Се барандаи Ҷоизаи Нобел дар бахши физиология ва тиб дар соли 2019 Вилям Г. Кейлин, хурдӣ, Грегг Л. Семенза ва сэр Питер Ҷ. Рэтклифф аллакай барои корашон дар бораи эҳсос ва мутобиқсозии ҳуҷайраҳо ҷоизаи 2016 дар соҳаи тибби асосӣ гирифтанд. ба гипоксия, аз ин рӯ он қадар тааҷҷубовар набуд. Онҳо молекулаи асосии гипоксия омили 1-ро (HIF-1) кашф ва муайян карданд. Имрӯз мо мехоҳем ба пайдоиши тадқиқот, ки эритропоэтин ё EPO, як молекулаи мӯъҷиза аст, баргардем.
Ин омили муҳимтарин дар истеҳсоли ҳуҷайраҳои сурхи хун аст
Ҳуҷайраҳои сурхи хун навъи фаровонтарини ҳуҷайраҳои хун дар хун буда, воситаи асосии интиқоли оксиген ва гази карбон тавассути хуни ҳайвоноти устухон мебошанд. Эритроситҳо дар мағзи устухон ба вуҷуд меоянд: Ҳуҷайраҳои бунёдии гемопоэтикӣ аввал афзоиш ёфта, ба пешгузаштагони ҳуҷайраҳои гуногуни хун табдил меёбанд ва пешгузаштагони эритроидҳо метавонанд минбаъд ба эритроситҳо фарқ ва пухта шаванд. Дар шароити муқаррарӣ суръати истеҳсоли эритроситҳои одам хеле паст аст, аммо дар ҳолати стресс, аз қабили хунравӣ, гемолиз ва гипоксия, суръати истеҳсоли эритроситҳоро то ҳашт маротиба зиёд кардан мумкин аст. Дар ин раванд, EPO эритропоэтин яке аз омилҳои муҳимтарин мебошад.
EPO як гормонест, ки асосан дар гурда синтез карда мешавад. Табиати химиявии он як сафедаи хеле гликозилшуда мебошад. Чаро дар гурдаҳо? Ҳар дақиқа аз гурдаҳо тақрибан як литр хун мегузарад, бинобар ин онҳо метавонанд тағиротро дар сатҳи оксиген дар хун зуд ва самаранок муайян кунанд. Вақте ки сатҳи оксиген дар хун паст аст, гурдаҳо зуд ҷавоб медиҳанд ва миқдори зиёди EPO истеҳсол мекунанд. Охирин тавассути ҷараёни хун ба мағзи устухон медарояд, ки дар он ба табдили ҳуҷайраҳои пешгузаштаи эритроид ба ҳуҷайраҳои сурхи хун мусоидат мекунад. Ҳуҷайраҳои сурхи хуни баркамол аз мағзи устухон ба системаи гардиши хун бароварда мешаванд, то қобилияти пайвастшавии бадан бо оксигенро беҳтар созанд. Вақте ки гурдаҳо афзоиши оксигенро дар хун ҳис мекунанд, онҳо истеҳсоли EPO-ро коҳиш медиҳанд, ки дар навбати худ миқдори ҳуҷайраҳои сурхи хунро дар мағзи устухон кам мекунанд.
Ин як ҳалқаи танзими комилро месозад. Бо вуҷуди ин, одамоне, ки дар баландии баланд зиндагӣ мекунанд ва баъзе беморони камхунӣ аксар вақт ба ҳолати пайваста паст будани сатҳи оксигени хун дучор мешаванд, ки гардиши дар боло зикршударо ба анҷом расонида наметавонанд ва гурдаро барои пайваста ҷудо кардани ЭПО ҳавасманд мекунанд, то консентратсияи EPO дар хун аз одамони оддӣ зиёдтар бошад.
