Fiziologiýa ýa-da lukmançylyk boýunça 2019-njy ýylyň Nobel baýragynyň üç ýeňijisi William G. Kaelin, Jr. gipoksiýa, şonuň üçin bu aýratyn bir geň däldi. Esasy molekula gipoksiýa täsir edip bilmeýän faktor 1 (HIF-1) tapdylar we kesgitlediler. Bu gün biz eritropoietin ýa-da gudrat molekulasy bolan EPO bolan gözlegiň gelip çykyşyna dolanmak isleýäris.
Gyzyl gan öýjükleriniň öndürilmeginde iň möhüm faktor
Gyzyl gan öýjükleri gandaky gan öýjükleriniň iň köp görnüşidir we oňurgaly haýwanlaryň ganyndan kislorod we kömürturşy gazyny daşamagyň esasy serişdesidir. Eritrositler süňk ýiliginde emele gelýär: Gematopoetiki kök öýjükleri ilki köpelýär we dürli gan öýjükleriniň nesillerine bölünýär we eritroid nesilleri hasam tapawutlanyp, eritrositlere ýetişip bilerler. Adaty şertlerde adam eritrositleriniň öndürilişi gaty pes, ýöne gan akma, gemoliz we gipoksiýa ýaly streslerde eritrosit önümçiliginiň tizligi sekiz esse ýokarlanyp biler. Bu amalda eritropoietin EPO iň möhüm faktorlardan biridir.
EPO esasan böwrekde sintez edilýän gormondyr. Himiki tebigaty ýokary glikozilleşdirilen belokdyr. Näme üçin böwreklerde? Her minutda bir litr töweregi gan böwreklerden akýar, şonuň üçin olar gandaky kislorod derejesiniň üýtgemegini çalt we netijeli tapyp bilerler. Gandaky kislorod derejesi pes bolanda böwrekler çalt seslenýärler we köp mukdarda EPO öndürýärler. Soňkusy gan akymynyň üsti bilen süňk ýiligine aýlanýar we bu ýerde eritroid nesil öýjükleriniň gyzyl gan öýjüklerine öwrülmegine kömek edýär. Redetişen gyzyl gan öýjükleri bedeniň kislorod bilen baglanyşygyny gowulandyrmak üçin süňk ýiliginden gan aýlanyş ulgamyna çykýar. Böwrekler gandaky kislorodyň köpelendigini duýanda, EPO önümçiligini azaldýarlar, bu bolsa süňk ýiligindäki gyzyl gan öýjükleriniň mukdaryny azaldýar.
Bu ajaýyp düzediş aýlawyny edýär. Şeýle-de bolsa, belentlikde ýaşaýan adamlar we käbir ganazlyk hassalary köplenç ýokardaky aýlanyşygy tamamlap bilmeýän we böwregiň EPO-ny yzygiderli bölüp çykarmagyna itergi berip bilmeýän, ganyň kislorod derejesiniň yzygiderli pes ýagdaýyna duş gelýärler.
Ony açmak üçin 80 ýyla golaý wagt gerek boldy
Esasy açyşlaryň köpüsi ýaly, alymlaryň EPO-na düşünişi ýolda soraglar we kynçylyklar bilen aňsat ýüzmedi. EPO düşünjesinden belli bir molekulanyň gutarnykly kesgitlenmegine 80 ýyl töweregi wagt gerek boldy.
1906-njy ýylda fransuz alymlary Karnot we Deflandre anemik towşanlaryň serumu bilen adaty towşanlara sanjym etdiler we adaty towşanlaryň plazmasyndaky gyzyl gan öýjükleriniň sanynyň köpelendigini anykladylar. Plazmadaky käbir gülkünç faktorlaryň gyzyl gan öýjükleriniň önümçiligini höweslendirip we kadalaşdyryp biljekdigine ynanýardylar. Bu ilkinji EPO düşünjesiniň prototipi boldy. Gynansagam, netijeler soňky onýyllyklarda köpeldilmedi, esasanam täze gyzyl gan öýjükleriniň sany takyk däldi.
