Sê xelatgirên Xelata Nobelê ya 2019-an di Fîzolojî an Dermanê de, William G. Kaelin, Jr., Gregg L. Semenza û Sir Peter J. Ratcliffe, ji ber xebata wan a li ser ka hucre çawa hîs dikin û adapte dikin, berê Xelata Lasker a 2016-an di Bijîşkiya Bingehîn de wergirtibûn. ji hîpoksiyê re, ji ber vê yekê ew bi taybetî ne ecêb bû. Wan molekula sereke ya hîpoksiya-faktora 1 (HIF-1) keşf û nas kirin. Îro em dixwazin vegerin ser eslê lêkolînê, ku erythropoietin, an jî EPO, molekulek mûcîze ye.
Ew di hilberîna hucreyên xwînê yên sor de faktora herî girîng e
Hucreyên xwînê yên sor cureya herî zêde ya şaneyên xwînê yên di xwînê de ne, û navgîna sereke ye ji bo veguheztina oksîjen û karbondîoksîtê bi navgîniya xwîna vertebrîstan. Erîtrosît di mêjûya hestî de têne hilberandin: Hucreyên bingehîn ên hematopoietîk pêşî zêde dibin û dibin pêşgirên şaneyên xwînê yên cihêreng, û pêşiyên erythroid dikarin bêtir ji hev cuda bibin û bibin erythrocytes. Di şert û mercên normal de, rêjeya hilberîna erythrocyte mirovan pir kêm e, lê di bin stresê de wekî xwîn, hemolîz û hîpoksiyê, rêjeya hilberîna erythrocyte dikare heya heşt qatan zêde bibe. Di vê pêvajoyê de, erythropoietin EPO yek ji faktorên herî girîng e.
EPO hormonek e ku bi giranî di gurçikê de tê çêkirin. Xwezaya wê ya kîmyewî proteînek pir glycosylated e. Çima di gurçikan de? Nêzîkî lîtreyek xwîn her hûrdem di gurçikan re diherike, ji ber vê yekê ew dikarin bi lez û bez guhertinên di asta oksîjenê de di xwînê de bibînin. Dema ku asta oksîjenê di xwînê de kêm be, gurçik zû bersivê didin û mîqdarên mezin EPO hilberînin. Ya paşîn di nav xwînê de digihîje mêjûya hestî, ku li wir veguherîna hucreyên pêşerojê yên erythroid di şaneyên xwînê yên sor de pêşve dike. Hucreyên xwîna sor ên gihîştî ji mêjûya hestî di nav pergala gerîdeyê de têne berdan da ku şiyana laş a girêdana bi oksîjenê re baştir bikin. Dema ku gurçik zêdebûna oksîjenê di xwînê de hîs dikin, ew hilberîna EPO kêm dikin, ku di encamê de hêjmara hucreyên xwînê yên sor di mêjûya hestî de kêm dike.
Ev rêgezek verastkirinê ya bêkêmasî çêdike. Lêbelê, mirovên ku li bilindahiyek bilind dijîn û hin nexweşên kêmxwînî bi gelemperî bi rewşa asta oksîjena xwînê ya bi domdarî nizm re rû bi rû dimînin, ku nekare gera jorîn temam bike û gurçikê teşwîq bike ku bi domdarî EPO derxîne, da ku giraniya EPO ya xwînê ji mirovên normal bilindtir be.
Nêzîkî 80 sal derbas bûn ku ew eşkere bibe
Mîna gelek vedîtinên mezin, têgihîştina zanyaran a EPO ne hêsan e, digel pirs û kêşeyên di rê de. Nêzîkî 80 sal ji têgeha EPO heya destnîşankirina paşîn a molekula taybetî girt.
Di sala 1906an de zanyarên Fransî Carnot û Deflandre sermaya kêvroşkên kêmxwînî bi derziyê li keroşkên normal dan û dîtin ku hejmara xaneyên sor ên xwînê di plazmaya keroşkên normal de zêde bûye. Wan bawer kir ku hin faktorên humoral di plasma de dikarin hilberîna hucreyên xwînê yên sor teşwîq bikin û birêkûpêk bikin. Ev yekem prototîpa konsepta EPO bû. Mixabin, encam di dehsalên paşîn de nehatine dubare kirin, nemaze ji ber ku hejmartina hucreyên xwînê yên sor ên nû ne rast bû.
