První z letošních Nobelových cen vyhlásil švédský Karolínský institut ve Stockholmu. Za fyziologii a lékařství ji dostali William G. Kaelin Jr., Peter J. Ratcliffe a Gregg L. Semenza. Zkoumali, jak buňky zjišťují přítomnost kyslíku a jak se adaptují na jeho nedostatek.
Zjistili, že proces je podobný teploměru, který neměří teplotu, nýbrž úroveň kyslíku. Celý mechanismus pak funguje jako klimatizace: na základě naměřených hodnot kyslíku organismus může měnit své fungování a přežívat s jeho nedostatkem nebo nadbytkem. Vědci uvažují i o tom, že by mohli díky znalosti tohoto mechanismu třeba „udusit“ rakovinové buňky.
Důležitost a nenahraditelnost kyslíku byla známá po staletí, živočichové potřebují kyslík, aby měnili potravu na užitečnou energii. Vědci však netušili, jak se buňky adaptují na změnu množství kyslíku. A právě to objevili tři letošní laureáti. Popsali, jak buňky vnímají proměny úrovně kyslíku a ukázali také, jak vypadají procesy a principy, které přizpůsobení řídí.
Tento objev nebyl užitečný jen pro vědu, ale také pro praktickou medicínu. Má totiž mnoho praktických aplikací pro strategie, jak bojovat s anémií, rakovinou a mnoha dalšími chorobami.
Kyslík ve středu pozornosti
Kyslík tvoří přibližně jednu pětinu pozemské atmosféry. Je zásadní pro život drtivé většiny organismů, prakticky ve všech živočišných buňkách ho totiž mitochondrie využívají k přeměně živin na energii. Tento proces poprvé popsal Otto Warburg, který za to obdržel roku 1931 Nobelovu cenu; pochopil, že jde o proces založený na enzymech.
V průběhu evoluce vznikly mechanismy, které zajišťují, že tkáně a buňky dostávají dostatečné množství kyslíku. V těle existují v takzvaném karotidovém tělísku specializované buňky, které fungují jako sledovači úrovně kyslíku v krvi. Toto tělísko o nedostatku kyslíku nebo přebytku oxidu uhličitého přímo informuje centrální nervovou soustavu.
Tělo má ale ještě další cesty, jak se na nedostatek kyslíku adaptovat – jdou z nich je například hormon erythropoetin (EPO), který vzniká v ledvinách. Že tento hormon dokáže měnit množství kyslíku, se ví – zneužívají toho dlouhodobě sportovci k dopingu. Ale mechanismus, jak to celé funguje, byl neznámý. Laureáti letošní Nobelovy ceny navíc ukázali, že zásadní roli v tom hraje také protein zvaný HIF.
K čemu to je?
Díky práci letošních laureátů ví věda mnohem více o tom, jak různé úrovně kyslíku regulují základní procesy v těle. Vnímání úrovně kyslíku umožňuje buňkám, aby přizpůsobily svůj metabolismus – mohou pak přežívat i za situace, kdy je kyslíku málo nebo moc. To znamená například při námaze způsobené cvičením, ale také při vzniku nových červených krvinek nebo cév.
To ale není všechno: na mechanismu, který měří množství kyslíku, závisí také vývoj embrya v placentě. Je spojený i s řadou nemocí. Například s rakovinou – také její buňky potřebují kyslík. Kdyby se podařilo je od něj odříznout, „špatné“ buňky by zemřely. Právě na této cestě výzkumu v současné době pracuje řada vědeckých a farmakologických týmů po celém světě. Potvrdil to i přednosta Fyziologického ústavu 1. Lékařské fakulty Univerzity Karlovy Otomar Kittnar. Podle něj výzkum oceněný letošní Nobelovou cenou má mimořádný význam mimo jiné pro studium genetických mutací, které kvůli snížené hladině kyslíku vedou ke zhoubnému nádorovému bujení: „Klíčová je jednak identifikace genů, které na změnu obsahu kyslíku v prostředí reagují a spouštějí v buňkách uvedené adaptační pochody, a jednak identifikace mechanismů těchto pochodů,“ uvedl lékař.
Dalším možným využitím je zrychlení hojení ran. Pokud jsou ideálně zásobované kyslíkem, pak se dokáží léčit mnohem rychleji.
Loni cenu za fyziologii a lékařství dostali Američan James Allison a Japonec Tasuku Hondžó za účast na vývoji speciální imunologické léčby rakoviny.
Nobelovský týden
Další Nobelovy ceny, které jsou ve svých oborech většinou považovány za nejprestižnější možná ocenění, budou postupně vyhlášeny v dalších dnech.
Ocenění dotované vždy devíti miliony švédských korun (v přepočtu více než 21,4 milionu korun českých) bude v průběhu týdne uděleno také za fyziku, chemii, literaturu a mír. Příští pondělí pak bude vyhlášena Nobelova cena za ekonomii.
Největší pozornost jako každoročně přitahuje Nobelova cena za mír. Podle sázkových kanceláří je jasnou favoritkou švédská školačka Greta Thunbergová, která začala před rokem každý pátek demonstrovat před švédským parlamentem, aby přiměla politiky k důslednější ochraně klimatu a snižování emisí.
Výjimečné bude vyhlašování Nobelovy ceny za literaturu. Vzhledem k tomu, že v minulém roce nebyla tato cena kvůli skandálu kolem sexuálního obtěžování ve Švédské akademii udělena, budou tentokrát vyznamenány literární osobnosti dvě.
Oficiálně budou ocenění předána ve Stockholmu a Oslu 10. prosince, v den úmrtí zakladatele ceny a vynálezce dynamitu Alfreda Nobela.