1950-nji ýylda Reissmann we Ruhenstroth-Bauer-iň parabioz tejribesi hakykatdanam güýçli subutnamalar berdi. Iki sany janly syçanyň gan aýlanyş ulgamyny hirurgiki taýdan baglanyşdyryp, birini gipoksiki gurşawda, beýlekisi adaty howadan dem aldy. Netijede, syçanlaryň ikisi-de köp mukdarda gyzyl gan öýjüklerini öndürdi. Ganyň düzüminde gyzyl gan öýjükleriniň önümçiligini höweslendirýän gormonyň bardygyna şek ýok, EPO adyny alýar. Beýleki tarapdan, EPO gipoksiýa gaty duýgur.
EPO haýsy molekula? Amerikaly alym Goldwasser bu meseläni biohimiýa derejesinde anyklamak üçin 30 ýyl gerek boldy. Işçi gowy iş etmek islese, ilki bilen gurallaryny ýitileşdirmeli. EPO-nyň wezipesi täze gyzyl gan öýjüklerini höweslendirmek, ýöneikinjisiniň sany takyk däl. Gyzyl gan öýjüklerinde iň möhüm funksional molekula, merkezinde gara iony öz içine alýan gemoglobindir. Şeýlelik bilen Goldwasser topary täze doglan gyzyl gan öýjüklerine radioaktiw demir izotoplary diýip bellik etdi we EPO işjeňligini kesgitlemek üçin duýgur usuly döretdi. Bu, EPO-nyň gaty pes konsentrasiýalaryny (millilitr üçin nanogram) haýwan suwuklygynyň nusgalaryndan izolirlemäge we arassalamaga mümkinçilik berýär. Emma EPO-ny izolýasiýa etmek gaty kyn boldy. Olar böwrekden ganaz goýun plazmasyna, gurçuk ýokançlygy sebäpli demir ýetmezçiligi bolan näsaglaryň peşewine geçdiler we ahyrsoňy 1977-nji ýylda aplastik ganazlygy bolan ýapon hassalaryndan 2550 litr peşewden 8 milligram adam EPO belogyny arassaladylar.
1985-nji ýylda adam EPO-nyň belok yzygiderliligi we gen klonlaşdyrylmagy tamamlandy. EPO geni 193 amin galyndysy bolan polipeptidi kodlaýar, signal peptidi sekresiýa wagtynda kesilenden soň 166 aminokislotanyň galyndylaryndan emele gelen belok bolup, glikozilasiýa modifikasiýasy üçin 4 ýer bar. 1998-nji ýylda EPO-nyň NMR çözgüt gurluşy we EPO-nyň kristal gurluşy we reseptorlar toplumy seljerildi. Bu pursatda adamlar EPO hakda iň içgin düşünýärler.
Ganazlygy bejermek şu wagta çenli gyzyl gan öýjükleriniň ýetmezçiligini doldurmak üçin adatça gan tabşyrmagy talap edýärdi. Adamlar EPO hakda has köp zat öwrenenlerinde, öz süňk ýiliginde gyzyl gan öýjükleriniň önümçiligini höweslendirmek üçin sanjym etmek meseläni aňsatlaşdyrdy. Emma Goldwasser-iň edişi ýaly EPO-ny gönüden-göni beden suwuklyklaryndan arassalamak kyn we hasyllylygy pes. EPO belogynyň we gen yzygiderliliginiň kesgitlenmegi, rekombinant adam EPO-ny köp mukdarda öndürmäge mümkinçilik berdi.
Bu amaly molekulýar genetika (Amgen) atly biotehnologiýa kompaniýasy tarapyndan edildi. Amgen 1980-nji ýylda molekulýar biologiýanyň täze dörän usullary bilen biofarmasewtika ýasamagy umyt edip, bary-ýogy ýedi agzasy bilen döredildi. Interferon, ösüş gormonyny bölüp çykarýan faktor, B gepatit sanjymy, epidermal ösüş faktory nyşanlaryň sanawynda iň meşhur atlaryň hataryndady, ýöne bu synanyşyklaryň hiç biri-de başa barmady. 1985-nji ýyla çenli Hytaýyň Taýwanly hytaýly alym Lin Fukun adam EPO-nyň genini klonlaşdyrdy we soňra DNK rekombinasiýa tehnologiýasy arkaly sintetiki EPO önümçiligine göz ýetirdi.
