Am morgen des Okt. 7, wachte ich mit der Nachricht von einem Kollegen sagen, dass „HIF bekam die 2019 Nobelpreis in Physiologie oder Medizin, whoo hooo.“ Das ist aufregende Neuigkeiten für junge Forscher wie mich, die zu Beginn unserer Karriere das Studium Hypoxie, bei der die Konzentrationen von Sauerstoff sind niedrig in den Zellen.
Wenn Sie sich Fragen, was auf der Erde, das bedeutet, HIF, oder-der Hypoxie-induzierbare-Faktor ist ein protein, das erhöht im inneren der Zelle, wenn die Sauerstoffkonzentration fällt, helfen die Zelle zu überleben.
Die Empfänger des diesjährigen Nobelpreises in Physiologie oder Medizin, sind William G. Kaelin von der Harvard Medical School, Sir Peter J. Ratcliffe von der Universität Oxford und Gregg L. Semenza von der Johns-Hopkins-Universität. Sie gewann für Ihre bahnbrechende Forschung in, wie die Zellen Sinne und Anpassung an die sauerstoffarmen Bedingungen.
Ich bin Biologe an der Universität von Pittsburgh, wo meine Kollegen und ich untersuchen, wie die niedrigen Niveaus von Sauerstoff beeinflussen, wie Zellen kommunizieren und die Auswirkungen, die dies auf metabolische Krankheiten wie Fettleibigkeit, Typ-2-diabetes und Krebs.
Das Verständnis, wie Zellen miteinander reden in einer low-Sauerstoff Umwelt—wie ein tumor—ist entscheidend für das lernen, wie Krebse wachsen und Fortschritt. Die Pionierarbeit von diesen drei herausragende Wissenschaftler legten den Grundstein für meine Forschung, und das von vielen anderen das Studium der Krankheit.
Sauerstoff-Fluss in den Zellen
Die Anpassung an schwankende Sauerstoffgehalt ist einer der wichtigsten evolutionären Anpassungen, die für die meisten Lebensformen auf der Erde. Jede Zelle im menschlichen Körper benötigt Sauerstoff für Ihre normale Funktion.
Sowohl die Umwelt und den physiologischen Zustand des Körpers bestimmt, wie viel Sauerstoff zur Verfügung zu den Zellen. Zum Beispiel, in höheren Lagen, die Verfügbarkeit von Sauerstoff sinkt. Dies ist besonders wichtig für die Bergsteiger, die sich anpassen müssen, um Höhe, um dem Körper zu helfen, erhöhen die Sauerstoff-Transportkapazität im Blut. Dies ist unerlässlich, um zu vermeiden, Höhenkrankheit und andere Höhe-die damit verbundenen gesundheitlichen Problemen wie Lungen-und Gehirn-Erkrankungen.
Sauerstoff-Ebenen in den menschlichen Körper sind ständig schwankt, je nachdem, ob die Person Essen oder Fasten, Bewegung oder Ruhe-und sogar, ob Sie gestresst sind oder zu beruhigen. Zum Beispiel, während der übung, die Sauerstoffzufuhr zu den Muskeln erhöht wird, um Energie zu liefern. Diese Blätter weniger Sauerstoff für andere Organe wie die Leber.
Bei vielen Krankheiten, Schäden an den Blutgefäßen können die drop-Versorgung mit Blut und damit Sauerstoff versorgen, um das betroffene organ, die Patienten noch kränker. Also, den Sauerstoffgehalt innerhalb der Zellen sind wichtig, um sowohl gesunde und kranke Menschen.
Sensing Sauerstoff ist entscheidend für Gesundheit und Krankheit
Wenn Sauerstoff ist ein so wichtiges element für das überleben, wie funktioniert der menschliche Körper bewältigen diese schnellen und ständigen Schwankungen?
In den frühen 1990er Jahren, Semenza und Ratcliffe unabhängig voneinander entdeckt, dass die Zellen die Anpassung an Veränderungen in der Sauerstoff-Niveaus, indem Sie mehr von einem protein namens Hypoxie-induzierbaren Faktor-1 oder HIF-1. Wenn Sauerstoff-Niveaus zu verringern, den HIF-protein hemmt die Sauerstoff-verbrauchende Prozesse der Zellen durch eine Veränderung der Aktivität vieler Gene, so dass die Zellen zu schnell anpassen und überleben die niedrigen Sauerstoff-Umgebung.
Ein paar Jahre später, Kaelin und Ratcliffe zeichnet sich, wie Sauerstoff-Niveaus in den Zellen regulieren die Menge von HIF-1 produzierten.
Nach Ihrer bahnbrechenden Entdeckung, zahlreiche Studien, die von Forschern auf der ganzen Welt, einschließlich der unsrigen aufgedeckt protein viele Rollen in Gesunderhaltung des Körpers, und wie kann die Krankheit auftreten, wenn die Sauerstoff-sensing-system ist gebrochen. HIFs sind jetzt bekannt, um die Kontrolle über eine Vielzahl von Funktionen in vielen verschiedenen Arten von Zellen, einschließlich immun -, Gehirn-und Krebs-Zellen.
In den letzten zehn Jahren haben Forscher gezeigt, dass HIFs haben eine zentrale Rolle bei der Förderung des Wachstums von Tumoren. Krebszellen teilen sich und wachsen schnell und haben einen größeren Appetit auf mit Nährstoffen und Sauerstoff. Aber die Blutgefäße Fütterung der tumor nicht mithalten kann mit den Krebs-Wachstum.
Die clevere Krebszellen überleben durch die Produktion höherer Mengen von HIF-protein. Der HIF-Proteine zu Veränderungen in der Krebs-Zelle, Stoffwechsel, und wechseln Sie zu einem niedrigen Sauerstoff-und low-energy-Modus. Dies hilft, die Krebszellen zum überleben Sauerstoff – und Nährstoff-Armen Bedingungen, und halten Sie wächst und breitet sich aus.
Einige der Forschung hat auch gezeigt, dass der Anstieg der HIF in der Krebs-Zellen induziert Resistenzen der Chemotherapie. So, Pharma-Unternehmen sind nun für HIF in der Behandlung zahlreicher Krebserkrankungen.
Zahlreiche Krankheiten wie Fettleber, metabolische und Herz-Kreislauf-Erkrankungen sind auch verbunden mit erhöhten Konzentrationen von HIF-proteins in verschiedenen Geweben. Tierexperimentelle Studien haben unterstützt die Strategie der Beseitigung von HIF aus bestimmten Geweben und den therapeutischen Wert der targeting HIF-metabolischen Erkrankungen.