Twa ganyan yo nan Pri Nobèl 2019 nan Fizyoloji oswa Medsin, William G. Kaelin, Jr., Gregg L. Semenza ak Sir Peter J. Ratcliffe te deja genyen 2016 Lasker Prize nan Medsin debaz pou travay yo sou fason selil yo santi ak adapte yo. ipoksi, kidonk li pa t 'patikilyèman etone. Yo te dekouvri ak idantifye kle molekil ipoksi-induzibl faktè 1 (HIF-1). Jodi a nou vle tounen nan orijin etid la, ki se erythropoietin, oswa EPO, yon molekil mirak.

Li se faktè ki pi enpòtan nan pwodiksyon globil wouj

Globil wouj yo se kalite globil ki pi abondan nan san an, epi yo se mwayen prensipal pou transpòte oksijèn ak gaz kabonik nan san vertebre yo. Eritrosit yo pwodwi nan mwèl zo a: selil souch ematopoyetik premye pwopagasyon ak diferansye nan zansèt nan divès selil san, ak pitit pitit eritroyid ka plis diferansye ak matirite nan eritrosit. Anba kondisyon nòmal, pousantaj pwodiksyon eritrosit imen trè ba, men anba estrès tankou senyen, emoliz, ak ipoksi, pousantaj pwodiksyon eritrosit ka ogmante jiska uit fwa. Nan pwosesis sa a, eritropoyetin EPO se youn nan faktè ki pi enpòtan yo.

EPO se yon òmòn sentèz sitou nan ren an. Nati chimik li se yon pwoteyin trè glikozile. Poukisa nan ren yo? Apeprè yon lit san koule nan ren yo chak minit, pou yo ka byen vit ak efikasite detekte chanjman nan nivo oksijèn nan san an. Lè nivo oksijèn nan san an ba, ren yo reponn byen vit epi pwodui gwo kantite EPO. Lèt la sikile nan san an nan mwèl zo a, kote li ankouraje konvèsyon selil erythroid ansènan nan globil wouj. Globil wouj ki gen matirite yo lage soti nan mwèl zo a nan sistèm sikilasyon an pou amelyore kapasite kò a pou mare oksijèn. Lè ren yo santi yon ogmantasyon nan oksijèn nan san an, yo diminye pwodiksyon EPO, ki an vire diminye kantite globil wouj nan mwèl zo a.

Sa fè yon bouk ajisteman pafè. Sepandan, moun k ap viv nan gwo altitid ak kèk pasyan anemi souvan rankontre kondisyon an nan nivo oksijèn san kontinyèlman ba, ki pa ka ranpli sikilasyon ki anwo a ak ankouraje ren an kontinyèlman sekrete EPO, se konsa ke konsantrasyon nan san EPO se pi wo pase moun òdinè.

Li te pran prèske 80 ane pou dekouvri li

Menm jan ak anpil gwo dekouvèt, konpreyansyon syantis yo sou EPO pa te byen navige, ak kesyon ak defi sou wout la. Li te pran prèske 80 ane soti nan konsèp nan EPO nan detèminasyon final la nan molekil espesifik la.

An 1906, syantis franse Carnot ak Deflandre te enjekte lapen nòmal yo ak serom nan lapen anemik epi yo te jwenn ke konte globil wouj nan plasma a nan lapen nòmal yo te ogmante. Yo te kwè ke kèk faktè umoral nan plasma a te kapab estimile ak kontwole pwodiksyon an nan globil wouj. Sa a te premye pwototip konsèp EPO. Malerezman, rezilta yo pa te repwodui nan deseni ki vin apre yo, sitou paske konte a nan nouvo globil wouj pa te egzat.

Eksperyans parabiyoz Reissmann ak Ruhenstroth-Bauer an 1950 te bay prèv vrèman solid. Yo te lye chirijikal sistèm sikilasyon de rat vivan, mete youn nan yon anviwònman ipoksik ak lòt la respire lè nòmal. Kòm yon rezilta, tou de sourit yo te pwodwi gwo kantite globil wouj. Pa gen okenn dout ke gen yon òmòn nan san an ki stimul pwodiksyon an nan globil wouj, ki soti nan ki EPO vin non li. Nan lòt men an, EPO se trè sansib a ipoksi.

Ki molekil EPO? Li te pran 30 ane syantifik Ameriken Goldwasser pou finalman klarifye pwoblèm nan nan nivo byochimik. Si yon travayè vle fè yon bon travay, li dwe premye file zouti li yo. Fonksyon EPO se pou ankouraje nouvo globil wouj nan san, menkonte lèt la pa egzat. Molekil fonksyonèl ki pi enpòtan nan globil wouj yo se emoglobin ki gen heme, ki gen yon iyon fèr nan sant li yo. Se konsa, ekip Goldwasser a make globil wouj ki fenk fèt ak izotòp fè radyo-aktif epi li devlope yon metòd sansib pou detekte aktivite EPO. Sa fè li posib pou izole ak pirifye konsantrasyon ki ba anpil nan EPO (nanogram pou chak mililit) nan echantiyon likid bèt. Men, izolasyon EPO a te trè difisil. Yo te chanje soti nan ren nan plasma mouton anemik, nan pipi pasyan ki gen gwo defisi fè akòz enfeksyon ankwochom, epi finalman, an 1977, pirifye 8 miligram nan pwoteyin imen EPO soti nan 2,550 lit pipi nan pasyan Japonè ki gen anemi aplastik.

