Na początku października Komitet Noblowski podsumował prace za rok 2016 w różnych obszarach działalności człowieka, które przyniosły największe korzyści i wyłonił nominowanych do Nagrody Nobla.
Można dowolnie podchodzić do tej nagrody sceptycznie, wątpić w obiektywność wyboru laureatów, kwestionować wartość teorii i zalet zgłaszanych do nominacji… To wszystko oczywiście ma miejsce... No powiedz mi, jaką wartość ma nagroda pokojowa przyznana na przykład Michaiłowi Gorbaczowowi w 1990 roku... lub podobna nagroda, która w 2009 roku wywołała jeszcze większy hałas wśród Amerykanów Prezydent Barack Obama o pokój na planecie :)?
nagrody Nobla
A w tym roku 2016 nie obyło się bez krytyki i dyskusji nowych laureatów, na przykład świat niejednoznacznie przyjął przyznanie nagrody w dziedzinie literatury, która trafiła do amerykańskiego piosenkarza rockowego Boba Dylana za wiersze do piosenek, a piosenkarz sam jeszcze bardziej dwuznacznie zareagował na nagrodę, reagując na uroczystość wręczenia nagród dopiero dwa tygodnie później…
Jednak niezależnie od naszej filisterskiej opinii, jest to wysoki poziom nagroda uznawana jest za najbardziej prestiżową nagroda w świecie naukowym, istnieje od ponad stu lat, ma na swoim koncie setki nagród i wielomilionowy fundusz nagród.
Fundacja Nobla powstała w 1900 roku po śmierci spadkodawcy Alfred nobel- wybitny szwedzki naukowiec, akademik, doktor, wynalazca dynamitu, humanista, działacz pokojowy i tak dalej...
Rosja plasuje się na liście nagrodzonych 7 miejsce, ma historię nagród 23 laureatów Nagrody Nobla Lub 19 nagród(są grupowe). Ostatnim Rosjaninem, któremu przyznano to wysokie wyróżnienie, był Witalij Ginzburg w 2010 roku za swoje odkrycia z zakresu fizyki.
Tak więc nagrody za rok 2016 są podzielone, nagrody zostaną wręczone w Sztokholmie, całkowita wielkość funduszu cały czas się zmienia i wielkość nagrody odpowiednio się zmienia.
Nagroda Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny za rok 2016
Niewielu zwykłych ludzi, dalekich od nauki, zagłębia się w istotę teorii i odkryć naukowych zasługujących na szczególne uznanie. A ja jestem jednym z nich :-) . Ale dzisiaj chcę bardziej szczegółowo omówić jedną z tegorocznych nagród. Dlaczego medycyna i fizjologia? Tak, to proste, jednym z najbardziej intensywnych działów mojego bloga jest „Być zdrowym”, ponieważ zainteresowała mnie twórczość Japończyków i trochę zrozumiałam jej istotę. Myślę, że artykuł zainteresuje osoby dbające o zdrowy tryb życia.
Czyli zdobywca Nagrody Nobla w tej dziedzinie fizjologia i medycyna na rok 2016 został 71-letnim Japończykiem Yoshinori Ohsumi Yoshinori Ohsumi jest biologiem molekularnym na Politechnice Tokijskiej. Tematem jego pracy jest „Odkrycie mechanizmów autofagii”.
Autofagia w tłumaczeniu z języka greckiego „samozjadanie” lub „samozjadanie” to mechanizm przetwarzania i recyklingu niepotrzebnych, zużytych części komórki, za co odpowiedzialna jest sama komórka. Krótko mówiąc, komórka zjada sama siebie. Autofagia jest nieodłączną cechą wszystkich żywych organizmów, w tym ludzi.
Sam proces jest znany od dawna. Badania naukowca prowadzone jeszcze w latach 90. XX wieku ujawniły i pozwoliły nie tylko szczegółowo zrozumieć znaczenie procesu autofagii dla wielu procesów fizjologicznych zachodzących wewnątrz żywego organizmu, w szczególności podczas adaptacji do głodu, reakcji na infekcję, ale także także w celu zidentyfikowania genów wyzwalających ten proces.