Барои кашфи он тақрибан 80 сол лозим шуд
Мисли бисёре аз кашфиётҳои бузург, фаҳмиши олимон дар бораи EPO бо саволҳо ва мушкилот дар тӯли роҳ осон набуд. Аз консепсияи EPO то муайянкунии ниҳоии молекулаи мушаххас тақрибан 80 сол тӯл кашид.
Дар соли 1906 олимони фаронсавӣ Карно ва Дефландре ба заргӯшҳои муқаррарӣ зардоби харгӯшҳои камхун ворид карда, муайян карданд, ки шумораи ҳуҷайраҳои сурхи хун дар плазмаи харгӯшҳои муқаррарӣ зиёд мешавад. Онҳо боварӣ доштанд, ки баъзе омилҳои гуморалӣ дар плазма метавонанд истеҳсоли ҳуҷайраҳои сурхи хунро ҳавасманд ва танзим кунанд. Ин аввалин прототипи консепсияи EPO буд. Мутаассифона, натиҷаҳо дар даҳсолаҳои минбаъда такрор карда нашуданд, асосан аз сабаби он, ки шумораи ҳуҷайраҳои нави сурхи хун дақиқ набуд.
Таҷрибаи парабиозҳои Рейсман ва Руэнстрот-Бауэр дар соли 1950 далелҳои воқеан қавӣ пешниҳод карданд. Онҳо ба таври ҷарроҳӣ системаи гардиши ду каламуши зиндаро пайваст карда, якеро дар муҳити гипоксӣ ва дигаре аз ҳавои муқаррарӣ нафас мекашанд. Дар натиҷа, ҳарду муш ба миқдори зиёди ҳуҷайраҳои сурхи хун тавлид карданд. Шубҳае нест, ки дар ҷараёни хун як гормон мавҷуд аст, ки истеҳсоли ҳуҷайраҳои сурхи хунро ҳавасманд мекунад, ки EPO номи худро аз он гирифтааст. Аз тарафи дигар, EPO ба гипоксия хеле ҳассос аст.
ЭПО кадом молекула аст? Ба олими америкой Голдвассер 30 сол лозим шуд, то нихоят масъаларо дар сатхи биохимиявй равшан кунад. Агар коргар нагз кор кардан хохад, пеш аз хама олоти худро тезонад. Вазифаи EPO барои ҳавасманд кардани ҳуҷайраҳои нави сурхи хун аст, аммошумори охирин дуруст нест. Муҳимтарин молекулаи функсионалии ҳуҷайраҳои сурхи хун ин гемоглобини дорои гем мебошад, ки дар маркази он ионҳои оҳан дорад. Ҳамин тавр, дастаи Голдвассер ҳуҷайраҳои сурхи хуни навзодро бо изотопҳои оҳани радиоактивӣ нишон доданд ва усули ҳассосро барои муайян кардани фаъолияти EPO таҳия карданд. Ин имкон медиҳад, ки консентратсияи хеле пасти EPO (нанограмма дар як миллилитр) аз намунаҳои моеъи ҳайвонот ҷудо ва тоза карда шавад. Аммо ҷудо кардани EPO ниҳоят душвор буд. Онхо аз гурда ба плазмаи гусфандони камхун, ба пешоби беморони гирифтори норасоии охан, ки бинобар сирояти кирми кирмак гирифтор шудаанд, гузаштанд ва нихоят дар соли 1977 аз пешоби 2550 литр пешоби беморони японии гирифтори камхунии апластикй 8 миллиграмм сафедаи ЭПО-и одамро тоза карданд.
Дар соли 1985 секвенсияи сафедаҳо ва клонкунии генҳои EPO-и инсон анҷом ёфт. Ген EPO як полипептидро бо 193 боқимондаи аминокислотаҳо рамзгузорӣ мекунад, ки пас аз буридани пептиди сигнал ҳангоми секреция ба сафедаи пухташуда аз 166 боқимондаи аминокислотаҳо табдил меёбад ва дорои 4 макон барои тағир додани гликозилизатсия мешавад. Дар соли 1998 сохтори маҳлули NMR-и EPO ва сохтори кристаллии EPO ва комплекси ретсепторҳои он таҳлил карда шуданд. Дар ин лаҳза, одамон фаҳмиши беихтиёрона дар бораи EPO доранд.
