Peb tus yeej ntawm 2019 Nobel nqi zog hauv Physiology lossis Tshuaj, William G. Kaelin, Jr., Gregg L. Semenza thiab Sir Peter J. Ratcliffe twb yeej 2016 Lasker nqi zog hauv Cov Tshuaj Kho Mob rau lawv txoj haujlwm ntawm lub hlwb kom nkag siab thiab hloov pauv. rau hypoxia, yog li nws tsis yog tshwj xeeb xav tsis thoob. Lawv tau tshawb pom thiab txheeb xyuas qhov tseem ceeb molecule hypoxia-inducible factor 1 (HIF-1). Niaj hnub no peb xav rov qab mus rau lub hauv paus ntawm txoj kev tshawb no, uas yog erythropoietin, los yog EPO, ib tug txuj ci tseem ceeb molecule.

Nws yog qhov tseem ceeb tshaj plaws hauv kev tsim cov qe ntshav liab

Cov qe ntshav liab yog hom ntshav ntau tshaj plaws hauv cov ntshav, thiab yog lub hauv paus tseem ceeb rau kev thauj cov pa oxygen thiab carbon dioxide los ntawm cov ntshav ntawm vertebrates. Erythrocytes yog tsim nyob rau hauv cov pob txha pob txha: Hematopoietic qia hlwb thawj zaug proliferate thiab sib txawv rau hauv progenitors ntawm ntau cov qe ntshav, thiab erythroid progenitors tuaj yeem sib txawv thiab paub tab rau hauv erythrocytes. Raws li ib txwm muaj, tib neeg erythrocyte ntau lawm yog tsawg, tab sis nyob rau hauv kev ntxhov siab xws li los ntshav, hemolysis, thiab hypoxia, tus nqi ntawm erythrocyte ntau lawm tuaj yeem nce mus txog yim zaug. Hauv cov txheej txheem no, erythropoietin EPO yog ib qho tseem ceeb tshaj plaws.

EPO yog cov tshuaj hormones synthesized feem ntau hauv lub raum. Nws cov xwm txheej yog cov protein ntau glycosylated. Vim li cas hauv lub raum? Txog li ib liter ntawm cov ntshav ntws los ntawm ob lub raum txhua feeb, yog li lawv tuaj yeem tshawb pom qhov hloov pauv ntawm cov pa oxygen hauv cov ntshav sai sai. Thaum cov pa oxygen hauv cov ntshav qis, lub raum teb sai sai thiab tsim EPO ntau. Qhov kawg circulates los ntawm cov hlab ntsha mus rau cov pob txha pob txha, qhov uas nws txhawb kev hloov ntawm erythroid progenitor hlwb mus rau hauv cov ntshav liab. Cov qe ntshav liab paub tab raug tso tawm los ntawm cov pob txha pob txha mus rau hauv cov hlab ntsha los txhim kho lub cev lub peev xwm los khi rau oxygen. Thaum lub raum pom qhov nce ntawm cov pa oxygen hauv cov ntshav, lawv txo EPO ntau lawm, uas ua rau txo cov qe ntshav liab hauv cov pob txha.

Qhov no ua rau lub voj voog hloov zoo meej. Txawm li cas los xij, cov neeg nyob hauv qhov siab thiab qee cov neeg mob ntshav qab zib feem ntau ntsib cov xwm txheej ntawm cov ntshav oxygen tsis tu ncua, uas tsis tuaj yeem ua kom tiav cov lus saum toj no thiab txhawb lub raum kom tsis tu ncua EPO, kom cov ntshav EPO concentration siab dua li cov neeg zoo tib yam.

Nws siv ze li 80 xyoo los nthuav tawm nws

Zoo li ntau qhov kev tshawb pom loj, cov kws tshawb fawb kev nkag siab ntawm EPO tsis tau ua tiav sai sai, nrog cov lus nug thiab cov teeb meem ntawm txoj kev. Nws siv ze li ntawm 80 xyoo los ntawm lub tswvyim ntawm EPO mus rau qhov kev txiav txim zaum kawg ntawm cov molecule tshwj xeeb.

