Medizin-Nobelpreis an zwei Amerikaner und einen Briten

Ohne Sauerstoff gäbe es auf der Erde kein Leben. Trotz der fundamentalen Bedeutung des Elements war lange Zeit unklar, wie Zellen auf den Stoff reagieren. Die langjährigen Arbeiten dreier Forscher haben das geändert - die Mühe hat sich gelohnt.
| dpa
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Das Nobelkomitee in Stockholm präsentiert die Medizin-Nobelpreisträger: Gregg Semenza (auf Leinwand l-r), Peter Ratcliffe und William Kaelin.
Zheng Huansong/XinHua/dpa/dpa Das Nobelkomitee in Stockholm präsentiert die Medizin-Nobelpreisträger: Gregg Semenza (auf Leinwand l-r), Peter Ratcliffe und William Kaelin.

Berlin - Der Nobelpreis für Medizin geht in diesem Jahr an William Kaelin (USA), Peter Ratcliffe (Großbritannien) und Gregg Semenza (USA).

Die drei Forscher entdeckten molekulare Mechanismen, mit denen Zellen den Sauerstoffgehalt in ihrer Umgebung wahrnehmen und sich daran anpassen, wie das Karolinska-Institut am Montag in Stockholm mitteilte.

Ihre Arbeiten hätten die Grundlagen gelegt für die Entwicklung neuer Strategien zur Bekämpfung von Blutarmut, Krebs und vielen anderen Erkrankungen, hieß es von der Nobeljury. Der Sauerstoffgehalt in der Umgebung beeinflusst in bestimmten Fällen das Wachstum der Zellen in einem Tumor und dessen Versorgung. Daher gelten die zugrundeliegenden Mechanismen als mögliche Ansatzpunkte für Krebstherapien.

Alle Tiere benötigen Sauerstoff, um aufgenommene Nahrung im Inneren der Zellen in lebenserhaltende Energie umzuwandeln. Verändert sich der Sauerstoffgehalt, verändert sich die Aktivität zahlreicher Gene und damit letztlich der Stoffwechsel.

Gregg Semenza vom Johns Hopkins Institute for Cell Engineering in Baltimore identifizierte in den frühen 1990er Jahren ein Protein, das diese sauerstoffabhängigen Reaktionen reguliert. 1995 konnte der 1956 in New York geborene Biologe das Protein gewinnen und weiter erforschen. Der Name des Faktors: HIF (Hypoxia Inducible Factor).

Der Mediziner William Kaelin von der Harvard Medical School in Boston, geboren 1957 in New York, untersuchte eine Krebserkrankung, die auf einem fehlerhaften Protein beruht. Die Aktivität dieses VHL genannten Proteins ist abhängig vom Sauerstoffgehalt. Der Brite Peter Ratcliffe, 1954 in Lancashire geboren, fand 1999 schließlich heraus, dass es einen Zusammenhang zwischen beiden Proteinen - HIF und VHL - gibt.

Im Jahr 2016 hatten Kaelin, Ratcliffe und Semenza bereits den renommierten Lasker-Award bekommen. Als "ein wunderschönes System" hatte Gregg Semenza damals den Mechanismus der Sauerstoffwahrnehmung in einem Video bezeichnet. Sauerstoff sei die Substanz, von der man am meisten konsumiere und ohne die man am kürzesten überlebe.

Das Karolinska-Institut hatte zunächst Schwierigkeiten, einen der Nobelpreisträger zu erreichen: Man habe von Kaelin erst keine Nummer gehabt, sagte Thomas Perlmann von der Nobelversammlung des Instituts. Daher sei seine Schwester angerufen worden, die zwei Nummern herausgegeben habe. Bei der zweiten sei das Überbringen der Nachricht geglückt. "Er war sehr froh, fast sprachlos", so Perlmann über Kaelins Reaktion.

Die höchste Auszeichnung für Mediziner ist in diesem Jahr mit umgerechnet 830.000 Euro (9 Millionen Schwedischen Kronen) dotiert. Im vergangenem Jahr hatten der US-Amerikaner James Allison und der Japaner Tasuku Honjo den Preis für die Entwicklung von Immuntherapien gegen Krebs erhalten. In den kommenden zwei Tagen werden die Nobelpreise für Physik und Chemie zuerkannt.

Mit jedem Atemzug bekommen wir Sauerstoff und jede Zelle benötigt ihn zur Energiegewinnung. Die drei Nobelpreisträger 2019 entdeckten, wie Zellen den Sauerstoffgehalt in ihrer Umgebung messen und auf Änderungen reagieren. Zentrales Molekül, das die damit verbundene Stoffwechsel-Symphonie dirigiert, ist HIF-1? (Hypoxia Inducible Factor 1?). Ist genügend Sauerstoff vorhanden, verbindet er sich mit HIF-1? und dem sogenannten VHL-Protein. Der Komplex kommt in die Müllverwertungsanlage der Zelle, das Proteasom. Die Zelle kann normal weiterarbeiten. Besteht in der Zelle jedoch Sauerstoffmangel, bildet sich der Komplex nicht und HIF-1? bleibt erhalten. Es aktiviert dann vielerlei Gene. Dazu zählen das für Erythropoetin (EPO), das zur Produktion sauerstofftransportierender roten Blutkörperchen führt, und ein Gen für das Wachstum von Adern. Das System ist beispielsweise wichtig für die Sauerstoffversorgung von Muskeln beim Training und beim Wachstum von Adern. Ist das VHL-Protein defekt, kann sich der Komplex ebenfalls nicht bilden und HIF-1? wird nicht zerstört. Es aktiviert dann Gene, und Adern wachsen, obwohl sie nicht benötigt werden. Das System bietet viele Therapie-Ansätze. Einerseits blockieren Forscher die HIF-1?-Zerstörung und versuchen so etwa bei Menschen mit Blutarmut die Produktion von roten Blutzellen anzukurbeln. Andererseits wollen Mediziner Krebs bekämpfen, indem sie über das HIF-System die Sauerstoffversorgung der Tumore hemmen.
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