То имрӯз, табобати камхунӣ одатан интиқоли хунро барои пур кардани норасоии ҳуҷайраҳои сурхи хун талаб мекард. Вақте ки одамон дар бораи EPO маълумоти бештар мегиранд, сӯзандоруи он барои ҳавасманд кардани истеҳсоли ҳуҷайраҳои сурх дар мағзи устухони худ мушкилотро осонтар кардааст. Аммо тоза кардани EPO мустақиман аз моеъҳои бадан, чунон ки Голдвассер кард, душвор аст ва ҳосилнокӣ паст аст. Муайян кардани сафедаи EPO ва пайдарпаии генҳо имкон дод, ки EPO-и рекомбинатии инсон ба миқдори зиёд тавлид шавад.
Он аз ҷониби як ширкати биотехнологӣ бо номи Applied Molecular Genetics (Amgen) анҷом дода шудааст. Amgen дар соли 1980 бо ҳамагӣ ҳафт аъзо таъсис дода шудааст, ки умедвор буд, ки бо усулҳои он вақт пайдошудаи биологияи молекулавӣ биофармацевтикӣ созад. Интерферон, омили релизкунандаи гормонҳои афзоиш, ваксинаи гепатити В, омили афзоиши эпидермалӣ аз номҳои гарм дар рӯйхати ҳадафҳои онҳо буданд, аммо ҳеҷ яке аз ин кӯшишҳо муваффақ нашуд. То соли 1985, Лин Фукун, олими чинӣ аз Тайвани Чин, гени EPO-и инсонро клон кард ва сипас истеҳсоли EPO-и синтетикиро бо истифода аз технологияи рекомбинатсияи ДНК амалӣ кард.
EPO-и рекомбинатии инсон ҳамон пайдарпаии протеини эндогении EPO дорад ва инчунин тағироти шабеҳи гликозилизатсия дорад. Табиист, ки EPO-и рекомбинатии инсон инчунин фаъолияти EPO-и эндогениро дорад. Моҳи июни соли 1989 аввалин маҳсулоти Амген, эритропоэтини рекомбинатии инсон Epogen, аз ҷониби FDA ИМА барои табобати камхунӣ, ки аз норасоии музмини гурда ва камхунӣ дар табобати сирояти ВНМО ба вуҷуд омадааст, тасдиқ карда шуд. Фурӯши Epogen танҳо дар се моҳ аз 16 миллион доллар гузашт. Дар тӯли ду даҳсолаи оянда, Амген дар бозори EPO аз нав васлшудаи инсон бартарӣ дошт. Epogen танҳо дар соли 2010 ба Amgen 2,5 миллиард доллар даромад овард. Дар соли 2018 арзиши бозори саҳомии Amgen 128,8 миллиард долларро ташкил дод ва он ҳаштумин ширкати фармасевтӣ дар ҷаҳон гардид.
Бояд қайд кард, ки Amgen дар аввал бо Голдвассер кор мекард, то сафедаҳои EPO-и покшудаи инсонро барои пайдарпай таъмин кунад, аммо Голдвассер ва Амген ба зудӣ аз сабаби фарқиятҳои идеологӣ аз ҳам ҷудо шуданд. Голдвассер ва Донишгоҳи Чикагои ӯ, ки таҳқиқоти бунёдӣ анҷом доданд, ҳеҷ гоҳ фикр намекарданд, ки гормонеро, ки ӯ кашф кардааст, патент кунанд ва аз ин рӯ, барои муваффақияти бузурги тиҷоратии EPO як динор нагирифтаанд.
