן. הוא אף הראה שתאי סרטן חסרי גן VHL פונקציונלי מבטאים רמות גבוהות באופן חריג של גנים המווסתים בהיפוקסיה, אך כאשר הוחדר גן VHL לתאי סרטן, הרמות היו תקינות.

לפי גרדיאן, ההודעה על הזכייה נמסרה לשלושת הזוכים באמצעות שיחת טלפון. עם זאת, לוועדה לא היה את מספר הטלפון של קיילין, לכן התקשרו לאחותו וזו היתה צריכה להעיר אותו כדי לספר לו.

פרס נובל, על שמו של המדען והתעשיין השוודי אלפרד נובל, מוענק מדי שנה מאז 1901 ב-10 בדצמבר, לאנשים או ארגונים על תרומתם יוצאת הדופן למדע או לחברה. בימים הקרובים יוכרזו הזוכים בפרסים בתחומים אחרים: מחר ייחשפו הזוכים בפרס נובל לפיזיקה; ביום רביעי יהיה זה תור פרס נובל לכימיה; ביום חמישי יפורסמו שם הזוכה בפרס נובל לספרות; ביום שישי יתברר מי יזכה בפרס נובל לשלום; וביום שני הבא יפורסם שם הזוכה בפרס מדעי הכלכלה לזכרו של אלפרד נובל.

תגובות

הזינו שם שיוצג באתר
משלוח תגובה מהווה הסכמה לתנאי השימוש של אתר הארץ