Jak przebiega proces oczyszczania organizmu? I tak jak my sprzątamy śmieci w domu, tylko automatycznie: komórki pakują wszystkie niepotrzebne śmieci i toksyny do specjalnych „pojemników” – autofagosomów – a następnie przenoszą je do lizosomów. To tutaj trawione są niepotrzebne białka i uszkodzone elementy wewnątrzkomórkowe oraz uwalniane jest paliwo, które służy do odżywienia komórek i budowy nowych. To takie proste!
Ale co jest najciekawsze w tym badaniu: autofagia rozpoczyna się szybciej i przebiega z większą siłą w przypadkach, gdy organizm doświadcza stresu, a zwłaszcza podczas POSTU.
Odkrycie noblisty dowodzi, że post religijny, a nawet okresowy, ograniczony głód nadal są korzystne dla żywego organizmu. Oba te procesy stymulują autofagię, oczyszczając organizm, odciążają narządy trawienne, oszczędzając w ten sposób przed przedwczesnym starzeniem.
Nieprawidłowości w procesach autofagii prowadzą do chorób takich jak choroba Parkinsona, cukrzyca, a nawet nowotwory. Lekarze szukają sposobów na walkę z nimi za pomocą leków. A może po prostu nie musisz się bać poddać swojego organizmu postom prozdrowotnym, stymulując w ten sposób procesy odnowy w komórkach? Przynajmniej okazjonalnie...
Praca naukowca po raz kolejny potwierdziła, jak zadziwiająco subtelny i mądry jest nasz organizm oraz jak dalece nie poznaliśmy wszystkich procesów w nim zachodzących…
Japoński naukowiec wraz z innymi laureatami odbierze w Sztokholmie zasłużoną nagrodę w wysokości ośmiu milionów koron szwedzkich (932 tys. dolarów) 10 grudnia, w dzień śmierci Alfreda Nobla. I myślę, że jest to w pełni zasłużone...
Byłeś choć trochę zainteresowany? Jak się czujesz z takimi wnioskami Japończyków? Czy czynią cię szczęśliwym?
Historia Nagrody Nobla jest bardzo długa. Spróbuję to krótko opowiedzieć.
Alfred Nobel pozostawił testament, w którym oficjalnie potwierdził chęć zainwestowania wszystkich swoich oszczędności (około 33 233 792 koron szwedzkich) w rozwój i wspieranie nauki. W rzeczywistości był to główny katalizator XX wieku, który przyczynił się do rozwoju współczesnych hipotez naukowych.
Alfred Nobel miał plan, niesamowity plan, który wyszedł na jaw dopiero po otwarciu jego testamentu w styczniu 1897 roku. Pierwsza część zawierała zwykłe instrukcje dotyczące takiego przypadku. Ale po tych akapitach były inne, które mówiły:
"Cały mój majątek ruchomy i nieruchomy musi zostać przez moich wykonawców zamieniony na płynne aktywa, a zgromadzony w ten sposób kapitał musi zostać ulokowany w wiarygodnym banku. Środki te będą należeć do funduszu, który corocznie będzie przekazywał z nich dochody w formie premii tym, którzy w ciągu ostatniego roku wnieśli najbardziej znaczący wkład w naukę, literaturę lub pokój i których działalność przyniosła ludzkości największe dobro. Nagrody za osiągnięcia w dziedzinie chemii i fizyki przyznaje Szwedzka Akademia Nauk, Nagroda za osiągnięcia w dziedzinie fizjologii i medycyny - Karolinska Institutet, Nagrodę Literacką Akademii Sztokholmskiej, Nagrodę Pokojową przyznaną przez pięcioosobową komisję powołaną przez norweski Storting. Moim ostatnim życzeniem jest, aby nagrody zostały przyznane najbardziej zasłużonym kandydatom, niezależnie od tego, czy są Skandynawami, czy nie. Paryż, 27 listopada 1895”
Administratorzy instytutów są wybierani przez niektóre organizacje. Każdy członek administracji objęty jest tajemnicą do czasu dyskusji. Może należeć do dowolnej narodowości. W sumie jest piętnastu administratorów Nagrody Nobla, po trzech na każdą nagrodę. Powołuje radę administracyjną. Przewodniczący i wiceprzewodniczący tej rady są mianowani odpowiednio przez króla Szwecji.