Ин -- чӣ гуна он ҳавасмандкунанда аст
Вақте ки мо нафас мекашем, оксиген ба митохондрияҳои ҳуҷайраҳо ворид мешавад, то занҷири нафасро ба вуҷуд оварад ва миқдори зиёди ATP, манбаи асосии энергия дар бадани мост. Одамони камхунӣ ба қадри кофӣ ҳуҷайраҳои сурхи хуни солим надоранд ва таъсири фаврӣ ин аст, ки онҳо оксигени кофӣ намегиранд, ки ин боиси хастагии онҳо мегардад, ба монанди мушкилоти нафаскашӣ дар муддати тӯлонӣ. Ҳангоми сӯзандору бо EPO-и рекомбинатии инсон, бадани беморони камхунӣ ҳуҷайраҳои сурхи хун зиёдтар истеҳсол мекунанд,оксигени бештарро интиқол медиҳанд ва бештари молекулаи энергетикии ATP истеҳсол мекунанд, ки аломатҳоро самаранок сабук мекунанд.
Бо вуҷуди ин, баъзе кормандони варзиш низ дар бораи EPO-и рекомбинатии инсонӣ фикр карданд. Агар гормони рекомбинати сунъии навъи EPO барои ҳавасманд кардани бадани варзишгарон барои тавлиди бештари ҳуҷайраҳои сурхи хун истифода шавад, имкон дорад, ки қобилияти варзишгарон барои ба даст овардани оксиген ва тавлиди молекулаҳои энергетикӣ беҳтар карда шавад, ки ин инчунин метавонад нишондодҳои варзишгаронро дар устуворӣ беҳтар кунад. велосипедронй, давидан ба масофахои дур ва лижаронии кросс барин чорабинихо. Як мақолаи соли 1980 дар маҷаллаи амалӣ физиология нишон дод, ки стимуляторҳои хун (эритропоэтин, интиқолдиҳандаҳои сунъии оксиген ва интиқоли хун) метавонанд устувориро 34 фоиз зиёд кунанд. Агар варзишгарон аз EPO истифода баранд, онҳо метавонанд дар масофаи 8 километрро дар 44 сония камтар аз пештара тай кунанд. Дар асл, велосипедронӣ ва марафонҳо бадтарин ҷинояткорони стимуляторҳои EPO буданд. Дар ҷараёни Тур де Франс дар соли 1998, як табиби тими Испания барои тими Фестина дар сарҳади Фаронса бо 400 шиша рекомбинати сунъии EPO боздошт шуд! Дар натиҷа, албатта, ин буд, ки тамоми даста аз Тур хориҷ карда шуд ва манъ карда шуд.
Кумитаи Байналмилалии Олимпӣ EPO-ро ба рӯйхати мамнӯи худ дар Бозиҳои Барселона дар соли 1992 илова кард, аммо азнавташкилдиҳии санҷиши EPO-и инсон он қадар душвор буд, ки пеш аз Бозиҳои соли 2000 роҳи самаранок муайян кардани он, ки варзишгарон аз он истифода мекунанд, вуҷуд надошт. Якчанд сабабҳо вуҷуд доранд: 1) Миқдори EPO дар моеъҳои бадан хеле кам аст ва EPO дар як мл хун дар одамони оддӣ тақрибан 130-230 нанограммро ташкил медиҳад; 2) Таркиби аминокислотаҳои EPO-и сунъии рекомбинантӣ бо сафедаи эндогении ЭПО-и инсон комилан якхела аст, танҳо шакли гликозилизатсия хеле каме фарқ мекунад; 3) Нисфи ҳаёти ЭПО дар хун ҳамагӣ 5-6 соатро ташкил медиҳад ва умуман пас аз 4-7 рӯз пас аз тазриқи охирин муайян карда намешавад; 4) Сатҳи инфиродии EPO хеле гуногун аст, бинобар ин муқаррар кардани стандарти мутлақи миқдорӣ душвор аст.