Tecrûbeya Reissmann û Ruhenstroth-Bauer ya parabiosis di sala 1950-an de delîlên bi rastî xurt peyda kirin. Wan bi neştergerî pergalên gera xwînê yên du mişkên zindî girêdan, yek li hawîrdorek hîpoksîk danîn û ya din hewaya normal hilda. Di encamê de, her du mişk gelek şaneyên xwînê yên sor hilberandin. Bê guman di nav xwînê de hormonek heye ku hilberîna hucreyên xwînê yên sor, ku EPO navê xwe jê digire, teşwîq dike. Ji hêla din ve, EPO ji hîpoxia re pir hesas e.
EPO çi molekul e? Zanyarê Amerîkî Goldwasser 30 sal girt ku di dawiyê de pirsgirêk di asta biyokîmya de zelal bike. Ger karkerek bixwaze karekî baş bike, divê pêşî amûrên xwe tûj bike. Fonksiyona EPO ev e ku hucreyên xwîna sor ên nû teşwîq bike, lêjimartina ya dawî ne rast e. Molekula herî girîng a fonksiyonel a di şaneyên sor ên xwînê de hemoglobîn e ku heme heye, ku di navenda wê de îyonek hesin heye. Ji ber vê yekê tîmê Goldwasser şaneyên xwîna sor ên nûbûyî bi îzotopên hesinê radyoaktîf etîket kirin û ji bo tespîtkirina çalakiya EPO rêbazek hesas pêşxist. Ev yek dihêle ku meriv hûrgelên pir kêm ên EPO (nanogram per milliliter) ji nimûneyên şilava heywanan veqetîne û paqij bike. Lê tecrîda li ser EPO gelekî dijwar bû. Wan ji gurçikê veguherandin plasma pezê anemîk, li mîza nexweşên bi kêmasiya hesinî ya giran ji ber enfeksiyona gurçikê, û di dawiyê de, di sala 1977 de, 8 milîgram proteîna EPO ya mirovî ji 2,550 lître mîza nexweşên Japonî yên bi anemiya aplastîk paqij kirin.
Di 1985-an de, rêzkirina proteîn û klonkirina genê ya EPO-ya mirovî qediya. Gena EPO polîpeptîdek bi 193 bermayiyên amînî kod dike, ku dibe proteînek gihîştî ya ku ji 166 bermahiyên asîda amînî pêk tê piştî ku peptîda sînyala di dema veşartinê de tê qut kirin, û 4 cîhên ji bo guheztina glîkozîlasyonê vedihewîne. Di sala 1998-an de, avahiya çareseriya NMR ya EPO û avahiya krîstal a EPO û kompleksa receptorê wê hate analîz kirin. Di vê nuqteyê de, mirov xwedan têgihîştina EPO ya herî intuitive e.
Heya nuha, dermankirina anemiyê bi gelemperî hewceyê veguheztina xwînê bû da ku kêmasiya şaneyên sor ên xwînê were dagirtin. Gava ku mirov di derbarê EPO de bêtir fêr dibin, derzîlêdana wê ji bo teşwîqkirina hilberîna hucreyên xwînê yên sor di mêjûya hestiyê xwe de pirsgirêk hêsantir kiriye. Lê paqijkirina EPO rasterast ji şilavên laş, wekî ku Goldwasser kir, dijwar e û berber kêm in. Tespîtkirina proteîna EPO û rêza genê gengaz kir ku meriv EPO-ya mirovî ya rekombînant bi mîqdarên mezin hilberîne.
Ew ji hêla pargîdaniyek biyoteknolojiyê ya bi navê Applied Molecular Genetics (Amgen) ve hate kirin. Amgen di sala 1980-an de bi tenê heft endaman hate damezrandin, bi hêvîya ku bi teknîkên biyolojiya molekularî yên wê demê derketine biyolojîk çêbike. Interferon, faktora berdana hormona mezinbûnê, derziya hepatît B, faktora mezinbûna epidermal di nav navên germ de di navnîşa armancên wan de bûn, lê yek ji van hewldanan bi ser neket. Heya sala 1985-an, Lin Fukun, zanyarek Chineseînî ji Taywan, Chinaîn, genê EPO-ya mirovî klon kir, û dûv re hilberîna EPO-ya sentetîk bi karanîna teknolojiya veavakirina DNA-yê fêm kir.