Każdy, kto zgłosi swoją kandydaturę, zostanie zdyskwalifikowany. Kandydata w swojej dziedzinie może zgłosić poprzedni laureat nagrody, organizacja odpowiedzialna za wręczenie nagrody lub osoba zgłaszająca nagrodę w sposób bezstronny. Prawo nominowania swojego kandydata mają także rektorzy uczelni, towarzystw literackich i naukowych, niektórych międzynarodowych organizacji parlamentarnych, naukowcy pracujący na dużych uniwersytetach, a nawet członkowie rządów. Tutaj jednak trzeba wyjaśnić: swojego kandydata mogą nominować jedynie znane osoby i duże organizacje. Ważne jest, aby kandydat nie miał z nimi nic wspólnego.
Organizacje te, które mogą wydawać się zbyt sztywne, są doskonałym dowodem nieufności Nobla do ludzkich słabości.
Majątek Nobla, obejmujący majątek o wartości ponad trzydziestu milionów koron, został podzielony na dwie części. Pierwszy – 28 milionów koron – stał się głównym funduszem nagrody. Za pozostałe pieniądze zakupiono dla Fundacji Nobla budynek, w którym nadal się mieści, ponadto środki z tych pieniędzy przeznaczono na fundusz organizacyjny każdej nagrody oraz kwoty na wydatki dla organizacji wchodzących w skład Fundacji Nobla.
kogo komisja.
Od 1958 roku Fundacja Nobla inwestuje w obligacje, nieruchomości i akcje. Istnieją pewne ograniczenia dotyczące inwestowania za granicą. Reformy te wynikały z konieczności ochrony kapitału przed inflacją, co w naszych czasach ma ogromne znaczenie.
Przyjrzyjmy się kilku interesującym przykładom wręczania nagród w całej historii.
Alexander Fleming.
Alexander Fleming otrzymał nagrodę za odkrycie penicyliny i jej działania leczniczego w różnych chorobach zakaźnych. Szczęśliwy wypadek - odkrycie penicyliny przez Fleminga - był wynikiem splotu okoliczności tak niewiarygodnych, że prawie nie można w nie uwierzyć, a prasa otrzymała sensacyjną historię, która mogła pobudzić wyobraźnię każdej osoby. Moim zdaniem wniósł nieoceniony wkład (tak, myślę, że wszyscy się ze mną zgodzą, że naukowcy tacy jak Fleming nigdy nie zostaną zapomniani, a ich odkrycia zawsze będą nas niewidocznie chronić). Wszyscy wiemy, że rola penicyliny w medycynie jest trudna do przecenienia. Lek ten uratował życie wielu ludziom (m.in. podczas wojny, gdzie tysiące ludzi zmarło na choroby zakaźne).
Howard W. FLORY. Nagroda Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny, 1945
Howard Florey otrzymał nagrodę za odkrycie penicyliny i jej leczniczego działania na różne choroby zakaźne. Penicylina odkryta przez Fleminga była chemicznie niestabilna i można ją było uzyskać tylko w małych ilościach. Flory kierował badaniami nad lekiem. Dzięki ogromnym alokacjom przeznaczonym na projekt uruchomił produkcję penicyliny w USA.
Ilja MECZNIKOW. Nagroda Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny, 1908
Rosyjski naukowiec Ilya Mechnikov otrzymał nagrodę za pracę nad odpornością. Najważniejszy wkład Miecznikowa w naukę miał charakter metodologiczny: celem naukowca było zbadanie „odporności na choroby zakaźne z punktu widzenia fizjologii komórkowej”. Imię Miecznikowa jest kojarzone z popularną komercyjną metodą wytwarzania kefiru. Oczywiście odkrycie M. było wielkie i bardzo pożyteczne, swoimi dziełami położył podwaliny pod wiele kolejnych odkryć.
Iwan Pawłow. Nagroda Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny, 1904
Iwan Pawłow otrzymał nagrodę za pracę nad fizjologią trawienia. Eksperymenty dotyczące układu trawiennego doprowadziły do odkrycia odruchów warunkowych. Umiejętności Pawłowa w chirurgii nie miały sobie równych. Był tak dobry w posługiwaniu się obiema rękami, że nigdy nie było wiadomo, której ręki użyje jako następnej.