Xyoo 1906, Fabkis cov kws tshawb fawb Carnot thiab Deflandre tau txhaj cov luav ib txwm nrog cov ntshav ntawm cov luav anemic thiab pom tias cov ntshav liab suav hauv cov ntshav ntawm cov luav li qub tau nce. Lawv ntseeg tias qee qhov kev lom zem hauv plasma tuaj yeem txhawb nqa thiab tswj kev tsim cov qe ntshav liab. Qhov no yog thawj EPO tswvyim qauv. Hmoov tsis zoo, cov txiaj ntsig tsis tau rov ua dua nyob rau xyoo tom ntej, feem ntau vim tias suav cov qe ntshav liab tshiab tsis raug.

Reissmann thiab Ruhenstroth-Bauer qhov kev sim parabiosis hauv xyoo 1950 tau muab pov thawj muaj zog heev. Lawv tau phais txuas cov hlab ntsha ntawm ob tus nas nyob, tso ib qho rau hauv ib puag ncig hypoxic thiab lwm qhov ua pa tsis zoo. Yog li ntawd, ob leeg nas tsim cov qe ntshav liab loj heev. Tsis muaj qhov tsis ntseeg tias muaj cov tshuaj hormones hauv cov hlab ntsha uas txhawb kev tsim cov qe ntshav liab, los ntawm EPO tau txais nws lub npe. Ntawm qhov tod tes, EPO yog rhiab heev rau hypoxia.

Dab tsi yog molecule EPO? Nws tau coj tus kws tshawb fawb Asmeskas Goldwasser 30 xyoo los thaum kawg qhia qhov teeb meem ntawm qib biochemical. Yog tias tus neeg ua haujlwm xav ua haujlwm zoo, nws yuav tsum xub ua kom nws cov cuab yeej ntse. Lub luag haujlwm ntawm EPO yog los txhawb cov qe ntshav liab tshiab, tab sisqhov suav tom kawg yog tsis raug. Lub luag haujlwm tseem ceeb tshaj plaws hauv cov qe ntshav liab yog hemoglobin uas muaj heme, uas muaj ferrous ion nyob hauv nws qhov chaw. Yog li Goldwasser pab pawg tau sau npe cov qe ntshav liab yug tshiab nrog cov xov tooj cua hluav taws xob hlau isotopes thiab tsim cov txheej txheem rhiab rau kev kuaj xyuas EPO kev ua haujlwm. Qhov no ua rau nws muaj peev xwm cais tawm thiab ua kom huv si tsawg heev ntawm EPO (nanograms ib milliliter) los ntawm cov kua dej hauv tsiaj. Tab sis kev cais ntawm EPO yog qhov nyuaj heev. Lawv hloov los ntawm lub raum mus rau cov yaj yaj ntshav ntshav, mus rau cov zis ntawm cov neeg mob uas tsis muaj hlau tsis txaus vim yog kab mob hookworm, thiab thaum kawg, xyoo 1977, purified 8 milligrams ntawm tib neeg EPO protein los ntawm 2,550 litres ntawm cov zis los ntawm Japanese cov neeg mob aplastic anemia.

Nyob rau hauv 1985, cov protein sequencing thiab noob cloning ntawm tib neeg EPO tau ua tiav. EPO gene encodes polypeptide nrog 193 amino residues, uas dhau los ua cov protein ntau uas muaj li ntawm 166 amino acid residues tom qab lub teeb liab peptide yog clipped thaum tso tawm, thiab muaj 4 qhov chaw rau kev hloov kho glycosylation. Xyoo 1998, NMR cov qauv kev daws teeb meem ntawm EPO thiab cov qauv siv lead ua ntawm EPO thiab nws cov receptor complex tau txheeb xyuas. Lub sijhawm no, tib neeg muaj kev nkag siab zoo tshaj plaws ntawm EPO.

