אנחנו בעיצומו של שבוע הנובל, אשר נפתח כמדי שנה עם הפרס בפיסיולוגיה ורפואה. הפרס חולק כבר ביום שני, וכבר כשזה קרה הבטחתי רשומה מקיפה עליו, אבל בשל אילוצי החג הגעתי לכך רק היום, עמכם הסליחה.
הפרס השנה מוקדש לאלמנט מאוד חשוב בגוף: חמצן. כולכם יודעים שאנחנו זקוקים לחמצן כדי לחיות, הסיבה לכך היא שחמצן הוא מרכיב מאוד חשוב בתהליך פירוק המזון לאנרגיה. אולם, לעיתים קורים מצבים שבהם יש ירידה ברמות החמצן, למשל בעת פעילות גופנית מאומצת או שהייה במקומות גבוהים. במקרים כאלה הגוף צריך להגיב, ולהתאים את כל חילוף החומרים שלו כדי לתפקד גם כשאין הרבה חמצן. מאחר שפירוק המזון לאנרגיה מתרחש בכל רקמה בגוף, חשוב שבכל רחבי הגוף שלנו יהיו מנגנונים שיוכלו לחוש את כמות החמצן ברקמה כדי להגיב בהתאם.
גרג סמנזה היה מי שזיהה את הגורם המרכזי בתהליך. הוא זיהה חלבון, שלו הוא קרא HIF, אשר במצב נורמלי כמעט לא קיים בתאים, אך בעת מחסור בחמצן הרמה שלו עולה והוא מפעיל שורה של תהליכים שגורמים לתא לשנות את התנהגותו ולהסתגל לרמות החמצן הנמוכות. אולם מי אחראי על שינוי הרמות של HIF בתא? ויליאם קיילין הסיט את האור לעבר חלבון בשם VHL ופיטר רטקליף הצליח להשלים את הקשר.
הנה התהליך השלם (תכף יבוא גם סיכום פשוט יותר): כאשר רמות החמצן נורמליות, VHL נקשר ל-HIF, וגורם לפירוק שלו (באמצעות מערכת פירוק החומרים שעליה קיבלו ב-2004 אהרון צ’חנובר ואברהם הרשקו פרס נובל לכימיה), אולם כאשר רמות החמצן נמוכות, VHL עוזב את HIF לנפשו ולכן הוא לא מתפרק. כעת החלבון יכול לעשות כרצונו והוא גורם לשורה של תהליכים שמאפשרים לתאים לתפקד גם בתנאים חסרי חמצן. או בפשטות: HIF גורם לתאים לעבור ל”מצב חמצן נמוך”, ו-VHL דואג לשלוח אותו לפירוק כאשר יש מספיק חמצן בסביבה ולא צריך לעבור למצב חמצן נמוך.
אבל למה זה כל כך חשוב? קודם כל מדובר בתהליך מרכזי שמשפיע באופן שוטף על הפעילות של הגוף שלנו, החל מתאי הדם ועד למערכת החיסון. אך פענוח שלו הוא כלי של ממש בהתמודדות עם מחלות שקשורות לפגיעה ברמות החמצן או בתהליך ההסתגלות. כך למשל, בשבץ מוחי ישנה פגיעה בזרימת הדם שמגיע לחלק מהמוח. הדם הוא זה שמזרים עמו חמצן, וללא אספקת החמצן והאנרגיה התאים מתים. האם ניתן לנצל את מנגנוני ההסתגלות לרמות חמצן נמוכות כדי לסייע בעת שבץ? יש חוקרים שעובדים על זה כבר היום.
יש עוד שלל מחלות שקשורות לפגיעה חמצנית, כמו אנמיה וזיהומים, אך אחת המעניינות שבהן היא סרטן. גידולים סרטניים צריכים למצוא דרכים להפיק אנרגיה, בפרט כאשר זרימת הדם לא מגיעה אליהם או לא מספקת, ואז הם נמצאים ברמות נמוכות של חמצן. קיילין הראה שמוטציות שפוגעות ב-VHL גורמות לגידולים סרטניים לשגשג, ונראה שבמקרים רבים של סרטן טיפול שיהיה קשור למערכת ההסתגלות לרמות חמצן נמוכות יכול להועיל מאוד במלחמה נגד הגידול.
מהסיבות האלה, ההבנה של הדרך שבה תאי הגוף מסתגלים לרמות נמוכות של חמצן היא חשובה כל כך. ולכן רטקליף, קיילין וסמנזה קיבלו השנה את פרס הנובל לפיסיולוגיה ורפואה.
שלושת זוכי הנובל בפיסיולוגיה ורפואה ל-2019: גרג סמנזה, וויליאם קיילין ופיטר רטקליף