Kamil GOLGI. Nagroda Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny, 1906
W uznaniu jego pracy nad strukturą układu nerwowego Camillo Golgi otrzymał nagrodę. Golgi sklasyfikował typy neuronów i dokonał wielu odkryć na temat struktury poszczególnych komórek i układu nerwowego jako całości. Rozpoznano aparat Golgiego, cienką sieć splecionych ze sobą włókien w komórkach nerwowych, i uważa się, że bierze on udział w modyfikacji i wydzielaniu białek. Ten wyjątkowy naukowiec jest znany każdemu, kto badał strukturę komórek. Łącznie ze mną i całą naszą klasą.
Georg BEKESHI. Nagroda Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny, 1961
Fizyk Georg Bekesi badał membrany aparatów telefonicznych, które w przeciwieństwie do błony bębenkowej zniekształcają wibracje dźwiękowe. W związku z tym zaczął badać właściwości fizyczne narządów słuchu. Po odtworzeniu pełnego obrazu biomechaniki ślimaka, współcześni otochirurdzy mają możliwość wszczepiania sztucznych błon bębenkowych i kosteczek słuchowych. Ta praca Bekeshiego została nagrodzona. Odkrycia te nabierają szczególnej aktualności w naszych czasach, kiedy technologia komputerowa rozwinęła się do niewiarygodnych rozmiarów, a problem implantacji przenosi się na jakościowo inny poziom. Dzięki swoim odkryciom umożliwił to wielu ludzie, żeby znowu usłyszeli.
Emila von BERINGA. Nagroda Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny, 1901
Za prace nad serumterapią, głównie pod kątem jej zastosowania w leczeniu błonicy, które otworzyły nowe ścieżki w naukach medycznych i oddały w ręce lekarzy zwycięską broń przeciwko chorobom i śmierci, Emil von Behring został uhonorowany nagrodą. Podczas I wojny światowej szczepionka przeciw tężcowi stworzona przez Beringa uratowała życie wielu niemieckim żołnierzom.To były oczywiście tylko podstawy medycyny. Ale chyba nikt nie wątpi, że to odkrycie dało wiele dla rozwoju medycyny i w ogóle całej ludzkości. Jego imię na zawsze pozostanie wyryte w historii ludzkości.
George W. BEADLE. Nagroda Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny, 1958
Nagrodę otrzymał George Beadle za odkrycia dotyczące roli genów w określonych procesach biochemicznych. Eksperymenty wykazały, że za syntezę określonych substancji komórkowych odpowiadają określone geny. Metody laboratoryjne opracowane przez George'a Beadle'a i Edwarda Tathama okazały się przydatne w zwiększaniu farmakologicznej produkcji penicyliny, ważnej substancji wytwarzanej przez specjalne grzyby. O istnieniu wspomnianej penicyliny i jej znaczeniu wie zapewne każdy, dlatego rola odkrycia tych naukowców jest nieoceniona we współczesnym społeczeństwie.
W 2016 roku Komitet Noblowski przyznał Nagrodę w dziedzinie fizjologii lub medycyny japońskiemu naukowcowi Yoshinori Ohsumi za odkrycie autofagii i rozszyfrowanie jej mechanizmu molekularnego. Autofagia to proces przetwarzania zużytych organelli i kompleksów białkowych; jest ważny nie tylko dla ekonomicznego zarządzania gospodarką komórkową, ale także dla odnowy struktury komórkowej. Rozszyfrowanie biochemii tego procesu i jego podstaw genetycznych zakłada możliwość monitorowania i zarządzania całym procesem i jego poszczególnymi etapami. Daje to badaczom oczywiste perspektywy podstawowe i stosowane.
Nauka pędzi do przodu w tak niesamowitym tempie, że niespecjalista nie ma czasu uświadomić sobie wagi odkrycia, a Nagroda Nobla została już za nie przyznana. W latach 80. ubiegłego wieku w podręcznikach biologii w dziale poświęconym budowie komórki można było dowiedzieć się m.in. o lizosomach – pęcherzykach błonowych wypełnionych wewnątrz enzymami. Enzymy te mają na celu rozbicie różnych dużych cząsteczek biologicznych na mniejsze bloki (należy zauważyć, że w tamtym czasie nasz nauczyciel biologii nie wiedział jeszcze, po co potrzebne są lizosomy). Odkrył je Christian de Duve, za co w 1974 roku otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny.
