Thomas Perlmann  verkündet die Nobelpreisträger | AFP

Medizin-Nobelpreis an drei Forscher Wie Zellen Sauerstoff "spüren"

Stand: 07.10.2019 17:41 Uhr

Wie messen Zellen den Sauerstoffgehalt im Körper und reagieren darauf? Für ihre Erkenntnisse haben die US-Zellforscher Kaelin und Semenza sowie der Brite Ratcliffe den Medizin-Nobelpreis erhalten. Ihre Forschung kann für Therapien gegen Krebs, Schlaganfall und Blutarmut genutzt werden.

Von Ulrike Till und Uwe Gradwohl, SWR

Der Nobelpreis für Medizin geht 2019 an drei Zellforscher aus den USA und Großbritannien: Gregg Semenza (USA/Baltimore), William Kaelin (USA/Harvard) und Sir Peter Ratcliffe (GB/Oxford).

Das Trio hat entschlüsselt, wie Zellen es schaffen, den Sauerstoffgehalt im Körper zu messen und auf ihn zu reagieren. Es geht also um den Regelkreis, der dafür sorgt, dass beispielsweise im Körper eines Bergsteigers in großen Höhen mehr rote Blutkörperchen gebildet werden.

Peter Ratcliffe (2. v.r.) feiert den Nobelpreis mit seinem Labor-Team an der Oxford Universität. | AP

Peter Ratcliffe (2. v.r.) feiert den Nobelpreis mit seinem Labor-Team an der Oxford Universität. Bild: AP

Wie arbeitet das HiF-Protein?

Eine zentrale Rolle spielt dabei ein Protein namens HiF, das die Bildung neuer roter Blutkörperchen auslösen kann. Doch lange blieb unklar, wie das HiF in der Lage ist, den Sauerstoffgehalt in einer Körperzelle zu "spüren".

Der Trick, den Semenza, Kaelin und Ratcliffe entschlüsselt haben: HiF wird eigentlich ständig in der Zelle produziert, dort aber von vorhandenen Sauerstoffmolekülen so verändert, dass ein zweites Protein an ihm andocken kann - das sogenannte VHL. Dieses wirkt wie eine Markierung, die dafür sorgt, dass die Kombination aus HiF und VHL von einer dritten Art von Protein, der Prolyl-Hydroxylase, zerstört werden kann.

Kurz gesagt: Der Sauerstoff sorgt dafür, dass das Protein, welches die Produktion von roten Blutkörperchen ankurbeln könnte, zerstört wird, bevor es aktiv werden kann. Ist dagegen wenig Sauerstoff in der Zelle, wird HiF nicht zerstört und sorgt für einen erhöhten Nachschub an roten Blutkörperchen. Dabei spielt dann auch das Hormon EPO eine Rolle, das deshalb auch als Dopingmittel benutzt wird.

Ansatz für neue Therapien - auch gegen Krebs

Bisher gibt es noch keine fertig ausgearbeiteten Therapien, die auf diesen Erkenntnissen beruhen. Doch denkbar sind eine ganze Reihe von Anwendungsmöglichkeiten. Blutarmut ließe sich beispielsweise besser behandeln, wenn man den HiF-Pegel in Zellen gezielt erhöhen könnte. Und nach einem Schlaganfall könnten sich Hirnschäden vermindern oder verhindern lassen, wenn es mit Hilfe des nun entdeckten Regelkreises gelänge, die Sauerstoffversorgung im Gehirn zu verbessern.

Die durch den Sauerstoffgehalt regulierte Hormonmaschinerie in den Zellen spielt auch eine wichtige Rolle bei der Entstehung von Krebs. Denn bestimmte Tumore können in die zelleigene Regulierung des HiF-Gehalts eingreifen und sie fatalerweise zu ihren Gunsten verändern. Sie bringen das umliegende Gewebe dazu, mehr Blutgefäße wachsen zu lassen, die den Tumor zusätzlich versorgen und ihm zu einem schnellen Wachstum verhelfen.

Neue Therapien sollen genau an diesem Punkt ansetzen. Sie könnten den Einfluss des Tumors auf das Gewebe in seiner Umgebung hemmen und im besten Fall dazu beitragen, dass die Geschwulst mangels Versorgung abstirbt. Ein vielversprechender Ansatz. Allerdings kann auch Sauerstoffmangel bestimmte Tumore zu aggressivem Wachstum antreiben - entsprechend umsichtig müssen die Mediziner deshalb bei der Entwicklung von Therapien vorgehen.

Randall Johnson erklärt das Forschungsfeld der Nobelpreisgewinner  | AFP

Das Nobelpreis-Komitee erklärt das komplizierte Forschungsfeld der drei prämierten Wissenschaftler. Bild: AFP

Über dieses Thema berichtete die tagesschau am 07. Oktober 2019 um 16:00 Uhr.