Awọn olubori mẹta ti 2019 Nobel Prize in Physiology or Medicine, William G. Kaelin, Jr., Gregg L. Semenza ati Sir Peter J. Ratcliffe ti tẹlẹ gba Aami-ẹri Lasker 2016 ni Isegun Ipilẹ fun iṣẹ wọn lori bii awọn sẹẹli ṣe ni oye ati ṣe deede. si hypoxia, nitorina ko ṣe iyalẹnu pataki. Wọn ṣe awari ati ṣe idanimọ moleku bọtini hypoxia-inducible ifosiwewe 1 (HIF-1). Loni a fẹ lati pada si ipilẹṣẹ iwadi naa, eyiti o jẹ erythropoietin, tabi EPO, molikula iyanu.
O jẹ ifosiwewe pataki julọ ni iṣelọpọ sẹẹli ẹjẹ pupa
Awọn sẹẹli ẹjẹ pupa jẹ ọpọlọpọ awọn sẹẹli ẹjẹ ti o pọ julọ ninu ẹjẹ, ati pe o jẹ agbedemeji akọkọ fun gbigbe atẹgun ati erogba oloro nipasẹ ẹjẹ awọn vertebrates. Awọn erythrocytes ti wa ni ipilẹṣẹ ninu ọra inu egungun: Awọn sẹẹli hematopoietic ti o wa ni akọkọ ti npọ sii ati iyatọ si awọn progenitors ti awọn oriṣiriṣi ẹjẹ, ati awọn progenitors erythroid le ṣe iyatọ siwaju sii ati ki o dagba sinu awọn erythrocytes. Labẹ awọn ipo deede, iwọn iṣelọpọ erythrocyte eniyan kere pupọ, ṣugbọn labẹ wahala bii ẹjẹ, hemolysis, ati hypoxia, oṣuwọn iṣelọpọ erythrocyte le pọ si titi di igba mẹjọ. Ninu ilana yii, erythropoietin EPO jẹ ọkan ninu awọn okunfa pataki julọ.
EPO jẹ homonu ti a ṣepọ ni pataki ninu kidinrin. Iseda kemikali rẹ jẹ amuaradagba glycosylated giga. Kini idi ninu awọn kidinrin? O fẹrẹ to lita kan ti ẹjẹ nṣan nipasẹ awọn kidinrin ni iṣẹju kọọkan, nitorinaa wọn le yarayara ati ni imudara awọn ayipada ninu awọn ipele atẹgun ninu ẹjẹ. Nigbati awọn ipele atẹgun ninu ẹjẹ ba lọ silẹ, awọn kidinrin dahun ni kiakia ati gbejade iye nla ti EPO. Awọn igbehin n kaakiri nipasẹ ẹjẹ si ọra inu egungun, nibiti o ti ṣe agbega iyipada ti awọn sẹẹli progenitor erythroid sinu awọn sẹẹli ẹjẹ pupa. Awọn sẹẹli ẹjẹ pupa ti o dagba ni a tu silẹ lati inu ọra inu eegun sinu eto iṣọn-ẹjẹ lati mu agbara ara dara lati dipọ mọ atẹgun. Nigbati awọn kidinrin ba ri ilosoke ninu atẹgun ninu ẹjẹ, wọn dinku iṣelọpọ EPO, eyiti o dinku iye awọn sẹẹli ẹjẹ pupa ninu ọra inu egungun.
Eyi ṣe lupu atunṣe pipe. Bibẹẹkọ, awọn eniyan ti n gbe ni giga giga ati diẹ ninu awọn alaisan ẹjẹ nigbagbogbo ba pade ipo ti ipele atẹgun ẹjẹ ti o lọ silẹ nigbagbogbo, eyiti ko le pari kaakiri ti o wa loke ati ki o mu ki awọn kidinrin lati ṣe ikọkọ EPO nigbagbogbo, ki ifọkansi EPO ẹjẹ ga ju awọn eniyan lasan lọ.