Christian de Duve i jego współpracownicy oddzielili lizosomy i peroksysomy od innych organelli komórkowych, stosując nową wówczas metodę – wirowanie, które umożliwia sortowanie cząstek według masy. Lizosomy są obecnie szeroko stosowane w medycynie. Na przykład ich właściwości stanowią podstawę do ukierunkowanego dostarczania leków do uszkodzonych komórek i tkanek: lek molekularny zostaje umieszczony wewnątrz lizosomu ze względu na różnicę kwasowości wewnątrz i na zewnątrz niego, a następnie lizosom, wyposażony w określone znaczniki, zostaje wysłany do dotkniętej tkanki.
Lizosomy są masowe ze względu na charakter swojego działania - rozbijają wszelkie cząsteczki i kompleksy molekularne na części składowe. Węższymi „specjalistami” są proteasomy, których zadaniem jest wyłącznie rozkład białek (patrz: „Elementy”, 11.05.2010). Trudno przecenić ich rolę w gospodarce komórkowej: monitorują przeterminowane enzymy i w razie potrzeby niszczą je. Okres ten, jak wiemy, jest określony bardzo precyzyjnie – dokładnie tyle, ile komórka wykonuje określone zadanie. Gdyby enzymy po jej zakończeniu nie uległy zniszczeniu, wówczas trwająca synteza byłaby trudna do zatrzymania na czas.
Proteasomy są obecne we wszystkich komórkach bez wyjątku, nawet w tych bez lizosomów. Rolę proteasomów i biochemiczny mechanizm ich działania badali Aaron Ciechanover, Avram Gershko i Irwin Rose na przełomie lat 70. i 80. XX wieku. Odkryli, że proteasomy rozpoznają i niszczą białka oznaczone białkiem ubikwityną. Reakcja wiązania z ubikwityną kosztuje ATP. W 2004 roku ci trzej naukowcy otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie chemii za badania nad degradacją białek zależną od ubikwityny. W 2010 roku, przeglądając program nauczania dla uzdolnionych angielskich dzieci, zauważyłem serię czarnych kropek na obrazie struktury komórkowej, którą oznaczono jako proteasomy. Jednak nauczycielka tej szkoły nie potrafiła wyjaśnić uczniom, co to jest i do czego służą te tajemnicze proteasomy. Nie było już więcej pytań dotyczących lizosomów na tym zdjęciu.
Już na początku badań lizosomów zauważono, że niektóre z nich zawierają części organelli komórkowych. Oznacza to, że w lizosomach rozkładane są na części nie tylko duże cząsteczki, ale także części samej komórki. Proces trawienia własnych struktur komórkowych nazywa się autofagią – czyli „zjadaniem siebie”. W jaki sposób części organelli komórkowych dostają się do lizosomu zawierającego hydrolazy? Zagadnienie to zaczęto badać już w latach 80. XX wieku, kiedy badano strukturę i funkcje lizosomów i autofagosomów w komórkach ssaków. On i jego koledzy wykazali, że autofagosomy pojawiają się masowo w komórkach, jeśli są hodowane w pożywce o niskiej zawartości składników odżywczych. W związku z tym pojawiła się hipoteza, że autofagosomy powstają, gdy potrzebne jest zapasowe źródło pożywienia - białka i tłuszcze wchodzące w skład dodatkowych organelli. Jak powstają te autofagosomy, czy są potrzebne jako źródło dodatkowego pożywienia lub do innych celów komórkowych, w jaki sposób lizosomy znajdują je do trawienia? Na te wszystkie pytania na początku lat 90. nie było odpowiedzi.
Podejmując niezależne badania, Ohsumi skupił swoje wysiłki na badaniu autofagosomów drożdży. Argumentował, że autofagia musi być konserwatywnym mechanizmem komórkowym, dlatego wygodniej jest ją badać na prostych (stosunkowo) i wygodnych obiektach laboratoryjnych.