Аз соли 2000 инҷониб, WADA санҷиши пешобро ҳамчун ягона усули санҷиши илмӣ барои ошкор кардани мустақими EPO-и рекомбинант истифода мебарад. Аз сабаби фарқиятҳои ночиз байни шакли гликолилшудаи ЭПО-и сунъии рекомбинантӣ ва EPO-и инсон, хосиятҳои зарядноки ду молекула хеле хурд мебошанд ва онҳоро метавон бо усули электрофорез бо номи фокускунии изоэлектрикӣ фарқ кард, ки стратегияи асосии ошкоркунии бевоситаи EPO рекомбинати сунъӣ. Бо вуҷуди ин, баъзе EPO-и рекомбинатие, ки аз ҷониби ҳуҷайраҳои ҳосилшудаи инсон ифода карда шудаанд, дар гликозилизатсия фарқияте нишон надоданд, бинобар ин баъзе коршиносон пешниҳод карданд, ки EPO-и экзогенӣ ва эндогенӣ бояд бо мундариҷаи изотопҳои гуногуни карбон фарқ кунанд.
Дар асл, ҳанӯз ҳам дар усулҳои гуногуни санҷиш барои EPO маҳдудиятҳо мавҷуданд. Масалан, Лэнс Армстронг, афсонаи дучархасавории амрикоӣ, эътироф кард, ки дар давоми ҳафт ғалабаи худ дар Тур де Франс EPO ва дигар стимуляторҳоро истеъмол кардааст, аммо дар асл дар он вақт дар ягон санҷиши допинг барои EPO мусбат тасдиқ нашудааст. Ҳанӯз мо бояд интизор шавем ва бубинем, ки он "як фут баланд аст" ё "як фут баландтар".
Чӣ тавр он ҷоизаи Нобелро медиҳад
Сухани ниҳоӣ дар бораи робитаи байни EPO ва Ҷоизаи Нобел дар физиология ё тиб дар соли 2019.
EPO ҳолати маъмултарини дарк ва вокуниши бадани инсон ба гипоксия мебошад. Аз ин рӯ, Семенза ва Ратклифф, ду барандаи ҷоизаи Нобел, EPO-ро ҳамчун нуқтаи ибтидоӣ барои омӯзиши механизми дарки ҳуҷайра ва мутобиқшавӣ ба гипоксия интихоб карданд. Қадами аввал пайдо кардани унсурҳои гени EPO буд, ки метавонад ба тағйироти оксиген ҷавоб диҳад. Семенза як пайдарпаии калидии 256-базаи рамзгузориро дар 3 'охири поёни гени рамзгузори EPO муайян кард, ки унсури вокуниши гипоксия номида мешавад. Агар ин пайдарпаии элемент мутатсия ё нест карда шавад, қобилияти сафедаи EPO барои вокуниш ба гипоксия хеле коҳиш меёбад. Агар ин пайдарпаии элементҳо ба поёни 3 'охири генҳои дигар, ки бо гипоксия алоқаманд нестанд, муттаҳид карда шаванд, ин генҳои тағирёфта инчунин фаъолшавии ба EPO монандро нишон медиҳанд.дар шароити гипоксия.
Рэтклифф ва дастаи ӯ пас аз он кашф карданд, ки ин унсури вокуниши гипоксӣ на танҳо дар ҳуҷайраҳои гурда ё ҷигар, ки барои тавлиди EPO масъуланд, балки дар бисёр намудҳои дигари ҳуҷайраҳо, ки метавонанд дар шароити гипоксӣ фаъолият кунанд, мавҷуд аст. Ба ибораи дигар, ин вокуниш ба гипоксия метавонад ба EPO хос набошад, балки як падидаи васеътар дар ҳуҷайраҳо бошад. Ин ҳуҷайраҳои дигар, ки барои истеҳсоли EPO масъул нестанд, бояд молекулаҳое дошта бошанд (ба монанди омилҳои транскриптӣ, ки барои фаъол кардани ифодаи ген масъуланд), ки тағиротро дар консентратсияи оксиген ҳис мекунанд ва ба унсурҳои вокуниши гипоксӣ барои фаъол кардани генҳо ба монанди EPO пайваст мешаванд.
