Forschung

Medizin-Nobelpreis für die Hoffnung auf neue Krebstherapien

Bei Sauerstoffmangel steigt die Zahl der roten Blutkörperchen.

Bei Sauerstoffmangel steigt die Zahl der roten Blutkörperchen.

Foto: Reshavskyi / Shutterstock / Reshavskyi

William Kaelin, Gregg Semenza und Peter Ratcliffe erhalten den Medizin-Nobelpreis. Ihre Arbeit könnte neue Krebstherapien bringen.

Berlin. Spätestens in der Schule lernt jedes Kind: Mensch und Tier brauchen Sauerstoff (O2), um zu leben. Sie atmen ihn ein und ihre Zellen nutzen ihn dann zum Beispiel dafür, um aus Nahrung lebenswichtige Energie zu machen.

Forscher wissen zudem seit Jahrzehnten, dass bei Sauerstoffmangel die Konzentration des in der Niere produzierten Hormons Erythropoetin (EPO) steigt, was wiederum die Bildung roter Blutkörperchen verstärkt. Diese Funktion von EPO nutzten viele Sportler beim Doping. Doch was passiert im Körper, wenn der Sauerstoffgehalt schwankt? Etwa wenn der Mensch Sport macht oder in große Höhen klettert?

Einer der wichtigsten Prozesse des Lebens

Lange Zeit wussten Wissenschaftler nicht, wie der Organismus diese Schwankungen erkennt und ausgleicht. Die diesjährigen Gewinner des Nobelpreises für Medizin sind diesem Rätsel irdischen Lebens auf die Spur gekommen. Die beiden US-Amerikaner William Kaelin und Gregg Semenza und der Brite Peter Ratcliffe erhalten dafür die höchste wissenschaftliche Auszeichnung in der Medizin, wie das Karolinska-Institut am Montag in Stockholm mitteilte.

Sie haben den Mechanismus für einen der wichtigsten Prozesse des Lebens aufgedeckt, begründete das Nobelkomitee seine Entscheidung. Und ihre Entdeckungen haben „den Weg für vielversprechende neue Strategien im Kampf gegen Blutarmut, Krebs und viele andere Erkrankungen geebnet“.

„Die Substanz, von der man am meisten konsumiert“

Den Anfang machte in den frühen 1990er-Jahren Gregg Semenza vom John Hopkins Institute for Cell Engineering in Baltimore. Er sagte schon von einigen Jahren über sein Forschungsobjekt, den Sauerstoff: „Es ist die Substanz, von der man am meisten konsumiert und ohne die man am kürzesten überleben kann.“ Semenza identifizierte einen Faktor, der im Körper die sauerstoffabhängigen Reaktionen der Zellen reguliert. Er wird hypoxie-induzierter Faktor genannt, kurz HIF, und sorgt für eine Balance zwischen Sauerstoffbedarf und -versorgung.

Dieser Faktor besteht aus zwei Proteinen, eines davon ist das HIF-1-alpha. Es wird von allen Zellen im Körper durchgehend produziert und unter normalen Umständen wieder zerstört, erklärt Olle Kämpe, Experte der Nobelversammlung und Mitglied des Komitees. „So haben wir eine Art Rettungsmechanismus. Wenn der Sauerstoffgehalt auf einmal schwindet, gibt es nicht genug Sauerstoff um HIF zu zerstören. HIF überlebt und aktiviert im Zellkern um die 300 Gene“, so Kämpe.

„Das gängige Wort dafür ist Schleim“

Was das bringt? Kämpe gibt ein Beispiel: Habe man eine akute Atemwegsinfektion, bekomme der Körper wenig Sauerstoff. Dann werde etwas in der Lunge aktiviert, um eines der vielen Proteine zu produzieren, Mucin 5a – „das gängige Wort dafür ist Schleim. Das hilft dabei, die Infektion zu lösen“.

Die beiden Preisträger Kaelin und Ratcliffe entdeckten dann einen Zusammenhang von HIF mit dem seltenen Von-Hippel-Lindau-Syndrom (VHL), das mit Tumoren an Auge und zentralem Nervensystem einhergeht. Dabei ist ein Gen verändert, wodurch der Abbau von HIF-1-alpha gestört wird.

Die Zelle empfindet einen Sauerstoffmangel, obwohl keiner vorliegt. Die daraufhin eingeleiteten Gegenmaßnahmen, etwa das Wachstum neuer Gefäße für eine bessere Sauerstoffversorgung, führen zu den typischen Kennzeichen der Krebserkrankung.

Arbeit könnte neue Krebstherapien ermöglichen

Die Aufklärung dieser Grundlagen könnten neue Krebstherapien ermöglichen, hoffen Experten. „Dieses System machen sich viele Tumore zu eigen, um auf aggressivere Art und Weise zu wachsen“, erklärte Kämpe. „Wenn der Tumor immer größer wird, dann bekommen die inneren Teile des Tumors immer weniger Sauerstoff. Hier spielt der Sauerstoffmangel eine wichtige Rolle“, erläutert Soni Savai Pullamsetti vom Max-Planck-Institut für Herz- und Lungenforschung im hessischen Bad Nauheim. „Deshalb ist die Forschung zur Sauerstoffregulierung wirklich wegweisend.“

Derzeit werden laut dem Verband forschender Arzneimittelhersteller (vfa) zwei neue Medikamentenklassen an Patienten erprobt, die auf den Arbeiten der Nobelpreisträger basieren. Die sogenannten HIF-PH-Inhibitoren verhindern demnach, dass HIF abgebaut wird, und kurbeln so die Bildung von EPO an. Von der höheren Zahl roter Blutkörperchen sollen vor allem Nierenkranke profitieren, die unter Blutarmut, also Anämie, leiden.

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Preisträger Kaelin nicht zu erreichen

Semenza, Kaelin und Ratcliffe hatten bereits 2016 gemeinsam den Lasker-Preis bekommen. Als „ein wunderschönes System“, bezeichnete Semenza damals sein Forschungsobjekt. „Ich bin voller Staunen über das Ergebnis von vier Milliarden Jahren Evolution auf diesem Fleck des Universums und voller Hoffnung darauf, dass wir das Leben der Menschen um uns herum mit grundlegenden Entdeckungen und ihrer Übernahme in die klinische Praxis verbessern können.“

William Kaelin im Übrigen erfuhr erst über Umwege vom größten Erfolg seines Forscherlebens. Man hatte keine Telefonnummer von ihm, um ihn über die Entscheidung des Nobelkomitees zu informieren. Erst nach einem Anruf bei seiner Schwester und einem Anruf unter falscher Nummer, klingelte um 4.50 Uhr Ortszeit das Telefon. Schon beim Anblick der langen internationalen Nummer auf der Telefonanzeige habe er große Aufregung gespürt. „Mein Herz hat angefangen zu rasen, ich war überwältigt“, sagte Kaelin der „Harvard Gazette“. (mit dpa)