Ó fẹ́rẹ̀ẹ́ tó ọgọ́rin [80] ọdún kí wọ́n tó ṣàwárí rẹ̀
Gẹgẹbi ọpọlọpọ awọn iwadii pataki, oye awọn onimọ-jinlẹ nipa EPO ko ti wa ni itosi, pẹlu awọn ibeere ati awọn italaya ni ọna. O fẹrẹ to ọdun 80 lati imọran EPO si ipinnu ikẹhin ti moleku kan pato.
Ni ọdun 1906, awọn onimo ijinlẹ sayensi Faranse Carnot ati Deflandre ṣe itasi awọn ehoro deede pẹlu omi ara ti awọn ehoro ẹjẹ ati rii pe iye sẹẹli ẹjẹ pupa ni pilasima ti awọn ehoro deede pọ si. Wọn gbagbọ pe diẹ ninu awọn nkan apanilẹrin ninu pilasima le ṣe iwuri ati ṣe ilana iṣelọpọ awọn sẹẹli ẹjẹ pupa. Eleyi jẹ akọkọ EPO ero Afọwọkọ. Laanu, awọn abajade ko ti ṣe atunṣe ni awọn ewadun to tẹle, ni pataki nitori kika awọn sẹẹli ẹjẹ pupa tuntun ko peye.
Reissmann ati Ruhenstroth-Bauer ká parabiosis ṣàdánwò ni 1950 pese gan lagbara eri. Wọn ṣe iṣẹ abẹ ni asopọ awọn ọna ṣiṣe iṣan ẹjẹ ti awọn eku alãye meji, gbigbe ọkan si agbegbe hypoxic ati ekeji nmi afẹfẹ deede. Bi abajade, awọn eku mejeeji ṣe awọn iye ti awọn sẹẹli ẹjẹ pupa lọpọlọpọ. Ko si iyemeji pe homonu kan wa ninu ẹjẹ ti o fa iṣelọpọ ti awọn sẹẹli ẹjẹ pupa, lati inu eyiti EPO ti gba orukọ rẹ. Ni apa keji, EPO jẹ itara pupọ si hypoxia.
Kini moleku EPO? O gba onimo ijinlẹ sayensi ara Amẹrika Goldwasser ọdun 30 lati nikẹhin ṣalaye iṣoro naa ni ipele biokemika. Bí òṣìṣẹ́ bá fẹ́ ṣe iṣẹ́ rere, ó gbọ́dọ̀ kọ́kọ́ pọ́n àwọn irinṣẹ́ rẹ̀. Išẹ ti EPO ni lati mu awọn sẹẹli ẹjẹ pupa titun ṣiṣẹ, ṣugbọnawọn kika ti igbehin ni ko deede. Molikula iṣẹ ṣiṣe pataki julọ ninu awọn sẹẹli ẹjẹ pupa jẹ haemoglobin ti o ni heme ninu, eyiti o ni ion ferrous ninu aarin rẹ. Nitorinaa ẹgbẹ Goldwasser ṣe aami awọn sẹẹli ẹjẹ pupa ọmọ tuntun pẹlu awọn isotopes iron ipanilara ati ṣe agbekalẹ ọna ifura fun wiwa iṣẹ EPO. Eyi jẹ ki o ṣee ṣe lati ya sọtọ ati sọ di mimọ awọn ifọkansi kekere ti EPO (nanograms fun milimita) lati awọn ayẹwo omi ẹran. Ṣugbọn ipinya ti EPO nira pupọ. Wọn yipada lati kidinrin si pilasima aguntan ẹjẹ, si ito ti awọn alaisan ti o ni aipe iron ti o lagbara nitori ikolu hookworm, ati nikẹhin, ni 1977, sọ di mimọ 8 miligiramu ti amuaradagba EPO eniyan lati 2,550 liters ti ito lati awọn alaisan Japanese ti o ni ẹjẹ aplastic.
Ni ọdun 1985, ilana ilana amuaradagba ati ẹda ẹda ti EPO eniyan ti pari. Jiini EPO ṣe koodu polypeptide kan pẹlu awọn iṣẹku amino 193, eyiti o di amuaradagba ti o dagba ti o jẹ awọn iṣẹku amino acid 166 lẹhin peptide ifihan agbara ti ge lakoko ifasilẹ, ati pe o ni awọn aaye mẹrin mẹrin fun iyipada glycosylation. Ni ọdun 1998, ọna ojutu NMR ti EPO ati ilana gara ti EPO ati eka olugba rẹ ni a ṣe atupale. Ni aaye yii, awọn eniyan ni oye ti oye julọ ti EPO.