Txog tam sim no, kev kho mob ntshav qab zib feem ntau yuav tsum tau muab cov ntshav los ntxiv rau qhov tsis txaus ntawm cov qe ntshav liab. Raws li tib neeg kawm paub ntau ntxiv txog EPO, kev txhaj tshuaj los txhawb kev tsim cov qe ntshav liab hauv lawv cov pob txha pob txha tau ua rau qhov teeb meem yooj yim dua. Tab sis purifying EPO ncaj qha los ntawm lub cev kua, raws li Goldwasser tau ua, yog ib qho nyuaj thiab yields tsawg. Kev txiav txim siab ntawm EPO protein thiab cov noob caj noob ces ua rau nws muaj peev xwm tsim tau tib neeg EPO nyob rau hauv ntau qhov ntau.

Nws tau ua los ntawm lub tuam txhab biotechnology hu ua Applied Molecular Genetics (Amgen). Amgen tau tsim muaj nyob rau xyoo 1980 nrog tsuas yog xya tus tswvcuab, vam tias yuav ua biopharmaceuticals nrog cov txheej txheem tom ntej ntawm molecular biology. Interferon, kev loj hlob hormone tso tawm, tshuaj tiv thaiv kab mob siab B, kev loj hlob ntawm epidermal yog cov npe kub ntawm lawv cov npe ntawm cov hom phiaj, tab sis tsis muaj qhov kev sim ua tiav. Txog xyoo 1985, Lin Fukun, tus kws tshawb fawb Suav los ntawm Taiwan, Tuam Tshoj, cloned cov noob ntawm tib neeg EPO, thiab tom qab ntawd paub txog cov khoom siv hluavtaws EPO siv DNA recombination technology.

Recombinant tib neeg EPO muaj tib cov kab ke raws li endogenous EPO protein, thiab kuj muaj kev hloov kho glycosylation zoo sib xws. Lawm, recombinant tib neeg EPO kuj muaj cov haujlwm ntawm endogenous EPO. Thaum Lub Rau Hli 1989, Amgen thawj cov khoom lag luam, rov ua dua tib neeg erythropoietin Epogen, tau pom zoo los ntawm US FDA rau kev kho mob ntshav qab zib los ntawm lub raum tsis ua haujlwm thiab mob ntshav qab zib hauv kev kho mob HIV. Epogen muag tau tshaj $ 16 lab hauv peb lub hlis xwb. Tshaj li ob xyoos tom ntej no, Amgen tau tswj hwm kev lag luam rau tib neeg EPO. Epogen coj Amgen $ 2.5 nphom hauv cov nyiaj tau los hauv 2010 ib leeg. Hauv 2018, Amgen tus nqi lag luam Tshuag yog $ 128.8 billion, ua rau nws yog lub tuam txhab tshuaj thib yim hauv ntiaj teb.

Nws yog ib qho tsim nyog sau cia tias Amgen tau pib ua haujlwm nrog Goldwasser los muab cov neeg ua haujlwm huv EPO proteins rau kev sib txuas, tab sis Goldwasser thiab Amgen sai sai poob tawm vim muaj kev xav sib txawv. Goldwasser thiab nws University of Chicago, uas tau ua cov kev tshawb fawb yooj yim, tsis tau xav txog patent cov tshuaj hormone nws nrhiav pom, thiab yog li tsis tau txais ib lub nyiaj rau EPO txoj kev lag luam loj loj.

