Kuigi hapnik on teada-tuntud elu alal hoidmiseks hädavajalik, ei teatud enne teadllaste töid täpselt, kuidas reageerivad rakud keskkonna hapnikutaseme muutustele molekulaarsel tasemel.

Evolutsioonilises plaanis võimaldas leitud mehhanism koloniseerida loomadel väga erinevaid elukeskkondi. Praktilises mõttes võib olla selle paremast mõistmisest kasu mitmel pool meditsiinis. Näiteks raseduse katkemise vältimisel ning mäehaiguse-, aneemia- ja vähiravis.

William Kaelin õpetab Harvardi Ülikooli meditsiini, Peter Ratcliffe on Francis Cricki instituudi kliinilise uuringute osakonna juht ning Greg Semenza on Johns Hopkinsi Ülikooli geneetilise meditsiini professor. Sama rühm pälvis 2016. aastal sama töö eest Albert Laskeri meditsiini alusuuringute auhinna.

BREAKING NEWS:
The 2019 #NobelPrize in Physiology or Medicine has been awarded jointly to William G. Kaelin Jr, Sir Peter J. Ratcliffe and Gregg L. Semenza "for their discoveries of how cells sense and adapt to oxygen availability." pic.twitter.com/6m2LJclOoL

— The Nobel Prize (@NobelPrize) October 7, 2019

Varem oli teada, et hapnikupuuduse peale hakkab tõusma kehas erütropoetiini ehk hormooni EPO tase. See ergutab omakorda hapnikku transportivate punaste vereliblede tootmist. Semenza ja Ratcliffe leidsid reaktsioonist jälgi peaaegu kõigis kudedes peale neerude.

Semenza avastas, et selle taga on valgukompleks HIF. Valgukompleks kinnitus muu hulgas EPO valmistamise eest vastutava geeni lähedale, mõjutades selle avaldumist. Normaalse hapnikutase korral lagundatakse rakus HIF-i kiiresti. Madalama hapnikutaseme korral hakkab selle tase aga rakus tõusma.

Täiendavate uuringutega selgus, et valgukompleks koosneb kahest DNA külge kinnituvast valgust: HIF-1α'st ja ARNT-st.

Kaelin keskendus von Hippel-Lindau sündroomi uurimisele. Haiguslik seisund kergitab teatud tüüpi vähkidesse haigestumise riski, mille taga on mutatsioon geenis VHL. See on osa laiemast kompleksist, mille ülesanne on märgistada hävitamisele minevaid valke. Vigase geeni tulemusel on keha reaktsioon madalale hapnikutasemele oluliselt tugevam.

Selle põhjal sai oletada, et VHL geen ja HIF on omavahel seotud. 2000. aastate alguses leidsidki Kaelin ja Ratcliffe peaaegu samaaegselt, et normaalse hapnikutaseme korral lisatakse HIF-1α'le kahte kohta hüdroksüülrühmi. See võimaldas neid VHL geenil kergemini ära tunda ja sellele järgnevalt hävitada.

Sellest ajast saadik on leitud, et kokku mõjutab hapnikupuudus mehhanismi läbi enam kui 300 geeni tööd.

HIF-1α geeni avaldumise piiramine võiks aidata vähendada vähi võimet kasvatada enda hapniku varustamiseks uusi veresooni. Selle ergutamisega saaks seevastu ravida aneemia ehk verevaeguse all kannatavaid patsiente.

Aastal 2016 ilmunud essees tõdes Kaelin, et suurem osa tema toonastest tulemustest olid tänapäevaste standardite järgi veidrad, esialgsed ja vaevu avaldamist väärivad.

Möödunud aastal läks Nobeli meditsiinipreemia James Allisonile ja Tasuku Honjole, kes leidsid võimaluse, kuidas hävitada vähirakke inimeste enda immuunsüsteemi abil ehk immunoteraapiaga.

Alates 2018. aastast on Nobeli preemia väärtus üheksa miljonit Rootsi krooni (u 832 000 eurot). Lisaks rahalisele auhinnale saavad laureaadid Nobeli bareljeefiga kuldmedali ja diplomi.