Titi di isisiyi, itọju fun ẹjẹ maa n beere fun gbigbe ẹjẹ lati kun aipe awọn sẹẹli ẹjẹ pupa. Bi awọn eniyan ṣe ni imọ siwaju sii nipa EPO, abẹrẹ rẹ lati mu iṣelọpọ ẹjẹ pupa ga ninu ọra inu ara wọn ti jẹ ki iṣoro naa rọrun. Ṣugbọn mimọ EPO taara lati awọn omi ara, bi Goldwasser ti ṣe, nira ati pe awọn eso ko kere. Ipinnu ti amuaradagba EPO ati lẹsẹsẹ jiini jẹ ki o ṣee ṣe lati ṣe agbejade EPO eniyan atunbere ni titobi nla.
O ṣe nipasẹ ile-iṣẹ imọ-ẹrọ nipa imọ-ẹrọ kan ti a pe ni Applied Molecular Genetics (Amgen). Amgen jẹ ipilẹ ni ọdun 1980 pẹlu awọn ọmọ ẹgbẹ meje nikan, nireti lati ṣe awọn oogun biopharmaceuticals pẹlu awọn imọ-ẹrọ ti n yọ jade lẹhinna ti isedale molikula. Interferon, ifosiwewe itusilẹ homonu idagba, ajesara jedojedo B, ifosiwewe idagba epidermal wa laarin awọn orukọ ti o gbona lori atokọ awọn ibi-afẹde wọn, ṣugbọn ko si ọkan ninu awọn igbiyanju wọnyi ti o ṣaṣeyọri. Titi di ọdun 1985, Lin Fukun, onimọ-jinlẹ Kannada lati Taiwan, China, ṣe apilẹṣẹ apilẹṣẹ EPO eniyan, lẹhinna rii iṣelọpọ ti EPO sintetiki nipa lilo imọ-ẹrọ atunda DNA.
Recombinant eda eniyan EPO ni o ni kanna ọkọọkan bi endogenous EPO amuaradagba, ati ki o tun ni o ni iru glycosylation iyipada. Nipa ti, recombinant eda eniyan EPO tun ni o ni awọn aṣayan iṣẹ-ṣiṣe ti endogenous EPO. Ni Oṣu Karun ọdun 1989, ọja akọkọ ti Amgen, erythropoietin Epogen eniyan ti o tun ṣe, jẹ ifọwọsi nipasẹ US FDA fun itọju ẹjẹ ti o fa nipasẹ ikuna kidirin onibaje ati ẹjẹ ni itọju ti akoran HIV. Awọn tita Epogen dofun $ 16 million ni oṣu mẹta nikan. Lori awọn ewadun meji to nbọ, Amgen jẹ gaba lori ọja fun EPO eniyan ti a tun papọ. Epogen mu Amgen $2.5 bilionu ni wiwọle ni 2010 nikan. Ni ọdun 2018, iye ọja ọja ọja Amgen jẹ $ 128.8 bilionu, ti o jẹ ki o jẹ ile-iṣẹ elegbogi kẹjọ ti o tobi julọ ni agbaye.
O tọ lati ṣe akiyesi pe Amgen ni akọkọ ṣiṣẹ pẹlu Goldwasser lati pese awọn ọlọjẹ EPO eniyan ti a sọ di mimọ fun tito lẹsẹsẹ, ṣugbọn Goldwasser ati Amgen laipẹ ṣubu nitori awọn iyatọ arosọ. Goldwasser ati Yunifasiti ti Chicago rẹ, eyiti o ṣe iwadii ipilẹ, ko ronu lati ṣe itọsi homonu ti o ṣe awari, ati nitorinaa wọn ko ti gba penny kan fun aṣeyọri iṣowo nla ti EPO.
