რატომ არის მნიშვნელოვანი ფიზიოლოგიასა და მედიცინაში ნობელის წლევანდელი ლაურეატების აღმოჩენა?

ნობელის კომიტეტმა გამოაცხადა ფიზიოლოგიასა და მედიცინაში 2019 წლის პრემიის ლაურეატები. ის გრეგ სემენზამ, უილიამ კელინმა და პიტერ რეტკლიფმა მიიღეს. პრემია მათ ასეთი ფორმულირებით გადასცეს: „იმის გამოკვლევისთვის, თუ როგორ ადაპტირდებიან უჯრედები ჟანგბადის დონის ცვლილებასთან“. რეტკლიფი დიდ ბრიტანეთში, ფრენსის კრიკის ინსტიტუტში მუშაობს. სემენზა და კელინი ნიუი-იორკში ცხოვრობენ: პირველი ჯონ ჰოპკინსის, მეორე კი ჰოვარდ ჰიუზის უნივერსიტეტში მუშაობს. კონკრეტულად რითი გაითქვეს სახელი დღევანდელმა ლაურეატებმა და როგორ არის დაკავშირებული მათი სამუშაო კიბოს, იშემიური დაავადებებისა და იმ ნივთიერებების კვლევასთან, რომლებსაც დოპინგში იყენებენ?

რისთვის მიანიჭეს ამ მეცნიერებს ნობელის პრემია?

ძალიან მოკლედ, იმის აღმოჩენისთვის, თუ როგორ იწყებენ სხეულის უჯრედები ჟანგბადის ნაკლებობის აღქმას, როგორ უმკლავდებიან ისინი ამ დეფიციტს და როგორ შეუძლიათ ახლა ამ ყველაფრის ცოდნის შემდეგ ექიმებს ღია მექანიზმის გამოყენება სიმსივნეებთან და სხვა დაავადებებთან ბრძოლისათვის.

უფრო დეტალურად კი, სამივე ლაურეატის ნაშრომი იმ მექანიზმის აღმოჩენით შემოიფარგლება, რომელიც საფუძვლად უდევს ჰიპოქსიასთან ბრძოლას. სამუშაოთა სერიის შედეგად, რომელთა ძირითადი ნაწილი 1990-იან წლებში ჩატარდა, დღევანდელმა ლაურეატებმა დაადგინეს, რომ ჟანგბადის ნაკლებობასთან ბრძოლისათვის ყველა ცხოველის ორგანიზმში არის სპეციალური მექანიზმი, რომელიც იწვევს სპეციალიზებული გენების კრებულის „ჩართვას“, რომლებსაც შეუძლიათ უჯრედის ჟანგბადით მომარაგების გაუმჯობესება. მათ განეკუთვნება, მაგალითად, დოპინგების სკანდალებით ცნობილი ერითროპეტინი - ჰორმონი, რომელიც სისხლში ჰემოგლობინის დონეს ახალი ერითროციტების მომწიფების სტიმულაციის ხარჯზე ზრდის. სპორტსმენებს ეს აერობულ დატვირთებთან გამკლავებაში ეხმარება. 

მთელი ამ მექანიზმის ცენტრალური მექანიზმია, როგორც ეს დღევანდელმა ლაურეატებმა დაადგინეს, „ჰიპოქსიით ინდუცირებული ფაქტორი“ (hypoxia-inducible factor, HIF). მისი აღმოჩენის პრიორიტეტი ეკუთვნის გრეგ სემენზას.

მეცნიერმა, პირველ რიგში, შეძლო იმის დადგენა, რომ ეს „ფაქტორი“ ორი სხვადასხვა ცილისაგან შედგება (მათგან ერთ-ერთი უკვე ცნობილი იყო). ჰიპოქსიის დროს, როდესაც უჯრედი „იხრჩობა“ ჟანგბადის უკმარისობისაგან, ისინი ერთად მუშაობენ, აღწევენ რა უჯრედის ბირთვში, სადაც დეენემია. იქ ისინი დეენემზე პოულობენ საჭირო მონაკვეთებს, უერთდებიან მათ და იწყებენ ჰიპოქსიის საწინააღმდეგო გენების ამუშავებას. ასეთი გენები საკმაოდ ბევრია, და მათ შორის არის ერითროპოეტინიც.

