Für ihre laut Nobelpreis-Komitee „bahnbrechenden Entdeckungen“ der Sauerstoffsensor-Mechanismen in Zellen und deren Adaption an das Sauerstoffangebot wurden die US-Amerikaner William G. Kaelin Jr. und Gregg L. Semenza gemeinsam mit dem Briten Sir Peter J. Ratcliffe mit dem diesjährigen Nobelpreis für Medizin ausgezeichnet.
Dank der Grundlagenforschung dieser Nobelpreisträger wissen wir nun viel mehr darüber, wie unterschiedliche Sauerstoffkonzentrationen fundamentale physiologische Prozesse regulieren. Das ‚Riechen‘ der Sauerstoffkonzentration erlaubt es Zellen, ihren Stoffwechsel an niedrige Sauerstoffwerte anzupassen“, so das Nobelpreiskomitee in seiner Begründung.
Ausgehend von bestehenden Erkenntnissen über die Funktion von Erythropoietin (EPO) entdeckte Semenza an Leberzellen im Labor den Proteinkomplex HIF. Dieser besteht aus zwei Transkriptionsfaktoren (HIF-1alpha und ARNT). Bei hoher Sauerstoffkonzentration ist die Konzentration an HIF-1alpha in Zellen gering, bei Sauerstoffmangel steigt sie an. Dies wiederum führt zu einem Hinaufregulieren der für EPO kodierenden Gene. Bei normaler Sauerstoffkonzentration in Zellen wird HIF-1alpha abgebaut. Wie das genau funktioniert, war zunächst unklar.
Mutationen im VHL-Gen
Zur Klärung trug William Kaelin bei: Er untersuchte die vererbbare Hippel-Landau-Erkrankung (VHL-Krankheit), durch die betroffene Familien ein massiv höheres Risiko für manche Krebserkrankungen haben. Die Ursache sind Mutationen im VHL-Gen. Ratcliffe und sein Team entdeckten schließlich, dass VHL mit HIF-1alpha interagieren kann und für dessen Abbau unter normalen Sauerstoffkonzentrationen verantwortlich ist. 2001 konnten Ratcliffe und Kaelin in zwei parallel erschienen Studien zeigen, dass zwei sauerstoffabhängige Enzyme (Prolyl-Hydroxylasen) den eigentlichen Sensor für die Sauerstoffkonzentration in Zellen und damit den entscheidenden Faktor für den Abbau von HIF-1alpha darstellen.
Der Nobelpreis für Medizin ist erneut mit neun Millionen Schwedischen Kronen (rund 826.000 Euro) dotiert. Er wird jährlich am 10. Dezember, dem Todestag des Stifters Alfred Nobel, verliehen.
William G. Kaelin Jr. wurde 1957 in New York City geboren und studierte an der Duke University in North Carolina. Nach einer Tätigkeit am Johns Hopkins Hospital in Baltimore/Maryland arbeitet Kaelin zurzeit am Howard Hughes Medical Institute. Außerdem hat er eine Professur an der Harvard Medical School inne.
Sir Peter J. Ratcliffe wurde 1954 in Lancashire in Großbritannien geboren. Er studierte an der University of Cambridge und ist heute Direktor für Klinische Forschung am Francis Crick Institut in London sowie Leiter des Hypoxie-Labors an der University of Oxford.
Gregg L. Semenza wurde 1956 in New York City geboren. Er studierte an der Harvard University in Cambridge/Massachusetts sowie an der University of Pennsylvania in Philadelphia. Außerdem war er am Duke University Medical Center in North Carolina und an der Johns Hopkins University in Baltimore/Maryland tätig, wo er heute Direktor des Gefäßforschungsprogramms ist.
© Österreichische Ärztezeitung Nr. 20 / 25.10.2019