EPO-ya mirovî ya rekombînant xwedî heman rêzika proteîna EPO-ya endojen e, û di heman demê de xwedan guheztina glycosylation wekhev e. Bi xwezayî, EPO-ya mirovî ya recombinant di heman demê de çalakiya EPO-ya endogenous jî heye. Di Hezîrana 1989-an de, yekem berhema Amgen, erythropoietin mirovî ya rekombînant Epogen, ji hêla FDA ya Dewletên Yekbûyî ve ji bo dermankirina anemiya ku ji ber têkçûna gurçikê ya kronîk û anemia di dermankirina enfeksiyona HIV-ê de çêdibe hate pejirandin. Firotana Epogen tenê di sê mehan de 16 mîlyon dolar derbas kir. Di du deh salên pêş de, Amgen serdestiya bazarê ji bo EPO-ya mirovî ya ji nû ve hatî berhev kirin. Epogen tenê di sala 2010 de 2,5 milyar dolar dahata Amgenê anî. Di sala 2018-an de, nirxa bazarê Amgen 128,8 mîlyar dolar bû, ku ew dike heştemîn pargîdaniya herî mezin a dermanan li cîhanê.
Hêjayî gotinê ye ku Amgen di destpêkê de bi Goldwasser re xebitî da ku proteînên EPO yên mirovî yên paqijkirî ji bo rêzkirinê peyda bike, lê Goldwasser û Amgen zû ji ber cûdahiyên îdeolojîk ji hev ketin. Goldwasser û Zanîngeha wî ya Chicago, ku lêkolîna bingehîn kirin, qet nefikirîn ku patenta hormona ku wî keşif kirin, bikin, û ji ber vê yekê ji bo serfiraziya bazirganî ya mezin a EPO quruşek wernegirtine.
Ew - ew çawa hişyarkerek e
Dema ku em nefesê distînin, oksîjen dikeve mitokondrîya hucreyan da ku zincîra nefesê bimeşîne û mîqdarên girseyî yên ATP, çavkaniya sereke ya enerjiyê di laşên me de hilberîne. Kesên kêmxwîn bi têra xwe xwedan şaneyên sor ên saxlem nînin, û bandora herî bilez ew e ku ew têra oksîjenê nagirin, ev yek jî wan hest bi westandinê dike, mîna pirsgirêkên nefesê di dema dirêj de. Dema ku bi EPO-ya mirovî ya rekombînant tê derzî kirin, laşê nexweşên anemia bêtir hucreyên xwînê yên sor çêdike,bêtir oksîjenê hildigirin, û bêtir molekula enerjiyê ATP hildiberînin, bi bandor nîşanan radike.
Lêbelê, hin xebatkarên werzîşê jî dest pê kirine ku li ser EPO-ya mirovî ya rekombînant bifikirin. Ger hormona rekombînant a çêkirî ya celebê EPO ji bo teşwîqkirina laşê werzişvanan were bikar anîn da ku bêtir hucreyên xwînê yên sor hilberîne, gengaz e ku meriv şiyana werzîşvanan ji bo bidestxistina oksîjenê û hilberîna molekulên enerjiyê baştir bike, ku ev jî dikare performansa werzîşvanan di bîhnfirehiyê de baştir bike. bûyerên wek bisiklêtan, bazdana dûr û dirêj û skiing cross-welat. Kaxezek 1980 di Journal of Applied Physiology de destnîşan kir ku stimulantên xwînê (erythropoietin, hilgirên oksîjenê yên çêkirî û veguheztina xwînê) dikarin bîhnfirehiyê ji sedî 34 zêde bikin. Ger werzîşvan EPO bikar bînin, ew dikarin 8 kîlometreyan li ser tîrêjê di 44 çirkeyan de ji berê kêmtir bimeşînin. Bi rastî, bisîklet û maraton ji bo hişyarkerên EPO sûcdarên herî xirab in. Di sala 1998-an de Tour de France, bijîjkek tîmê Spanî ji bo tîmê Festina li ser sînorê Fransa bi 400 şûşeyên EPO-ya recombinant çêkirî hate girtin! Encam, bê guman, ev bû ku tevahiya tîm ji Tourê hate derxistin û qedexe kirin.