1990-იანი წლების დასაწყისში გრეგ სიმენზამ შეძლო იმ გენის პოვნა, რომელიც ცილა HIF-1α-ს კოდირებას ახდენდა. ეს ცილა HIF-ის ორშემადგენლიანი „ჩამრთველის“ ძირითადი ნაწილია. ამ გენის აღმოჩენის და დეენემზე იმ ადგილის განსაზღვრის წყალობით, სადაც მის მიერ კოდირებული ცილა თავსდება, მეცნიერმა შეძლო მთავარი ძაფი ეპოვა მოლეკულარულ გზებში, რომლებიც ჟანგბადის უკმარისობაზე უჯრედის პასუხს არეგულირებს. რედკლიფის და კელინის ნაშრომმა ეს აღმოჩენა განაგრძო და მეორე პრინციპულ კითხვას უპასუხა - ახსნა, როგორ შეუძლია HIF-ს „იგრძნოს“ უჯრედში ჟანგბადის დონე.

ამ აღმოჩენას პრაქტიკული სარგებელი აქვს?

აქვს. ზოგადად, ნობელის პრემიას გასცემენ არა პრაქტიკული სარგებლისთვის, არამედ აღმოჩენის ფუნდამენტურობის გამო. მაგრამ ამ შემთხვევაში ორივე მიმართულებით ყველაფერი წესრიგშია. საქმე ის არის, რომ ჟანგბადის „სწორი“ დონის მართვა - უმნიშვნელოვანესი ნაწილია ორგანიზმის სიცოცხლისათვის, როგორც ნორმის, ასევე პათოლოგიის პირობებში.

იმისთვის რომ პრაქტიკული სარგებლის შესახებ კითხვას პასუხი გაეცეს, შესაძლებელია, მაგალითად, მარტივად იმ დაავადებათა ჩამონათვალის ნახვა, რომლებიც მსოფლიოში სიკვდილიანობის ყველაზე ხშირი მიზეზია. თითქმის ყველა მათგანი (იშემია, ინფარქტი, კიბო) პირდაპირაა დაკავშირებული ჰიპოქსიასთან და, შესაბამისად, იმ მექანიზმის მუშაობასთან, რომელიც დღევანდელმა ლაურეატებმა აღმოაჩინეს. 

მაგალითად, ჟანგბადით მომარაგების საკითხი - პრინციპული საკითხია სიმსივნის ყველა სახეობის სიცოცხლისუნარიანობისათვის. თავად ავთვისებიანი სიმსივნეების არსებობა შესაძლებელია მხოლოდ იმიტომ, რომ მათი უჯრედები ახერხებენ ჰიპოქსიაზე პასუხის მექანიზმის ნორმალური მუშაობის „მოშლას“. საქმე ის არის, რომ სიმსივნის შიდა უჯრედები ძალიან ბევრ ენერგიას იყენებენ - რამდენჯერმე მეტს, ვიდრე ნორმალური უჯრედები, და სიცოცხლისთვის მათ აუცილებლად სჭირდებათ ჟანგბადის შესაბამისი რაოდენობა. ამის გამო სიმსივნის ცენტრში ყოველთვის იქმნება ჟანგბადით შიმშილი, რომლის კომპენსაციასაც ცდილობს სიმსივნე მოლეკულარული სიგნალების გაგზავნით გარე ქსოვილებში, რითაც სიმსივნეში დამატებითი სისხლძარღვების ზრდის სტიმულიებას ახდენს. სწორედ ეს სტიმულაცია ითხოვს ლაურეატების მიერ აღმოჩენილ მექანიზმს. ხოლო HIF, შესაბამისად, მნიშვნელოვანი სამიზნეა, რომლის გამორთვასაც პოტენციურად შეუძლია ათასგვარი ტიპის სიმსივნის ზრდის ჩახშობა.

უკვე დღეს, აშშ-ის ეროვნული სამედიცინო ბიბლიოთეკის კლინიკური კვლევების მონაცემთა ბაზაში დარეგისტრირებულია რამდენიმე ათეული კვლევა პრეპარატებისა, რომელთა მუშაობის მექანიზმიც ეფუძნება სპეციალური ინჰიბიტორების დახმარებით HIF-ის გათიშვას. იმ დაავადებებს შორის, რომელთა მკურნალობასაც ექიმები ამ ხერხით ცდილობენ, არის გლიობლასტომა, მკერდის კიბო, ბრტყელუჯრედოვანი კარცინომა და ბევრი სხვა ონკოლოგიური დაავადება. ყველა ამ წამლის შექმნა იმ სამიზნის აღმოჩენის გარეშე, რომლებზეც მათ უნდა იმოქმედონ, შეუძლებელი იქნებოდა.