U drożdży autofagosomy znajdują się wewnątrz wakuoli i tam ulegają rozpadowi. Ich utylizacją zajmują się różne enzymy proteinazy. Jeśli proteinazy w komórce są wadliwe, autofagosomy gromadzą się wewnątrz wakuoli i nie rozpuszczają się. Osumi wykorzystał tę właściwość do wytworzenia kultury drożdży ze zwiększoną liczbą autofagosomów. Hodował kultury drożdży na kiepskich podłożach – w tym przypadku autofagosomy pojawiają się w dużych ilościach, dostarczając zapas pożywienia głodującej komórce. Ale w jego hodowlach wykorzystano zmutowane komórki z niedziałającymi proteinazami. W rezultacie komórki szybko zgromadziły masę autofagosomów w wakuolach.
Autofagosomy, jak wynika z jego obserwacji, otoczone są jednowarstwowymi błonami, wewnątrz których może znajdować się bardzo różnorodna zawartość: rybosomy, mitochondria, granulki lipidów i glikogenu. Dodając lub usuwając inhibitory proteaz do hodowli komórek niezmutowanych, możliwe jest zwiększenie lub zmniejszenie liczby autofagosomów. W tych eksperymentach wykazano, że ciała komórkowe są trawione przez enzymy proteinazy.
Bardzo szybko, bo w ciągu zaledwie roku, metodą mutacji losowych Ohsumi zidentyfikował 13–15 genów (APG1–15) i odpowiadających im produktów białkowych biorących udział w tworzeniu autofagosomów (M. Tsukada, Y. Ohsumi, 1993. Izolacja i charakterystyka genów mutanty z defektem autofagii Saccharomyces cerevisiae). Spośród kolonii komórek z wadliwą aktywnością proteinazy wybrał pod mikroskopem te, które nie zawierały autofagosomów. Następnie hodując je oddzielnie, dowiedział się, które geny zostały uszkodzone. Rozszyfrowanie, w pierwszym przybliżeniu, molekularnego mechanizmu działania tych genów zajęło jego grupie kolejne pięć lat.
Można było dowiedzieć się, jak działa ta kaskada, w jakiej kolejności i w jaki sposób te białka wiążą się ze sobą, tak że w rezultacie powstaje autofagosom. Do roku 2000 obraz powstawania błon wokół uszkodzonych organelli, które należy poddać recyklingowi, stał się wyraźniejszy. Pojedyncza błona lipidowa zaczyna się rozciągać wokół tych organelli, stopniowo je otaczając, aż końce błony zbliżą się do siebie i połączą, tworząc podwójną błonę autofagosomu. Pęcherzyk ten jest następnie transportowany do lizosomu i łączy się z nim.
W procesie tworzenia błony biorą udział białka APG, których analogi Yoshinori Ohsumi i jego współpracownicy odkryli u ssaków.
Dzięki pracy Ohsumiego zobaczyliśmy cały proces autofagii w dynamice. Punktem wyjścia badań Osumiego był prosty fakt obecności tajemniczych małych ciałek w komórkach. Teraz badacze mają możliwość, choć hipotetyczną, kontrolowania całego procesu autofagii.
Autofagia jest niezbędna do normalnego funkcjonowania komórki, ponieważ komórka musi być w stanie nie tylko odnowić swoją gospodarkę biochemiczną i architektoniczną, ale także wykorzystać niepotrzebne rzeczy. W komórce znajdują się tysiące zużytych rybosomów i mitochondriów, białek błonowych, zużytych kompleksów molekularnych - to wszystko trzeba ekonomicznie przetworzyć i ponownie wprowadzić do obiegu. Jest to rodzaj recyklingu komórkowego. Proces ten nie tylko zapewnia pewne oszczędności, ale także zapobiega szybkiemu starzeniu się komórek. Upośledzona autofagia komórkowa u człowieka prowadzi do rozwoju choroby Parkinsona, cukrzycy typu II, nowotworów i niektórych zaburzeń charakterystycznych dla podeszłego wieku. Sterowanie procesem autofagii komórkowej ma oczywiście ogromne perspektywy, zarówno zasadnicze, jak i aplikacyjne.
W 2017 roku laureaci Nagrody Nobla w dziedzinie medycyny odkryli mechanizm zegara biologicznego, który bezpośrednio wpływa na zdrowie organizmu. Naukowcom nie tylko udało się wyjaśnić, jak to wszystko się dzieje, ale także udowodnili, że częste zaburzenia tych rytmów prowadzą do zwiększonego ryzyka chorób.