O -- bawo ni o ṣe jẹ ohun iwuri
Nigba ti a ba simi, atẹgun wọ inu mitochondria awọn sẹẹli lati wakọ ẹwọn atẹgun ati gbejade titobi ATP, orisun akọkọ ti agbara ninu ara wa. Awọn eniyan ti o ni ẹjẹ ko ni awọn sẹẹli ẹjẹ pupa ti o ni ilera to, ati pe ipa lẹsẹkẹsẹ ni pe wọn ko gba atẹgun ti o to, eyiti o mu ki wọn rẹwẹsi, bii awọn iṣoro mimi lakoko ṣiṣe pipẹ. Nigbati a ba fun ni itasi pẹlu EPO eniyan recombinant, awọn ara alaisan ẹjẹ ṣe agbejade awọn sẹẹli ẹjẹ pupa diẹ sii,gbe atẹgun diẹ sii, ati gbejade diẹ sii ti molecule agbara ATP, ti n mu awọn aami aisan kuro ni imunadoko.
Sibẹsibẹ, diẹ ninu awọn oṣiṣẹ ere idaraya ti tun bẹrẹ lati ronu ti EPO eniyan ti o tun ṣe. Ti a ba lo homonu recombinant atọwọda ti iru EPO lati ṣe iwuri fun ara awọn elere idaraya lati ṣe agbejade awọn sẹẹli ẹjẹ pupa diẹ sii, o ṣee ṣe lati mu agbara awọn elere dara lati gba atẹgun ati gbe awọn ohun elo agbara, eyiti o tun le mu iṣẹ awọn elere idaraya dara si ni ifarada. awọn iṣẹlẹ bii gigun kẹkẹ, gigun gigun ati sikiini orilẹ-ede. Iwe 1980 kan ninu Iwe Iroyin ti Fisioloji ti Aṣeṣe fihan pe awọn ohun ti o nmu ẹjẹ (erythropoietin, awọn ọkọ ayọkẹlẹ atẹgun artificial ati awọn gbigbe ẹjẹ) le mu ifarada pọ si nipasẹ 34 ogorun. Ti awọn elere idaraya ba lo EPO, wọn le ṣiṣe awọn ibuso 8 lori tẹẹrẹ ni awọn aaya 44 kere ju akoko iṣaaju lọ. Ni otitọ, gigun kẹkẹ ati awọn ere-ije gigun ti jẹ awọn ẹlẹṣẹ ti o buru julọ fun awọn ohun iwuri EPO. Lakoko Tour de France ti 1998, dokita ẹgbẹ ọmọ ilu Spain kan fun ẹgbẹ Festina ni a mu ni aala Faranse pẹlu awọn igo 400 ti EPO atunṣe atọwọda! Abajade, nitorinaa, ni pe gbogbo ẹgbẹ naa ti jade kuro ni Irin-ajo naa ati ni idinamọ.
Igbimọ Olimpiiki Kariaye ṣafikun EPO si atokọ ti a fi ofin de ni Awọn ere Ilu Barcelona 1992, ṣugbọn atunto idanwo EPO eniyan nira pupọ pe ṣaaju Awọn ere 2000 ko si ọna lati rii daradara boya awọn elere idaraya n lo. Awọn idi pupọ wa: 1) akoonu EPO ninu awọn omi ara jẹ kekere pupọ, ati EPO fun milimita ẹjẹ ni awọn eniyan deede jẹ nipa 130-230 nanograms; 2) Awọn amino acid tiwqn ti Oríkĕ recombinant EPO jẹ gangan kanna bi ti eda eniyan endogenous EPO amuaradagba, nikan awọn fọọmu ti glycosylation jẹ gidigidi o yatọ si; 3) Igbesi aye idaji EPO ninu ẹjẹ jẹ awọn wakati 5-6 nikan, ati pe a ko rii ni gbogbogbo ni awọn ọjọ 4-7 lẹhin abẹrẹ ti o kẹhin; 4) Ipele EPO kọọkan yatọ pupọ, nitorinaa o ṣoro lati fi idi iwọn idiwọn mulẹ.