An 1985, sekans pwoteyin ak klonaj jèn nan EPO imen yo te konplete. Jèn EPO a kode yon polipèptid ak 193 résidus amine, ki vin tounen yon pwoteyin ki gen matirite ki konpoze de 166 résidus asid amine apre peptide siyal la koupe pandan sekresyon, epi li gen 4 sit pou modifikasyon glikozilasyon. An 1998, yo te analize estrikti solisyon NMR nan EPO ak estrikti kristal EPO ak konplèks reseptè li yo. Nan pwen sa a, moun yo gen konpreyansyon ki pi entwisyon sou EPO.

Jiska kounye a, tretman pou anemi anjeneral te mande transfizyon san pou ranplir defisi nan globil wouj. Kòm moun yo aprann plis sou EPO, enjekte li nan estimile pwodiksyon globil wouj nan mwèl zo pwòp yo te fè pwoblèm nan pi fasil. Men, pirifye EPO dirèkteman nan likid kò, jan Goldwasser te fè, se difisil ak pwodiksyon an ba. Detèminasyon an nan pwoteyin EPO ak sekans jèn te fè li posib yo pwodwi recombinant EPO imen an gwo kantite.

Li te fè pa yon konpayi biotechnologie ki rele Applied Molecular Genetics (Amgen). Amgen te fonde an 1980 ak jis sèt manm, espere fè biopharmaceutique ak teknik yo Lè sa a, émergentes nan byoloji molekilè. Entèferon, òmòn kwasans faktè divilge, vaksen epatit B, faktè kwasans epidèm yo te pami non yo cho sou lis sib yo, men okenn nan tantativ sa yo te reyisi. Jiska 1985, Lin Fukun, yon syantis Chinwa ki soti nan Taiwan, Lachin, klonaj jèn EPO imen an, ak Lè sa a, reyalize pwodiksyon an nan EPO sentetik lè l sèvi avèk teknoloji recombination ADN.

Recombinant EPO imen gen menm sekans ak pwoteyin EPO andojèn, epi tou li gen modifikasyon glycosylation menm jan an. Natirèlman, recombinant EPO imen tou gen aktivite a nan EPO andojèn. Nan mwa jen 1989, premye pwodwi Amgen a, recombinant eritropoyetin imen Epogen, te apwouve pa US FDA pou tretman anemi ki te koze pa echèk ren kwonik ak anemi nan tretman enfeksyon VIH. Lavant Epogen te depase 16 milyon dola nan twa mwa jis. Pandan de deseni kap vini yo, Amgen te domine mache a pou reasanble EPO imen. Epogen te pote Amgen $2.5 milya nan revni an 2010 sèlman. Nan 2018, valè mache dechanj Amgen a te $ 128.8 milya dola, ki fè li wityèm pi gwo konpayi pharmaceutique nan mond lan.

Li se vo anyen ke Amgen okòmansman te travay ak Goldwasser bay pirifye pwoteyin EPO imen pou sekans, men Goldwasser ak Amgen byento tonbe soti akòz diferans ideolojik. Goldwasser ak University of Chicago, ki te fè rechèch debaz, pa janm panse patant òmòn li te dekouvri a, e konsa pa te resevwa yon pyès lajan pou gwo siksè komèsyal EPO a.

Li - ki jan li se yon estimilan

Lè nou respire, oksijèn antre nan mitokondri selil yo pou kondwi chèn respiratwa a epi pwodui gwo kantite ATP, sous prensipal enèji nan kò nou an. Moun anemi yo pa gen ase globil wouj ki an sante, ak efè ki pi imedya a se ke yo pa pran ase oksijèn, ki fè yo santi yo fatige, menm jan ak pwoblèm pou respire pandan yon kouri long. Lè yo enjekte ak EPO recombinant imen, kò pasyan anemi yo pwodui plis globil wouj,pote plis oksijèn, ak pwodwi plis nan molekil enèji ATP, efektivman soulaje sentòm yo.