Dziś strona opowie nie tylko o tym ważnym odkryciu, ale także przypomni innych naukowców, których odkrycia w medycynie wywróciły świat do góry nogami. Jeśli wcześniej nie interesowałeś się Nagrodą Nobla, to dziś zrozumiesz, jak jej odkrycia wpłynęły na jakość Twojego życia!
Laureaci Nagrody Nobla w dziedzinie medycyny 2017 – co odkryli?
Jeffrey Hall, Michael Rosbash i Michael Young byli w stanie wyjaśnić mechanizm zegara biologicznego. Grupa naukowców odkryła dokładnie, w jaki sposób rośliny, zwierzęta i ludzie przystosowują się do cyklicznych zmian nocy i dnia.
Okazało się, że tzw. rytmy dobowe regulowane są przez geny miesiączkowe. W nocy kodują białka w komórkach, które są zużywane w ciągu dnia.
Zegar biologiczny odpowiada za szereg procesów zachodzących w organizmie – poziom hormonów, procesy metaboliczne, sen i temperaturę ciała. Jeśli środowisko zewnętrzne nie odpowiada rytmom wewnętrznym, wówczas doświadczamy pogorszenia samopoczucia. Jeśli zdarza się to często, ryzyko choroby wzrasta.
Zegar biologiczny wpływa bezpośrednio na funkcjonowanie organizmu. Jeżeli ich rytm nie pokrywa się z obecnym otoczeniem, to nie tylko czujemy się gorzej, ale zwiększa się ryzyko wystąpienia niektórych chorób.
Laureaci Nagrody Nobla w dziedzinie medycyny: 10 najważniejszych odkryć
Odkrycia medyczne nie tylko dostarczają naukowcom nowych informacji, ale także pomagają poprawić życie człowieka, zachować zdrowie oraz pomóc pokonać choroby i epidemie. Nagroda Nobla przyznawana jest od 1901 roku – przez ponad sto lat dokonano wielu odkryć. Na stronie internetowej nagrody można znaleźć swego rodzaju ocenę osobowości naukowców i wyników ich prac naukowych. Oczywiście nie można powiedzieć, że jedno odkrycie medyczne jest mniej ważne od drugiego.
1. Franciszka Cricka- ten brytyjski naukowiec otrzymał w 1962 roku nagrodę za swoje szczegółowe badania Struktury DNA. Udało mu się także odkryć znaczenie kwasów nukleinowych w przekazywaniu informacji z pokolenia na pokolenie.
3. Karla Landsteinera- immunolog, który w 1930 roku odkrył, że ludzkość ma kilka grup krwi. Dzięki temu transfuzja krwi stała się bezpieczną i powszechną praktyką w medycynie i uratowała życie wielu ludzi.
4. Ty Ty Ty- kobieta ta otrzymała w 2015 roku nagrodę za opracowanie nowych, skuteczniejszych metod leczenia malaria. Odkryła lek wytwarzany z piołunu. Nawiasem mówiąc, to Tu Youyou została pierwszą kobietą w Chinach, która otrzymała Nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny.
5. Severo Ochoa- otrzymał Nagrodę Nobla za odkrycie mechanizmów biologicznej syntezy DNA i RNA. Stało się to w 1959 roku.
6. Yoshinori Ohsumi- ci naukowcy odkryli mechanizmy autofagii. Japończycy otrzymali nagrodę w 2016 roku.
7. Roberta Kocha- prawdopodobnie jeden z najsłynniejszych laureatów Nagrody Nobla. Ten mikrobiolog odkrył prątki gruźlicy, Vibrio cholerae i wąglika w 1905 roku. Odkrycie umożliwiło rozpoczęcie walki z tymi niebezpiecznymi chorobami, na które co roku umierało wiele osób.
8. Jamesa Deweya- amerykański biolog, który we współpracy z dwoma kolegami odkrył strukturę DNG. Stało się to w 1952 roku.
9. Iwan Pawłow- pierwszy laureat z Rosji, wybitny fizjolog, który w 1904 roku otrzymał nagrodę za rewolucyjną pracę nad fizjologią trawienia.
