Il Nobel per la Fisiologia o la Medicina 2019 è stato assegnato congiuntamente a William G. Kaelin Jr., Sir Peter J. Ratcliffe e Gregg L. Semenza, per le loro ricerche su come le cellule riescono a rilevare e ad adattarsi alla disponibilità di ossigeno. Kaeling, di New York, è affiliato alla Harvard Medical School e all'Howard Hughes Medical Institute (USA). Ratcliffe, inglese, è Direttore della Ricerca clinica del Francis Crick Institute di Londra. Semenza, di New York, insegna e dirige un laboratorio di ricerca vascolare alla Johns Hopkins University, nel Maryland.
LE MOTIVAZIONI DEL PREMIO. Gli organismi animali hanno bisogno di ossigeno per convertire il cibo in energia, ma i meccanismi molecolari con i quali le cellule rispondono ai cambiamenti dei livelli di ossigeno sono rimasti a lungo sconosciuti. I tre scienziati hanno fatto luce sulla regolazione dell'attività genetica che avviene in risposta alla variazione di ossigeno, in uno dei più fondamentali processi adattivi, che ha permesso agli animali di colonizzare habitat molto diversi e di vivere a diverse altitudini.
OBIETTIVO: SOPRAVVIVERE. Quando i livelli di ossigeno circostante mutano, le cellule animali vanno incontro a cambiamenti importanti nell'espressione genica. Queste alterazioni cambiano il metabolismo cellulare, influiscono sulla modellazione dei tessuti e su risposte fondamentali come la ventilazione e il battito cardiaco.
Come spiega il Guardian, in questo caso è un vero Nobel alla fisiologia, perché riguarda un meccanismo base di funzionamento delle cellule. Quando il corpo si trova in deprivazione di ossigeno, salgono i livelli di eritropoietina (EPO), e con essa aumenta la produzione di globuli rossi che trasportano ossigeno nell'organismo. Ma come fa la scarsità di ossigeno a scatenare questa risposta? Kaelin, Ratcliffe e Semenza hanno trovato la risposta a questa domanda.
Hanno scoperto che quando l'ossigeno cala, aumentano i livelli di un complesso proteico, chiamato HIF (Hypoxia Inducible Factor). In condizioni normali di ossigeno, il complesso HIF viene degradato rapidamente. Ma quando l'ossigeno è scarso, si accumula e si lega a segmenti di DNA vicino al gene che codifica per l'eritropoietina.
IN SALUTE E IN MALATTIA. La capacità di rilevare la quantità di ossigeno disponibile è alla base di moltissimi processi fisiologici. Permette alle cellule di adattare il loro metabolismo in condizioni di stress - per esempio un intenso esercizio fisico. Un altro esempio di processo adattivo controllato dal rilevamento dell'ossigeno è la generazione di nuovi vasi sanguigni e la produzione di globuli rossi. Anche il nostro sistema immunitario e la formazione di vasi sanguigni e della placenta durante lo sviluppo fetale sono regolati dai sensori cellulari per l'ossigeno.
Questo meccanismo è cruciale anche in molte patologie. I pazienti con insufficienza renale soffrono spesso di gravi forme di anemia dovute alla scarsa espressione di eritropoietina, un ormone prodotto dalle cellule renali che regola la produzione di globuli rossi da parte del midollo osseo. Ma i sensori cellulari per l'ossigeno hanno un ruolo importante anche nella proliferazione delle cellule tumorali, perché vengono utilizzati per stimolare la formazione di vasi sanguigni e favorire la diffusione di cellule malate.
Nuovi filoni di ricerca farmacologica si concentrano oggi sulla possibilità di bloccare, o al contrario attivare, i sistemi di rilevazione dell'ossigeno e sfruttarli come strategia terapeutica. Per esempio, si stanno già sperimentando farmaci contro l'anemia che spingono il corpo a produrre più globuli rossi, spingendolo a comportarsi come se si trovasse in alta quota.
Il Premio - almeno per gli addetti ai lavori - non arriva esattamente a sorpresa. Nel 2016 i tre scienziati sono stati insigniti dell'Albert Lasker Basic Medical Research Award, spesso definito "il Nobel americano". Non è la prima volta che questo premio anticipa i vincitori del Nobel vero e proprio.
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