Nws - yuav ua li cas yog ib tug stimulant

Thaum peb ua pa, oxygen nkag mus rau lub hlwb 'mitochondria los tsav cov kab mob ua pa thiab tsim cov ATP loj heev, lub zog tseem ceeb hauv peb lub cev. Cov neeg mob ntshav qab zib tsis muaj cov qe ntshav liab txaus txaus, thiab qhov tshwm sim tam sim ntawd yog tias lawv tsis noj cov pa oxygen txaus, uas ua rau lawv nkees, zoo ib yam li cov teeb meem ua pa thaum lub sijhawm ua haujlwm ntev. Thaum txhaj nrog recombinant tib neeg EPO, cov neeg mob ntshav qab zib lub cev tsim cov qe ntshav liab ntau,nqa oxygen ntau dua, thiab tsim ntau lub zog molecule ATP, zoo txo ​​cov tsos mob.

Txawm li cas los xij, qee tus neeg ua haujlwm kis las kuj tau pib xav txog kev sib txuas ntawm tib neeg EPO. Yog tias cov khoom siv dag zog ntawm EPO hom siv los txhawb cov neeg ncaws pob lub cev los tsim cov qe ntshav liab ntau dua, nws tuaj yeem txhim kho cov neeg ncaws pob muaj peev xwm kom tau txais oxygen thiab tsim lub zog molecules, uas tuaj yeem txhim kho kev ua tau zoo ntawm cov neeg ncaws pob hauv kev ua siab ntev. cov xwm txheej xws li kev caij tsheb kauj vab, khiav mus deb thiab caij ski hla teb chaws. Ib daim ntawv xyoo 1980 hauv Phau Tsom Faj Txog Kev Siv Lub Cev tau qhia tias cov ntshav stimulants (erythropoietin, cov khoom siv oxygen thiab cov ntshav ntxiv) tuaj yeem ua rau muaj kev mob siab rau 34 feem pua. Yog tias cov neeg ncaws pob siv EPO, lawv tuaj yeem khiav 8 mais ntawm lub treadmill hauv 44 vib nas this tsawg dua li ua ntej. Qhov tseeb, kev caij tsheb kauj vab thiab marathons yog qhov ua txhaum loj tshaj plaws rau EPO stimulants. Thaum lub sijhawm xyoo 1998 Tour de France, ib tus kws kho mob Spanish pab pawg Festina raug ntes ntawm Fabkis ciam teb nrog 400 lub raj mis ntawm cov khoom siv rov ua dua tshiab EPO! Qhov tshwm sim, tau kawg, yog tias tag nrho pab pawg raug ncaws tawm ntawm Ncig Saib thiab txwv.

Pawg Neeg Ncaws Pob Thoob Ntiaj Teb tau ntxiv EPO rau nws cov npe txwv ntawm xyoo 1992 Barcelona Games, tab sis kev hloov kho tib neeg kev sim EPO yog qhov nyuaj heev uas ua ntej 2000 Games tsis muaj txoj hauv kev los txheeb xyuas seb cov neeg ncaws pob puas siv nws. Muaj ntau qhov laj thawj: 1) EPO cov ntsiab lus hauv lub cev muaj zog tsawg, thiab EPO ib ml ntawm cov ntshav hauv tib neeg yog li 130-230 nanograms; 2) Cov amino acid muaj pes tsawg leeg ntawm cov khoom siv dag zog recombinant EPO yog tib yam li tib neeg endogenous EPO protein, tsuas yog daim ntawv ntawm glycosylation sib txawv me ntsis; 3) Ib nrab-lub neej ntawm EPO nyob rau hauv cov ntshav tsuas yog 5-6 teev, thiab nws yog feem ntau undetectable 4-7 hnub tom qab txhaj tshuaj kawg; 4) Qib EPO tus kheej sib txawv heev, yog li nws nyuaj rau tsim kom muaj tus qauv tsim nyog.

