Zwei US-amerikanische und ein britischer Forscher sind mit dem Medizin-Nobelpreis ausgezeichnet worden. Sie haben herausgefunden, wie innerhalb von Zellen die Sauerstoffzufuhr reguliert wird. Das könnte für die Medizin enorme Fortschritte bei der Bekämpfung von Krankheiten bedeuten.

Ohne Sauerstoff geht bei uns Menschen nichts. Die Menge an Sauerstoff ändert sich jedoch fortlaufend. Das kann durch Sport sein, oder durch Luft, die sauerstoffarm ist, wie etwa im Gebirge. Auch, wenn wir blutende Wunden haben, bekommt das Gewebe erst einmal weniger Nachschub an Sauerstoff.

Die drei Nobelpreisträger William Kaelin, Gregg Semenza und Peter Ratcliffe haben die "molekulare Maschinerie" beschrieben, die genau das innerhalb der Zelle reguliert. Sie misst, ob genügend Sauerstoff da ist, und sorgt gegebenenfalls dafür, dass sich die Zelle an die neuen Bedingungen anpasst.

Bauanleitung für Eiweiße in der DNA

Die Messungen laufen wie folgt: Innerhalb jedes Zellkerns liegt die DNA. In dem Molekül liegen die Gene, auf denen eine Art "Bauanleitung" für Eiweiße steht, welche die jeweilige Zelle benötigt. Dabei gibt es Moleküle, die nur dazu da sind, zu schauen, wie viel von einem anderen Molekül produziert wird. Dann wird die Produktion je nach Bedarf hoch- und heruntergefahren.

Das erste Gen, an dem das untersucht wurde, war Erythropoietin, kurz EPO. Das ist in der Sportwissenschaft vor allem als das Blutdoping-Hormon bekannt. Mehr EPO im Körper sorgt für mehr rote Blutkörperchen. Die Folge: Es wird mehr Sauerstoff transportiert.

"Mehr EPO im Körper wirkt dann wie 'ne Art Turbo für Körper und Muskeln - ist aber eigentlich eine Reaktion auf zu wenig Sauerstoff."
Kathrin Baumhöfer, Deutschlandfunk Nova-Wissensnachrichten

Einer der Preisträger hat dabei auch herausgefunden, was passiert, wenn zu wenig Sauerstoff an einer Zelle ankommt. In der Zelle findet man dann eine große Menge des Proteins, das an der DNA andockt und dort Gene aktivieren kann, die dafür sorgen, dass die Zelle sich an den geringeren Sauerstoffgehalt anpasst. Dafür benötigt es noch molekulare Hilfe.

Insgesamt seien es aber mehr als 300 Gene, die durch einen solchen Mechanismus reguliert werden. Bei all diesen Genen wird eine Reaktion auf zu wenig Sauerstoff ausgelöst. Einige Enzyme seien sogar in der Lage, Energie zu produzieren, ohne dass Sauerstoff verbraucht wird. Mit der genauen Beschreibung des Mechanismus kann die Medizin laut des Nobelpreiskomitees viel anfangen. Die Erkenntnisse könnten etwa bei Blutarmut, Krebs oder Infektionen zum Tragen kommen.

"Tumore haben oft die Fähigkeit, dass sie gut wachsen können, zum Beispiel, indem sie den Körper dazu bringen, eigene Blutgefäße zu den Tumoren zu legen. Wenn man das blockieren könnte und damit auch die Sauerstoffversorgung des bösartigen Krebsgewebes, dann wäre schon viel gewonnen, weil der Tumor dann unterversorgt ist und nicht mehr gut wachsen kann."
Kathrin Baumhöfer, Deutschlandfunk Nova-Wissensnachrichten