Lati ọdun 2000, WADA ti lo idanwo ito gẹgẹbi ọna ijẹrisi imọ-jinlẹ nikan fun wiwa taara ti EPO atunda. Nitori awọn iyatọ diẹ laarin fọọmu glycoylated ti EPO atunṣe atọwọda ati ti EPO eniyan, awọn ohun-ini idiyele ti awọn ohun elo meji naa kere pupọ ati pe o le ṣe iyatọ nipasẹ ọna electrophoresis ti a npe ni idojukọ isoelectric, eyiti o jẹ ilana akọkọ fun taara erin ti Oríkĕ recombinant EPO. Sibẹsibẹ, diẹ ninu awọn EPO ti o tun ṣe afihan nipasẹ awọn sẹẹli ti o niiyan ti eniyan fihan ko si iyatọ ninu glycosylation, nitorina diẹ ninu awọn amoye daba pe EPO exogenous ati EPO endogenous yẹ ki o ṣe iyatọ nipasẹ oriṣiriṣi akoonu isotope carbon.
Ni otitọ, awọn idiwọn tun wa ni awọn ọna idanwo oriṣiriṣi fun EPO. Fun apẹẹrẹ, Lance Armstrong, arosọ gigun kẹkẹ ara ilu Amẹrika, gbawọ pe o mu EPO ati awọn itunra miiran lakoko awọn iṣẹgun Tour de France meje rẹ, ṣugbọn ko jẹrisi ni otitọ fun EPO ni eyikeyi idanwo doping ni akoko yẹn. A tun ni lati duro ati rii boya “ẹsẹ kan ga” tabi “ẹsẹ kan ga”.
Bawo ni o ṣe gba Ebun Nobel
Ọrọ ipari nipa asopọ laarin EPO ati Ebun Nobel 2019 ni Ẹkọ-ara tabi Oogun.
EPO jẹ ọran aṣoju julọ ti irisi ara eniyan ati idahun si hypoxia. Nitorinaa, Semenza ati Ratcliffe, awọn ẹlẹbun Nobel meji, yan EPO bi aaye ibẹrẹ lati ṣe iwadi ilana ti iwoye sẹẹli ati iyipada si hypoxia. Igbesẹ akọkọ ni lati wa awọn eroja ti jiini EPO ti o le dahun si awọn iyipada atẹgun. Semenza ṣe idanimọ bọtini 256-ipilẹ ti kii ṣe ifaminsi ni atẹle 3 'ipa isalẹ ti jiini fifi koodu EPO, ti a fun ni ipin idahun hypoxia. Ti o ba jẹ pe lẹsẹsẹ eroja yii jẹ iyipada tabi paarẹ, agbara amuaradagba EPO lati dahun si hypoxia dinku pupọ. Ti o ba jẹ pe lẹsẹsẹ eroja yii ni idapo si isalẹ 3 'ipari ti awọn Jiini miiran ti ko ni nkan ṣe pẹlu hypoxia, awọn Jiini ti a yipada tun ṣe afihan imuṣiṣẹ bii EPO.labẹ awọn ipo hypoxia.
Ratcliffe ati ẹgbẹ rẹ lẹhinna ṣe awari pe ipin idahun hypoxic yii kii ṣe ninu awọn kidinrin tabi awọn sẹẹli ẹdọ ti o ni iduro fun iṣelọpọ EPO, ṣugbọn tun ni ọpọlọpọ awọn iru sẹẹli miiran ti o le ṣiṣẹ labẹ awọn ipo hypoxic. Ni awọn ọrọ miiran, idahun si hypoxia le ma jẹ pato si EPO, ṣugbọn dipo iṣẹlẹ ti o tan kaakiri diẹ sii ninu awọn sẹẹli. Awọn sẹẹli miiran, eyiti ko ṣe iduro fun iṣelọpọ EPO, gbọdọ ni awọn ohun elo (gẹgẹbi awọn ifosiwewe transcription lodidi fun titan ikosile pupọ) ti o ni imọran awọn iyipada ninu ifọkansi atẹgun ati sopọ si awọn eroja idahun hypoxic lati tan awọn jiini bii EPO.