Komîteya Olîmpiyadê ya Navneteweyî di Lîstikên 1992-an de li Barcelonayê EPO li navnîşa xwe ya qedexekirî zêde kir, lê ji nû ve organîzekirina ceribandina EPO-ya mirovî ew qas dijwar bû ku beriya Lîstikên 2000-an rê tune bû ku bi bandor were tespît kirin ka werzîşvan wê bikar tînin an na. Çend sedem hene: 1) Naveroka EPO di şilavên laş de pir kêm e, û EPO serê ml xwînê di mirovên normal de bi qasî 130-230 nanogram e; 2) Pêkhateya asîda amînî ya EPO-ya rekombînant a sûnî tam wekî ya proteîna EPO-ya endojen a mirovî ye, tenê forma glycosylasyonê pir piçûktir e; 3) Nîv-jiyana EPO di xwînê de tenê 5-6 demjimêran e, û bi gelemperî 4-7 roj piştî derzîlêdana paşîn nayê dîtin; 4) Asta EPO ya kesane pir cûda ye, ji ber vê yekê dijwar e ku meriv standardek mîqdarek bêkêmasî saz bike.
Ji sala 2000-an vir ve, WADA ceribandina mîzê wekî yekane rêbaza verastkirina zanistî ji bo tespîtkirina rasterast a EPO-ya rekombînant bikar tîne. Ji ber cûdahiyên sivik ên di navbera forma glycolated ya EPO-ya rekombînant a sûnî û ya EPO-ya mirovî de, taybetmendiyên barkirî yên her du molekulan pir piçûk in û dikarin bi rêbazek elektroforezê ya bi navê baldariya isoelektrîkî, ku stratejiya sereke ye ji bo veguheztinê, bêne cûda kirin. tespîtkirina rasterast a EPO-ya rekombînant a sûnî. Lêbelê, hin EPO-ya rekombînant a ku ji hêla hucreyên jêhatî yên mirovî ve hatî diyar kirin di glycosylation de ti cûdahî nîşan nedan, ji ber vê yekê hin pisporan pêşniyar kirin ku EPO-ya exogenous û EPO-ya endojen divê ji hêla naveroka îzotopa karbonê ya cûda ve bêne cûda kirin.
Di rastiyê de, hîn jî di rêbazên ceribandina cihêreng ên ji bo EPO de tixûb hene. Mînakî, Lance Armstrong, efsaneya bisiklêtê ya Amerîkî, qebûl kir ku di heft serketinên xwe yên Tour de France de EPO û stimulantên din girtiye, lê ew di wê demê de di ti ceribandinek dopîngê de bi rastî ji bo EPO erênî nehat pejirandin. Divê em hîna li bendê bin û bibînin ka ew "yek lingê bilindtir e" an "yek lingê bilindtir e".
Xelata Nobelê çawa çêdike
Gotina dawîn di derbarê pêwendiya di navbera EPO û Xelata Nobelê ya 2019 de di Fîzolojî an Dermanê de.
EPO doza herî tîpîk a têgihiştin û bersiva laşê mirovan a ji hîpoksiyê re ye. Ji ber vê yekê, Semenza û Ratcliffe, du xelatgirên Nobelê, EPO wekî xala destpêkê hilbijart ku mekanîzmaya têgihîştina hucreyê û adaptasyona hîpoksiyê lêkolîn bike. Pêngava yekem dîtina hêmanên gena EPO bû ku dikarin bersivê bidin guhertinên oksîjenê. Semenza rêzek bingehîn a ne-kodkirî ya 256-bingehek li dawiya 3'ya jêrîn a gena ku EPO kod dike, bi navê hêmana bersiva hîpoksiyê nas kir. Ger ev rêza hêmanan were guheztin an jêbirin, kapasîteya proteîna EPO ya ku bersivê bide hîpoksiyê pir kêm dibe. Ger ev rêza hêmanan bi jêrzemîna 3 'dawiya genên din ên ku bi hîpoksiyê re têkildar nînin were yek kirin, van genên guhertî çalakkirina mîna EPO jî nîşan didin.di bin şert û mercên hîpoksiyê de.
Ratcliffe û tîmê wî dûv re vedîtin ku ev hêmana bersiva hîpoksîk ne tenê di hucreyên gurçik an kezebê de ku berpirsiyarê hilberîna EPO ne, lê di heman demê de di gelek celebên hucreyên din ên ku dikarin di bin şert û mercên hîpoksîk de tevbigerin jî heye. Bi gotinek din, ev bersiv ji hîpoksiyê re dibe ku ji EPO re ne taybetî be, lê di hucreyan de diyardeyek berfirehtir e. Van hucreyên din, yên ku ji hilberîna EPO ne berpirsiyar in, pêdivî ye ku molekulên (wek faktorên transkrîpsiyonê yên ku ji bo vekirina vegotina genê berpirsiyar in) hebin ku guhartinên di berhevoka oksîjenê de hîs dikin û bi hêmanên bersivê yên hîpoksîk ve girêdidin da ku genên wekî EPO vekin.
