Nobel per la medicina 2019: vince chi ha studiato le cellule e l’ossigeno

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Hanno scoperto come le cellule del nostro corpo percepiscono e si adattano alla disponibilità di ossigeno i tre scienziati che hanno vinto il premio Nobel per la medicina e la fisiologia 2019. Due americani e un inglese: William Kaelin, 62 anni, fa ricerca a Boston all’Università di Harvard, Gregg Semenza, 63 anni, è ricercatore alla Johns Hopkins University di Baltimora, e Peter Ratcliffe, 65 anni, insegna a Oxford ma fa ricerca al Francis Crick Institute a Londra.

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Che significato ha la loro scoperta e perché si è meritata il Nobel?

Gli organismi animali (tra cui anche l’uomo) hanno bisogno di ossigeno per convertire il cibo in energia, ma i meccanismi molecolari con i quali le cellule rispondono ai cambiamenti dei livelli di ossigeno sono rimasti a lungo sconosciuti. I tre ricercatori hanno individuato proprio questi meccanismi rilevando come le cellule sentono che nell’ambiente manca ossigeno e come si adattano modificando il loro metabolismo e la loro attività.

Per intenderci, è un meccanismo che si innesca quando l’organismo viene messo alla prova, ad esempio durante l’attività fisica, in alta quota, oppure in seguito a eventi traumatici come ferite, infarti o ictus. In molti tumori, inoltre, le cellule che crescono tumultuosamente consumando grandi quantità di ossigeno.

Nel conferire il premio, l’Accademia svedese ha definito quello scoperto dagli scienziati «uno dei meccanismi essenziali per la vita». È grazie a lui, infatti, che nel corso dell’evoluzioni e della storia gli animali hanno colonizzato habitat molto diversi e sono sopravvissuti a diverse altitudini.

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Nobel per la medicina 2019:  il ruolo dell’ossigeno

L’ossigeno è essenziale per trasformare il nutrimento in energia. Viene sfruttato in particolare dai mitocondri: organelli presenti nelle cellule che vengono soprannominati le “centrali elettriche” del nostro organismo.

Nobel per la medicina 2019: la mancanza di ossigeno

Quando il corpo si trova senza o con meno ossigeno (ipossia), nell’organismo salgono i livelli di eritropoietina (EPO), un gene che attiva l’eritropoiesi, cioè la produzione di globuli rossi,che trasportano ossigeno nell’organismo. Ma come fa la scarsità di ossigeno a scatenare questa risposta?

Nobel per la medicina 2019: la reazione dell’organismo

Kaelin, Ratcliffe e Semenza hanno scoperto che quando l’ossigeno cala, nell’organismo aumentano anche i livelli di un complesso proteico, chiamato HIF (Hypoxia Inducible Factor), che si accumula e si lega a segmenti di DNA vicino al gene che codifica per l’eritropoietina.

La capacità di rilevare la quantità di ossigeno disponibile nell’organismo è alla base di moltissimi processi fisiologici. Permette alle cellule di adattare il loro metabolismo in condizioni di stress, per esempio un intenso esercizio fisico. Un altro esempio di processo adattivo controllato dal rilevamento dell’ossigeno è la generazione di nuovi vasi sanguigni e la produzione di globuli rossi. Anche il nostro sistema immunitario e la formazione di vasi sanguigni e della placenta durante lo sviluppo fetale sono regolati dai sensori cellulari per l’ossigeno.

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Nobel per la medicina 2019: Le strade che apre la scoperta

Per questo la scoperta risulta fondamentale sia per il mondo della fisiologia, che per lo sviluppo di nuove terapie. Nuovi filoni di ricerca farmacologica si concentrano oggi sulla possibilità di bloccare, o al contrario attivare, i sistemi di rilevazione dell’ossigeno e sfruttarli come strategia terapeutica. Per esempio, si stanno già sperimentando farmaci contro l’anemia che spingono il corpo a produrre più globuli rossi, spingendolo a comportarsi come se si trovasse in alta quota. Ma le strade che si aprono riguardano anche la lotta contro i tumori e altre patologie.

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