Sepandan, kèk travayè espò yo te kòmanse tou panse a recombinant moun EPO. Si yo itilize òmòn recombinant atifisyèl nan kalite EPO pou ankouraje kò atlèt yo pou pwodwi plis globil wouj, li posib pou amelyore kapasite atlèt yo pou jwenn oksijèn ak pwodwi molekil enèji, ki kapab tou amelyore pèfòmans atlèt yo nan andirans. evènman tankou monte bisiklèt, kouri long distans ak ski kwazman. Yon papye 1980 nan Journal of Applied Physiology te montre ke estimilan san (eritropoyetin, transpòtè oksijèn atifisyèl ak transfizyon san) ka ogmante andirans pa 34 pousan. Si atlèt yo itilize EPO a, yo ka kouri 8 kilomèt sou tapi an nan 44 segonn mwens tan pase anvan. An reyalite, monte bisiklèt ak maraton yo te delenkan ki pi move pou estimilan EPO. Pandan Tour de France 1998 la, yo te arete yon doktè ekip Panyòl pou ekip Festina nan fwontyè franse a ak 400 boutèy EPO recombinant atifisyèl! Rezilta a, nan kou, te ke tout ekip la te choute soti nan Tour la ak entèdi.

Komite Olenpik Entènasyonal la te ajoute EPO nan lis entèdi li yo nan jwèt Barcelona 1992 yo, men reòganize tès EPO imen yo te tèlman difisil ke anvan jwèt 2000 yo pa te gen okenn fason pou detekte efektivman si atlèt yo t ap itilize li. Gen plizyè rezon: 1) kontni EPO nan likid kò a trè ba, ak EPO pou chak ml san nan moun nòmal se apeprè 130-230 nanogram; 2) Konpozisyon asid amine nan EPO recombinant atifisyèl se egzakteman menm jan ak pwoteyin moun EPO andojèn, sèlman fòm glikozilasyon an trè yon ti kras diferan; 3) Mwatye lavi EPO nan san an se sèlman 5-6 èdtan, epi li jeneralman endeslabl 4-7 jou apre dènye piki a; 4) Nivo EPO endividyèl la trè diferan, kidonk li difisil pou etabli yon estanda quantitative absoli.

Depi ane 2000, WADA te itilize tès pipi kòm sèl metòd verifikasyon syantifik pou deteksyon dirèk EPO recombinant. Akòz ti diferans ki genyen ant fòm glycoylated nan EPO recombinant atifisyèl la ak sa yo ki nan EPO imen an, pwopriyete yo chaje nan de molekil yo piti anpil epi yo ka distenge pa yon metòd elektwoforèz ki rele izoelektrik konsantre, ki se estrateji prensipal la pou la. deteksyon dirèk nan EPO recombinant atifisyèl la. Sepandan, kèk EPO recombinant ki eksprime nan selil imen ki sòti yo pa montre okenn diferans nan glikozilasyon, kidonk kèk ekspè sijere ke EPO ekzojèn ak EPO andojèn yo ta dwe distenge pa kontni izotòp kabòn diferan.

An reyalite, toujou gen limit nan diferan metòd tès pou EPO. Pou egzanp, Lance Armstrong, lejand monte bisiklèt Ameriken an, admèt li te pran EPO ak lòt estimilan pandan sèt viktwa Tour de France li yo, men li pa te aktyèlman konfime pozitif pou EPO nan nenpòt tès dopan nan moman sa a. Nou toujou oblije rete tann ak wè si li se "yon pye pi wo" oswa "yon pye pi wo".

Ki jan li fè yon Pri Nobèl

Yon dènye mo sou koneksyon ki genyen ant EPO ak Pri Nobèl 2019 nan Fizyoloji oswa Medsin.

EPO se ka ki pi tipik nan pèsepsyon kò imen an ak repons a ipoksi. Se poutèt sa, Semenza ak Ratcliffe, de loreya Nobel, te chwazi EPO kòm pwen depa yo etidye mekanis pèsepsyon selilè ak adaptasyon nan ipoksi. Premye etap la se te jwenn eleman nan jèn EPO ki te kapab reponn a chanjman oksijèn. Semenza idantifye yon kle 256-baz sekans ki pa kodaj nan fen 3 'en nan EPO a kode jèn, yo te rele eleman nan repons ipoksi. Si se sekans eleman sa a mitasyon oswa efase, kapasite pwoteyin EPO a pou reponn a ipoksi redwi anpil. Si se sekans eleman sa a kole nan fen 3 'en lòt jèn ki pa asosye ak ipoksi, jèn modifye sa yo montre tou deklanchman EPO.nan kondisyon ipoksi.

Lè sa a, Ratcliffe ak ekip li a te dekouvri ke eleman repons ipoksik sa a pa sèlman prezan nan selil ren oswa fwa ki responsab pwodiksyon EPO, men tou nan anpil lòt kalite selil ki ka fonksyone nan kondisyon ipoksik. Nan lòt mo, repons sa a nan ipoksi ka pa espesifik nan EPO, men pito yon fenomèn ki pi gaye nan selil yo. Lòt selil sa yo, ki pa responsab pwodiksyon EPO, dwe genyen molekil (tankou faktè transkripsyon ki responsab pou vire ekspresyon jèn) ki santi chanjman nan konsantrasyon oksijèn epi ki kole ak eleman repons ipoksik pou limen jèn tankou EPO.