Dinamiti icat etmesini takiben sürekli büyüyen bir servete kavuşan İsveçli kimyager Alfred Nobel, erkek kardeşinin ölüm haberini dönemin gazetelerinin yaptığı bir hata sonucunda “Canavar Alfred Nobel nihayet öldü!” başlığıyla yayınlanan bir haberle öğrenir. Yaşadığı travmanın etkisiyle ölümünden sonra isminin savaş ve patlayıcılar ile değil, bilim ve sanatla anılmasını isteyen Nobel’in vasiyeti üzerine ölümünden 4 yıl sonra Nobel Vakfı kurulur. Bir bilim insanın alabileceği en saygın ödüllerden biri olarak kabul gören Nobel ödülleri her yıl, servetinin büyük bir kısmını bu vakfa bırakarak bilim insanlarını araştırmaya teşvik etmeyi amaçlayan Nobel ödüllerinin verilmesini isteyen Nobel’in ölüm yıldönümü olan 10 Aralık’ta kraliyet ailesi tarafından Stockholm’de verilmektedir.
Geçtiğimiz sene Bilkent Nobel Günü etkinliğinde kıymetli bölüm hocalarımızın kendi alanlarındaki 2018 Nobel ödüllerini anlattıkları sunumlardan sonra canlı yayınla Nobel ödül törenine bağlanarak bilim dünyasının heyecanına hep birlikte ortak olmuştuk. Ne yazık ki 2019 yılında böyle bir etkinlik olup olmayacağı henüz bildirilmemiştir. Fakat Nobel törenini canlı izlemek için internetten kolaylıkla canlı yayına bağlanabilirsiniz.
Bu yazı serisinde bu yılın Nobel ödüllerini, veriliş sırasını takiben tıp ve kimya kategorilerinde inceleyeceğim. Birimimizde yayımlanmış olan Nobel Fizik ödülünü inceleyen ilham verici bir yazıyı buradan okuyabilirsiniz. Peki ödüle layık görülen araştırmalar bize gerçekten ne anlatıyor? Bu araştırmaları anlamak bize ne kazandırır? Bu soruların cevaplarını önce Nobel Tıp Ödülü için anlamaya çalışalım.
NOBEL TIP ÖDÜLÜ: HÜCRELERİMİZ DEĞİŞEN OKSİJEN SEVİYELERİNE NASIL ADAPTE OLUYOR?
Bu yıl Nobel Tıp Ödülü, William G. Kaelin Jr., Sir Peter J. Ratcliffle ve Gregg L. Semenza’ya hücrelerin değişen oksijen seviyelerine adapte olma mekanizmasını buldukları için verildi. Peki bu tam olarak ne anlama geliyor?
Bahsettiğimiz üç bilim insanının çalışmaları aslında 1990’lı yılların başlarında yayımlandı. O yıllarda, canlı hücre ve dokuların hayatta kalmaya devam etmek için değişen oksijen seviyelerine adapte olmak zorunda olduklarını bilim dünyası tarafından biliniyordu. Bunun temel sebebi, pek çok canlı türünün enerji üretmek için besinleri oksijen ile parçalamak zorunda olması. Kısacası, hayatta kalmak için aldığımız besinleri oksijen kullanarak yıkmak zorundayız, bu yüzden çevre, iklim veya yoğun egzersiz anlarında vücudumuzda değişen oksijen seviyelerine uyum sağlamak en temel gereksinimlerimizden biri. Sağlıklı bireylerde bu mekanizmanın sorunsuz çalıştığı tahmin edilebiliyordu fakat tam olarak nasıl bir mekanizma olduğu Kaelin Jr., Ratcliffe ve Semenza’nın araştırma sonuçlarını yayımlamalarına kadar bilinmiyordu.
Oksijen kontrol mekanizması insan vücudundaki birçok doku ve organın işleyişini doğrudan etkileyen anahtar bir mekanizma. Embriyonik dönemdeki temel gelişimlerden, sporcuların kas gelişimine kadar uzanan derin bir yelpazede rol oynayan bu mekanizmanın en önemli görevlerinden biri ise kan damarlarının oluşumu ve şekillenmesinde rol oynaması. Kan damarlarının formasyonlarındaki beklenmedik değişiklikler ne yazık ki kansere yol açabiliyorlar, çünkü tümörler -bilhassa kötü huylu tümörler- vücudun çeşitli bölgelerine yayılmak için kendi içlerinde bir damar ağı kuruyorlar. Bu damar ağları sağlıklı vücudumuzda olmayan, sadece tümörün yayılmasını kolaylaştırmak için kendi kendine ördüğü ağlar olarak düşünebiliriz.
O halde düşünelim: Eğer bu damar ağlarındaki sorunlar oksijen kontrol mekanizmasından kaynaklı ise, bu mekanizmayı hedefleyen ilaçlar üreterek belirli kanser tiplerini tedavi edebilir miyiz? Eğer sporcuların kaslarındaki oksijen kullanabilme kapasitesini arttırabilirsek onların dayanıklılığını arttırabilir miyiz?