Rekombinant adam EPO endogen EPO belogy bilen birmeňzeş, şeýle hem glikozilasiýa üýtgemegine eýe. Elbetde, rekombinant adam EPO-da endogen EPO işjeňligi bar. 1989-njy ýylyň iýun aýynda Amgeniň ilkinji önümi, rekombinant adam eritropoietin Epogen, ABŞ-nyň FDA tarapyndan hroniki böwrek ýetmezçiligi we AIW infeksiýasyny bejermekde ganazlygy bejermek üçin ABŞ FDA tarapyndan tassyklandy. Epogen satuwy bary-ýogy üç aýyň içinde 16 million dollardan geçdi. Soňky iki onýyllygyň dowamynda Amgen gaýtadan gurlan adam EPO bazarynda agdyklyk etdi. Epogen diňe 2010-njy ýylda Amgene 2,5 milliard dollar girdeji getirdi. 2018-nji ýylda Amgeniň bir marketa bazary 128,8 milliard dollar bolup, dünýäde sekizinji uly derman kärhanasy boldy.
Amgeniň başda Goldwasser bilen arassa adam EPO beloklaryny yzygiderlilik bilen üpjün etmek üçin işleşendigini bellemelidiris, ýöne Goldwasser we Amgen ideologiki tapawutlar sebäpli tiz wagtdan düşüpdirler. Esasy gözlegleri geçiren Goldwasser we Çikago uniwersiteti, açan gormonyny patentlemek barada hiç wagt pikir etmediler we şonuň üçin EPO-nyň uly söwda üstünlikleri üçin bir teňňe hem almadylar.
Bu - nädip gyjyndyryjy
Dem alanymyzda, kislorod dem alyş zynjyryny herekete getirmek we bedenimizdäki esasy energiýa çeşmesi bolan köp mukdarda ATP öndürmek üçin öýjükleriň mitohondriýasyna girýär. Ganazlykly adamlarda ýeterlik sagdyn gyzyl gan öýjükleri ýok we iň täsirli zat, uzak wagtyň dowamynda dem almak meselesine meňzeş, ýadawlygy duýýan ýeterlik kislorod almazlygydyr. Rekombinant adam EPO sanjymynda ganazlyk hassalarynyň bedenleri has köp gyzyl gan öýjüklerini öndürýär,has köp kislorod göteriň we alamatlary netijeli ýeňilleşdirýän ATP energiýa molekulasynyň köpüsini öndüriň.
Şeýle-de bolsa, käbir sport işgärleri rekombinant adam EPO hakda pikirlenip başladylar. EPO görnüşindäki emeli rekombinant gormony sportçylaryň bedenini has köp gyzyl gan öýjüklerini öndürmek üçin ulanmak üçin ulanylsa, türgenleriň kislorod almak we energiýa molekulalaryny öndürmek ukybyny ýokarlandyryp bolar, bu hem türgenleriň çydamlylygyny ýokarlandyryp biler. welosiped sürmek, uzak aralyga ylgamak we dagdan typmak ýaly wakalar. Amaly fiziologiýa Journalurnalynda 1980-nji ýylda çap edilen bir makalada gan stimulýatorlarynyň (eritropoietin, emeli kislorod göterijiler we gan goýberilmegi) çydamlylygy 34 göterim ýokarlandyryp biljekdigi görkezildi. Türgenler EPO-ny ulanýan bolsalar, pyýada geçelgesinde öňküsinden 44 sekunt az wagtyň içinde 8 kilometr ylgap bilerler. Aslynda, welosiped sürmek we marafonlar EPO stimulýatorlary üçin iň erbet jenaýatçy boldy. 1998-nji ýyldaky “Tour de France” döwründe Festina toparynyň Ispan toparynyň lukmany Fransiýa serhedinde 400 çüýşe emeli rekombinant EPO bilen tussag edildi! Elbetde, netije tutuş toparyň Turdan kowulmagy we gadagan edilmegi boldy.
Halkara Olimpiýa Komiteti 1992-nji ýylda geçirilen Barselona oýunlarynda gadagan edilen sanawyna EPO-ny goşdy, ýöne adam EPO synagyny üýtgedip gurmak şeýle bir kyn boldy welin, 2000-nji ýyldaky oýunlardan öň türgenleriň ulanýandyklaryny anyklamak mümkinçiligi ýokdy. Birnäçe sebäpler bar: 1) Beden suwuklyklarynda EPO düzümi gaty pes, adaty adamlarda bir ml gana EPO takmynan 130-230 nanogram; 2) Emeli rekombinant EPO-nyň aminokislotanyň düzümi, adam endogen EPO belogynyňky bilen deňdir, diňe glikozilasiýanyň görnüşi birneme tapawutlanýar; 3) Gandaky EPO-nyň ýarym ömri bary-ýogy 5-6 sagat, soňky sanjymdan 4-7 gün soň adatça kesgitlenip bilinmez; 4) Aýry-aýry EPO derejesi gaty üýtgeşik, şonuň üçin mutlak mukdar standartyny döretmek kyn.
