Stockholm. Sowohl Mensch als auch Tier benötigen Sauerstoff in ihren Zellen – um zu wachsen, um Nahrung in Energie umzuwandeln, um Tätigkeiten zu verrichten oder auch, um neues Gewebe zu bilden. Das Versorgungssystem ist damit Grundvoraussetzung für das Leben im Allgemeinen. Diese Bedeutung des Sauerstoffs für die Zellfunktion und damit des Stoffwechsels ist der Menschheit seit Jahrzehnten bewusst. Doch wurde lange Zeit nicht verstanden, wie Zellen mit der unterschiedlichen Verfügbarkeit des Elements umgehen.

Die drei Wissenschafter William G. Kaelin, Sir Peter J. Ratcliffe und Gregg L. Semenza haben mit ihren Forschungen auf diesem Gebiet einen wichtigen Beitrag zur Aufklärung geleistet. Dafür wurden sie am Montag mit dem Nobelpreis für Medizin geehrt. Nämlich für ihre Entdeckungen, die zum Verständnis der Mechanismen führen, wie Zellen den vorhandenen Sauerstoffgehalt spüren und für den Körper nutzbar machen. Die Entdeckungen der drei Forscher haben auch den Weg für erfolgsversprechende neue Strategien geebnet, um gegen Anämien, Krebs und viele andere Erkrankungen ankämpfen zu können, schreibt das Nobelpreis-Komitee in seiner Zusammenfassung.

Körper passt sich an

Rund ein Fünftel der Erdatmosphäre besteht aus Sauerstoff mit seiner bekannten Formel O2. Während der Evolution haben Tier und Mensch Mechanismen entwickelt, die gewährleisten, dass Gewebe und Zellen ausreichend damit versorgt sind. Die Karotisdrüse, die sich neben den Hauptschlagadern am Hals befindet, trägt spezialisierte Zellen, denen es möglich ist, den Sauerstoffgehalt regelrecht zu spüren. Das ermöglicht dem Körper, sich an unterschiedlich hohe und damit auch niedrige Sauerstoffwerte anzupassen. Ein Beispiel dafür sind Muskeln bei intensiver Belastung.

Gregg Semenza, Direktor des Gefäßforschungsprogramms am John Hopkins Institut für Zellbiologie in Baltimore, widmet sich in seiner Arbeit dem Sauerstoffmangel, der sogenannten Hypoxie. Fällt der Sauerstoffgehalt im Körper ab, kommt das Hormon Erythropoietin (EPO) verstärkt zum Einsatz. Es regt die Produktion der roten Blutzellen an, die das wertvolle O2 mit sich führen. Der Forscher entdeckte im EPO-Gen einen bestimmten Proteinkomplex, der diese Reaktion in Gang setzt.

Auch Sir Peter J. Ratcliffe, Direktor für Klinische Forschung am Francis Crick Institut in London, hat die EPO-Gene im Visier. Beide Forschergruppen fanden heraus, dass dieser Mechanismus nicht nur in Nierenzellen präsent ist, wo EPO produziert wird, sondern in praktisch allen Gewebezellen und damit in vielen unterschiedlichen Zelltypen.

Falsch verbunden

William G. Kaelin vom Howard Hughes Medical Institute, beschäftigt sich in seinen Forschungsarbeiten mit Krebs. Auch hier spielt die Sauerstoffkonzentration in den Zellen eine große Rolle. In zwei parallel erschienenen Studien zeigten Kaelin und Ratcliffe, dass zwei sauerstoffabhängige Enzyme den eigentlichen Sensor für die Sauerstoffkonzentration in den Zellen darstellen.

Erster Preis des Reigens

Die Kontaktaufnahme mit den Laureaten verlief in diesem Jahr nicht ohne Schwierigkeiten, erzählte Thomas Perlmann von der Nobelstiftung des Karolinska-Instituts. William Kaelins Schwester übermittelte dem Komitee gleich zwei Telefonnummern. Der erste Versuch scheiterte allerdings an der falschen Person. Erst die zweite Nummer war schließlich die richtige. "Er war sehr froh, fast sprachlos", betonte Perlmann. Nach dem Telefonat bedankte sich der US-Forscher mit einem Selfie. Am wachsten sei, nicht nur zeitzonenbedingt, der Brite Ratcliffe gewesen. Er war bereits in seinem Büro eingelangt und schrieb an einem Antrag für ein EU-Forschungsprojekt.

Die Auszeichnung ist wie jedes Jahr mit umgerechnet 826.000 Euro dotiert. 2018 erhielten der US-Forscher James Allison und der japanische Wissenschafter Tasuku Honjo den Nobelpreis für Physiologie und Medizin in Anerkennung ihrer Entdeckungen über Immuncheckpoints, die zur modernen Immuntherapie gegen Krebserkrankungen führten.

Mit der Auszeichnung für Medizin startete der Nobelpreis-Reigen. Dienstag und Mittwoch werden die diesjährigen Träger des Physik- und Chemie-Nobelpreises bekannt gegeben. Am Donnerstag folgt die Nennung der Literatur-Nobelpreisträger. Heuer werden ausnahmsweise zwei Autoren ausgezeichnet, da der Preis 2018 nach einem Skandal im Jurygremium ausgesetzt worden war.

Am Freitag folgt der Friedensnobelpreis und am 14. Oktober die von der schwedischen Reichsbank gestiftete Auszeichnung für Wirtschaft. Die Vergabe findet traditionsgemäß am 10. Dezember statt – dem Todestag des Stifters Alfred Nobel.