Bu sorulara cevap bulabilmek için bu mekanizmayı tanımlamamız gerekiyor.
OKSİJEN KONTROL MEKANİZMASI: AMA NASIL?
Öncelikle bu araştırmaların çıkış noktasını anlamaya çalışalım. Atmosferdeki oksijen seviyesi coğrafi bölgelere göre farklılık gösterir. Farklı bölgelerde yaşayan insanlar, bu ortamlardaki oksijen seviyelerine uyum sağlamak için farklı adaptasyonlar gösterir. Bilim insanları bu adaptasyonları eritroprotein adlı bir hormonun kandaki seviyesine bakarak sınıflandırıyorlar. Bu hormon, alyuvar da denilen kırmızı kan hücrelerinin üretiminde görevli, yani kandaki eritroprotein seviyemiz arttığında daha çok alyuvar hücresi üretiyoruz. Peki alyuvar hücrelerinin özelliği ne? Oksijeni akciğerlerden alıp vücuttaki dokulara taşımak. Yani alyuvarlar, doğrudan oksijen kontrol mekanizması ile ilgililer, bu yüzden bahsettiğimiz bilim insanları araştırmalarına alyuvar hücrelerinin artış-azalışını kontrol eden eritroprotein hormonundan başlamaya karar veriyorlar.
Semenza ve Ratcliffe, birbirlerinden bağımsız yaptıkları çalışmalar sonucunda beklenmeyen bir durumla karşılaştılar: Oksijen seviyesini algılama mekanizması sadece eritroprotein hormonunun üretildiği yer olan böbrek hücrelerinde değil, tüm dokularda bulunuyordu.
İki bağımsız bilimsel çalışmayla bu durumun onaylanması üzerine Semenza ve Ratcliffe, bu mekanizmayı daha derinden incelemek için bu mekanizmada görev aldığı bilinen belirli bir protein kompleksini (birlikte çalışan proteinler bütünü) incelerken, Nobel ödülünün üçüncü sahibi olacak Kaelin Jr., oldukça nadir görülen ve beyin, pankreas ve omurga gibi bölgelerde tümör oluşumuna yol açan Von Hippel-Lindau (VHL) sendromunun tedavisi üzerine çalışıyordu. Kaelin Jr., yaptığı araştırmalar sonucunda VHL adı verilen bir genin kanserli hücrelerde normal hücrelere kıyasla olmadığnı ya da çok az bulduğunu keşfetti. Bu genin yokluğunda kanserli hücrelerdeki oksijen seviyesi normalin oldukça üstüne çıkıyordu. Bu genin etkisini test etmek için çeşitli laboratuvar tekniklerini kullanarak bu geni kanserli hücrelere aktaran Kaelin Jr., kanserli hücrelerin normale döndüğünü gözlemledi. Yani keşfettiği bu gen oksijen kontrol mekanizması ile doğrudan bağlantılı olmalıydı.
Hücrelerin oksijeni algılama mekanizması, 2019 Nobel Tıp Ödülü.
Çeşitli çalışmalar sonucunda araştırmalarını kombine eden üç bilim insanı, yapbozun son parçalarını birleştirmek için VHl geninin hücrede var olup olmamasını kontrol eden özel bir proteini incelemeye başladılar. Bu proteinin yapısında bir yerde oksijen algılama mekanizmasının kilit noktasının bulunduğunu öngörüyorlardı ve haklı çıktılar. Uzun yıllar süren uğraşlar sonucunda, genelden özele bir yaklaşım izleyerek oksijen kontrol mekanizmasının haritasını çıkardılar.
PEKİ YA ŞİMDİ?
Hayatın en temel basamaklarından biri olan oksijen algılama mekanizmasının kesinlik kazanması, 2000’lerin başlarında bilim dünyasında büyük bir yankı uyandırdı. Bu mekanizmadan yola çıkarak pek çok bilimsel çalışma yapıldı. Örneğin, yoğun egzersiz anlarında sporcuların kaslarında azalmakta olan oksijen miktarının arttırılmasını sağlayan ilaçlar üretilerek dayanıklılığının arttırılması amaçlandı. Doğrudan oksijen artış-azalış miktarını kontrol ederek tümör hücrelerinin yayılmasını duran ve onları yok etmeyi amaçlayan oksijen odaklı kanser terapi yöntemleri geliştirildi. Farklı hastalıkların tedavileri üzerinde çalışan pek çok araştırmacı bu hastalıklardaki oksijen algılama bozukluklarına özel ilaçlar tasarlayabilecek duruma geldi. Nihayetinde, bilim dünyasına sağladıkları katkılardan ötürü bu üç bilim insanına Nobel Tıp Ödülü verildi.
Nobel Kimya Ödülü’nde görüşmek üzere.
Kaynakça
https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2019/press-release/
