ダナファーバーがん研究所のウィリアム G. ケーリン Jr.、オックスフォード大学のピーター J. ラトクリフ、ジョンズ ホプキンス大学のグレッグ L. セメンザの 3 人の科学者が、今朝、2019 年のノーベル生理学・医学賞を受賞しました。生命の生存のための最も重要な適応メカニズムの 1 つに関する彼らの研究。 3 人の科学者はそれぞれの貢献を通じて、細胞がどのように酸素の利用可能性を感知し、反応するかを明らかにしました。酸素は、複雑な生物が移動し、組織を構築し、それらを生かし続けるためのさまざまな仕事を実行するために必要な重要な要素です。
酸素レベルは大きく変動する可能性があります。高地では自然に薄くなりますが、運動中は活動中の筋肉に流れ込み、体の他の場所に落ちます.組織内では、酸素濃度も創傷内およびその周辺で急速に低下する可能性があります。酸素が急増したり急減したりすると、細胞はそれに応じて代謝を迅速に適応させる必要があります。
彼らは、ノーベル委員会が「エレガントなスイッチ」と呼んだものでそうします。何十年もの間、科学者たちは、低酸素状態では、腎臓が EPO (エリスロポエチン) と呼ばれるホルモンを分泌し、酸素レベルを正常に戻そうと赤血球の産生を促進することを認識していました。しかし、1990 年代になるまで、研究者は体がどのようにそれを行うことを知っているのかを解き明かし始めました.
そこで、セメンザ、ラトクリフ、ケーリンが登場しました。セメンザは、ホルモンの発現に関与していると思われる EPO 遺伝子の近くにある DNA のセクションを特定し、それがコードするタンパク質複合体を分離しました。酸素レベルが低下すると、タンパク質 - HIF (hypoxia-inducible factor) - が生成され、細胞内に蓄積されることを彼は発見しました。これにより、EPO の遺伝子を含む、酸素に敏感な他の多数の遺伝子が活性化されます。
一方、十分な酸素が周囲にある場合、HIF は劣化し、カスケードは途中で停止します。 Ratcliffe と Kaelin は、分解を可能にする一連の反応と、酸素が少なくなりすぎたときに細胞がこれらの反応を防ぐ方法を独自に説明しました。
「私たちは、赤血球の生産がどのように制御されているかという非常に具体的で限定的な問題を研究し始めました」とセメンザ氏は、ノーベル賞の発表のニュースを受け取った後、電話インタビューで記者団に語った. 「そしてそこから、生理学と医学の非常に多くの分野に拡大しました。とても素晴らしいです。」
ラトクリフ氏はインタビューで、「私たちはEPO規制の問題に着手しました。これはニッチな分野に見えたかもしれませんし、実際にそう見えたかもしれません」と語った. 「ほとんどすべての発見科学と同様に、その影響は後で明らかになります。」
本日の発表が示すように、他の研究者への影響は失われていません。 「私は生理学者として働いているので、酸素は世界で最も重要な分子です」と、サウス ウェールズ大学のダミアン ベイリーは述べています。 「低酸素誘導因子経路を発見したことで、細胞が酸素の減少や低酸素にどのように適応するか、そして最終的に細胞、組織、および人体がどのように適応できるようになるかという根本的な問題に答えました。これは、大きな意味を持つ基礎研究の重要な部分です。」
科学者は現在、貧血、脳卒中、癌、および酸素レベルが重要であると思われるその他の状態の治療法の開発において、この機構を標的にしています.
おそらく同様に興味をそそられるのは、このメカニズム、または少なくともそのはるかに単純なバージョンが、今日の地球上の生命の姿に関与しているということです.数億年前、生命は主に微生物から、動物を含む非常に多様な生物へと変化しました。これらの生物は、環境内の酸素レベルの上昇に適応する必要があり、科学者は現在、その過程で HIF タンパク質が果たした役割を調べています。一部の研究者は、動物が高度に特殊化された組織を形成し、幹細胞集団を維持し、新しい生息地に拡大する能力を含む、現在私たちが当然と思っているより複雑なものにジャンプした方法の根底にある可能性があると考えています.
実際、生物が酸素をどのように扱うかは、何十億年もの間、進化における極めて重要な要因でした.ケンブリッジ大学の代謝生理学の研究者であるアンドリュー・マレーは、次のように述べています。 「もちろん、最新の課題は酸素供給の変動に対応することであり、それがこの[ノーベル賞を受賞した]研究が示したものです。」
そしていつものように、進化は続きます。マレーは、過去 10,000 年間チベット高原に住んでいた人々は、HIF と相互作用する要因の 1 つである遺伝的変異を持っていると指摘しています。赤血球。 「これについてエキサイティングなのは、これが実際の人間の進化であるということです」とマレーは言いました。 「これは、生命がどのように繁栄するかを理解する上で、この作業がいかに基本的なものであるかを示しています」。
この記事には、Elena Renken からの寄稿が含まれています。