Txij li xyoo 2000, WADA tau siv kev kuaj zis raws li tib txoj kev tshawb fawb tshawb fawb rau kev tshawb pom ncaj qha ntawm EPO recombinant. Vim muaj qhov sib txawv me ntsis ntawm daim ntawv glycoylated ntawm cov khoom siv dag zog recombinant EPO thiab ntawm tib neeg EPO, cov khoom siv hluav taws xob ntawm ob lub molecules muaj tsawg heev thiab tuaj yeem paub qhov txawv los ntawm txoj kev electrophoresis hu ua isoelectric focusing, uas yog lub tswv yim tseem ceeb rau kev lag luam. Kev tshawb nrhiav ncaj qha ntawm cov khoom siv hluav taws xob recombinant EPO. Txawm li cas los xij, qee qhov recombinant EPO qhia los ntawm tib neeg cov hlwb tau pom tsis muaj qhov sib txawv hauv glycosylation, yog li qee cov kws tshaj lij tau hais tias exogenous EPO thiab endogenous EPO yuav tsum tau paub qhov txawv ntawm cov ntsiab lus carbon isotope sib txawv.

Qhov tseeb, tseem muaj kev txwv nyob rau hauv ntau txoj kev sim rau EPO. Piv txwv li, Lance Armstrong, tus neeg Amelikas caij tsheb kauj vab, tau lees paub tias noj EPO thiab lwm yam tshuaj txhawb zog thaum nws xya Tour de France yeej, tab sis nws tsis tau lees paub qhov zoo rau EPO hauv kev sim tshuaj doping thaum lub sijhawm ntawd. Peb tseem yuav tau tos thiab saib seb nws puas yog "ib ko taw siab dua" lossis "ib ko taw siab dua".

Yuav ua li cas thiaj ua tau Nobel nqi zog

Lo lus kawg hais txog kev sib txuas ntawm EPO thiab 2019 Nobel nqi zog hauv Physiology lossis Tshuaj.

EPO yog qhov feem ntau tshwm sim ntawm tib neeg lub cev kev nkag siab thiab cov lus teb rau hypoxia. Yog li ntawd, Semenza thiab Ratcliffe, ob tus Nobel laureates, tau xaiv EPO los ua qhov pib los kawm txog cov txheej txheem ntawm kev nkag siab ntawm tes thiab hloov mus rau hypoxia. Thawj kauj ruam yog nrhiav cov ntsiab lus ntawm EPO noob uas tuaj yeem teb cov kev hloov pauv oxygen. Semenza tau txheeb xyuas qhov tseem ceeb ntawm 256-piv tsis-coding ib ntus ntawm 3 'kuj nqes kawg ntawm cov noob encoding EPO, hu ua hypoxia teb lub caij. Yog hais tias lub caij no tau hloov pauv lossis tshem tawm, EPO protein lub peev xwm los teb rau hypoxia yog txo qis heev. Yog hais tias lub caij no yog fused mus rau downstream 3 'kawg ntawm lwm cov noob tsis cuam tshuam nrog hypoxia, cov noob hloov kho no kuj qhia EPO zoo li ua kom muaj zog.nyob rau hauv cov xwm txheej hypoxia.

Ratcliffe thiab nws pab neeg tom qab ntawd pom tias cov lus teb hypoxic no tsis yog tsuas yog muaj nyob rau hauv lub raum lossis lub siab lub luag haujlwm rau kev tsim EPO, tab sis kuj muaj ntau lwm hom cell uas tuaj yeem ua haujlwm hauv cov mob hypoxic. Hauv lwm lo lus, cov lus teb rau hypoxia yuav tsis yog tshwj xeeb rau EPO, tab sis qhov tshwm sim ntau dua hauv cov hlwb. Lwm cov hlwb no, uas tsis muaj lub luag haujlwm rau EPO ntau lawm, yuav tsum muaj cov molecules (xws li cov khoom siv hloov pauv lub luag haujlwm rau kev tig cov noob qhia) uas paub txog kev hloov pauv hauv cov pa oxygen thiab khi rau cov lus teb hypoxic kom tig cov noob xws li EPO.