2000-nji ýyldan başlap, WADA rekombinant EPO-ny göni kesgitlemek üçin ýeke-täk ylmy barlag usuly hökmünde peşew synagyny ulanýar. Emeli rekombinant EPO-nyň glikoýlirlenen görnüşi bilen adam EPO-nyň arasyndaky azajyk tapawutlar sebäpli iki molekulanyň zarýadlanan häsiýetleri gaty az we esasy strategiýa bolan izoelektrik fokusirleme diýilýän elektroforez usuly bilen tapawutlandyrylyp bilner. emeli rekombinant EPO-ny göni kesgitlemek. Şeýle-de bolsa, adamdan alnan öýjükler tarapyndan aňladylýan käbir rekombinant EPO glikozilasiýada hiç hili tapawudy görkezmedi, şonuň üçin käbir hünärmenler ekzogen EPO we endogen EPO-ny dürli uglerod izotopynyň mazmuny bilen tapawutlandyrmalydygyny öňe sürdüler.
Aslynda, EPO üçin dürli synag usullarynda çäklendirmeler bar. Mysal üçin, tigir sürmek boýunça Amerikaly rowaýat Lans Armstrong, “Tour de France” -iň ýedi ýeňşi wagtynda EPO we beýleki stimulýatorlary kabul edendigini boýun aldy, ýöne şol döwürde haýsydyr bir doping synagynda EPO üçin oňyn tassyklanmady. Entegem "bir aýak beýik" ýa-da "bir aýak beýik" diýip garaşmalydyrys.
Nobel baýragyny nädip alýar?
EPO bilen 2019-njy ýylyň fiziologiýa ýa-da lukmançylyk boýunça Nobel baýragynyň arasyndaky baglanyşyk barada soňky söz.
EPO, adam bedeniniň gipoksiýa duýgusynyň we reaksiýasynyň iň adaty hadysasydyr. Şonuň üçin Nobel baýragynyň eýesi Semenza we Ratkliffe öýjükleri kabul etmegiň we gipoksiýa uýgunlaşmagyň mehanizmini öwrenmek üçin başlangyç nokat hökmünde EPO-ny saýladylar. Ilkinji ädim kislorod üýtgemelerine jogap berip biljek EPO geniniň elementlerini tapmakdy. Semenza, gipoksiýa jogap elementi diýlip atlandyrylýan gen kodlaýyş EPO-nyň 3 'aşaky ujunda kodlaşdyrmaýan esasy 256 esasly yzygiderliligi kesgitledi. Bu element yzygiderliligi üýtgedilen ýa-da ýok edilse, EPO belogynyň gipoksiýa jogap bermek ukyby ep-esli azalýar. Bu element yzygiderliligi gipoksiýa bilen baglanyşykly bolmadyk beýleki genleriň aşaky 3 'ujuna birleşdirilen bolsa, bu üýtgedilen genler EPO ýaly işjeňleşmäni hem görkezýärgipoksiýa şertlerinde.
Soňra Ratkliffe we onuň topary bu gipoksiki jogap elementiniň diňe EPO önümçiligine jogapkär böwrek ýa-da bagyr öýjüklerinde däl, eýsem gipoksiki şertlerde işläp bilýän beýleki öýjük görnüşlerinde hem bardygyny anykladylar. Başgaça aýdylanda, gipoksiýa garşy bu jogap EPO üçin däl-de, öýjüklerde has giň ýaýran hadysadyr. EPO önümçiligi üçin jogapkärçilik çekmeýän bu beýleki öýjüklerde kislorodyň konsentrasiýasynyň üýtgemegini duýýan we EPO ýaly genleri açmak üçin gipoksiki jogap elementleri bilen baglanyşýan molekulalar bolmaly (gen aňlatmasyny açmak üçin jogapkär transkripsiýa faktorlary ýaly).
