And the Nobel Prize goes to Kaelin, Ratcliffe, Semenza

Die drei Wissenschaftler haben herausgefunden, dass Zellen verschiedene Sauerstoffkonzentrationen wahrnehmen und sich gegebenenfalls an Veränderungen anpassen können. So konnten sie molekulare Mechanismen identifizieren, die die Aktivität von Genen auf variierende Sauerstoffzufuhr regulieren.

Anpassungsprozesse: Einfluss auf das Leben

Beispiele für Anpassungsprozesse seien etwa, wenn Zellen ihren Stoffwechsel, wie etwa bei einem intensiven Workout, auf niedrige Sauerstoffwerte hinunterfahren. Weiters die Erzeugung neuer Blutgefäße und die Produktion roter Blutkörperchen. Auch das Immunsystem erhält durch die Wahrnehmung der Verfügbarkeit von Sauerstoff eine Feinabstimmung, ebenso entscheidend ist diese für die Bildung von Blutgefäßen und die Entwicklung der Plazenta im Wachstumsprozess eines Embryos.

Bereits Mitte der 1990er Jahre untersuchte Gregg Semenza  das Epo-Gen und wie es durch unterschiedliche Sauerstoffniveaus reguliert wird. Unter Verwendung von genmodifizierten Mäusen konnte er zeigen, dass spezifische DNA-Segmente, die sich neben dem Epo-Gen befinden, die Reaktion auf niedrige Sauerstoffwerte vermitteln.

Auch Sir Peter Ratcliffe untersuchte die sauerstoffabhängige Regulation des Epo-Gens. In beiden Forschungsgruppen konnte somit festgestellt werden, dass der Mechanismus zur Wahrnehmung des Sauerstoffgehalts in praktisch allen Geweben vorhanden war. Nicht nur in den Nierenzellen, sondern in vielen verschiedenen Zelltypen.

Entscheidend bei Krankheiten

Auch dass der Prozess für eine Reihe von Krankheiten eine Rolle spielt, wurde vom Nobel-Komitee hervorgehoben. Patienten mit chronischem Nierenversagen leiden häufig an einer schweren Anämie. Der Grund dafür ist das Hormon Erythropoetin (Epo), das in den Zellen der Nieren produziert wird und die Bildung roter Blutkörperchen reguliert.  Bei Krebserkrankungen wendet der Prozess wiederum gegen den Betroffenen. Durch die sauerstoffregulierende Zellwahrnehmung wird die Bildung von Blutgefäßen in Tumoren stimuliert und der Stoffwechsel so umgestellt, dass Wachstum und Verbreitung von Krebszellen begünstigt werden.

Krebsforscher William Kaelin Jr. forschte zeitgleich wie Semenza und Ratcliffe zur erblichen Tumorerkrankung Von-Hippel-Lindau-Syndrom (VHL) und konnte die genetische Grundlage dafür aufklären. Bei VHL ist ein Anstieg bestimmter Krebsarten in Familien mit einer VHL-Mutation zu beobachten. Kaelin konnte zeigen, dass das VHL-Gen ein Protein dazu anregt, die Bildung von Krebs zu unterbinden, und dass Krebszellen, denen es an einem funktionstüchtigen VHL-Gen mangelt, extrem viele Gene enthalten, die auf Sauerstoffmangel reagieren. Wenn aber ein VHL-Gen in Krebszellen induziert wurde, konnte wieder ein normales Level hergestellt werden.