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And the Nobel Prize goes to Kaelin, Ratcliffe, Semenza

William G. Kaelin, Sir Peter Ratcliffe und Gregg L. Semenza bekommen gemeinsam den Nobelpreis 2019 für Physiologie oder Medizin für ihre Erkenntnisse darüber, wie Zellen die Sauerstoffverfügbarkeit wahrnehmen und sich an diese anpassen.

Geehrt werden gleich drei Forscher, die sich mit der Grundlage unseres Lebens – dem Sauerstoff – auseinandersetzen. Kaelin (USA), Semenza (USA) und Ratcliffe (GB) haben „die Basis für unser Verständnis dafür, wie Sauerstoff unseren Zellstoffwechsel und physiologische Funktionen beeinflusst, geschaffen“, so die Begründung des Komitees. So hätten ihre Entdeckungen den Weg für vielversprechende neue Strategien im Kampf gegen Blutarmut, Krebs und viele anderen Krankheiten geebnet.

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.

Mehr zum Nobelpreis

2018 ging der Preis an den US-Forscher James Allison und seinen japanischen Kollegen Tasuku Honjo. Sie wurden für Entdeckungen ausgezeichnet, die zur modernen Immuntherapie gegen Krebserkrankungen geführt haben.

Mit der heutigen Bekanntgabe der Preisträger für Physiologie und Medizin startet in Stockholm die Nobelpreiswoche. An den folgenden Tagen erfolgt die Bekanntgabe der Preisträger für Physik und Chemie, anschließend wird am Donnerstag, 10. Oktober die Empfänger der Literaturnobelpreise 2018/2019 bekanntgegeben, am Freitag folgt der Friedensnobelpreis. Den Abschluss bilden die Wirtschaftswissenschaften am Montag, 14. Oktober.

Übergeben werden die Preise alljährlich am 10. Dezember, dem Todestag des Stifters Alfred Nobel.

 

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