10. Alexander Fleming- ten wybitny bakteriolog z Wielkiej Brytanii odkrył penicylinę. Stało się to w 1945 roku i radykalnie zmieniło bieg historii.
Każda z tych wybitnych postaci przyczyniła się do rozwoju medycyny. Chyba nie można tego mierzyć korzyściami materialnymi czy przyznanymi tytułami. Jednak ci laureaci Nagrody Nobla dzięki swoim odkryciom na zawsze pozostaną w historii ludzkości!
Iwan Pawłow, Robert Koch, Ronald Ross i inni naukowcy – wszyscy dokonali ważnych odkryć w dziedzinie medycyny, które pomogły uratować życie wielu ludzi. To dzięki ich pracy mamy teraz możliwość otrzymania realnej pomocy w szpitalach i przychodniach, nie cierpimy na epidemie, a potrafimy leczyć różne groźne choroby.
Laureaci Nagrody Nobla w dziedzinie medycyny to wybitni ludzie, których odkrycia pomogły uratować życie setkom tysięcy osób. To dzięki ich wysiłkom mamy teraz możliwość leczenia nawet najbardziej skomplikowanych chorób. Poziom medycyny znacznie się podniósł w ciągu zaledwie jednego stulecia, w którym dokonano co najmniej kilkunastu ważnych odkryć dla ludzkości. Jednak każdy naukowiec, który został nominowany do nagrody, zasługuje już na szacunek. To dzięki takim ludziom możemy na długo zachować zdrowie i pełnię sił! A ile ważnych odkryć jeszcze przed nami!
W 2018 roku Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny zdobyło dwóch naukowców z różnych części świata – James Ellison z USA i Tasuku Honjo z Japonii – którzy niezależnie odkryli i zbadali to samo zjawisko. Odkryli dwa różne punkty kontrolne – mechanizmy, dzięki którym organizm hamuje aktywność limfocytów T, komórek odpornościowych zabójców. Jeśli te mechanizmy zostaną zablokowane, limfocyty T zostaną „uwolnione” i wysłane do walki z komórkami nowotworowymi. Nazywa się to immunoterapią nowotworów i jest stosowana w klinikach od kilku lat.
Komitet Noblowski kocha immunologów: co najmniej jedna na dziesięć nagród z fizjologii lub medycyny przyznawana jest za teoretyczne prace immunologiczne. W tym samym roku zaczęliśmy rozmawiać o praktycznych osiągnięciach. Laureaci Nagrody Nobla 2018 zostali docenieni nie tyle za odkrycia teoretyczne, ile za konsekwencje tych odkryć, które już od sześciu lat pomagają pacjentom chorym na raka w walce z nowotworami.
Ogólna zasada interakcji układu odpornościowego z nowotworami jest następująca. W wyniku mutacji komórki nowotworowe wytwarzają białka różniące się od „normalnych” białek, do których organizm jest przyzwyczajony. Dlatego limfocyty T reagują na nie jak na ciała obce. Pomagają im w tym komórki dendrytyczne - komórki szpiegowskie pełzające po tkankach organizmu (nawiasem mówiąc, za ich odkrycie otrzymali Nagrodę Nobla w 2011 roku). Absorbują wszystkie unoszące się w powietrzu białka, rozkładają je i wyświetlają powstałe fragmenty na swojej powierzchni jako część kompleksu białkowego MHC II (głównego kompleksu zgodności tkankowej, więcej szczegółów można znaleźć w artykule: Klacze określają, czy zajść w ciążę, czy nie, zgodnie z główny kompleks zgodności tkankowej… ich sąsiada, „Elements”, 15.01.2018). Z takim bagażem komórki dendrytyczne wysyłane są do najbliższego węzła chłonnego, gdzie pokazują (prezentują) limfocytom T te fragmenty wychwyconych białek. Jeśli limfocyt T zabójca (limfocyt cytotoksyczny lub limfocyt zabójca) rozpoznaje te białka antygenowe za pomocą swojego receptora, wówczas zostaje aktywowany i zaczyna się namnażać, tworząc klony. Następnie komórki klonów rozpraszają się po całym organizmie w poszukiwaniu komórek docelowych. Na powierzchni każdej komórki organizmu znajdują się kompleksy białkowe MHC I, w których zwisają fragmenty białek wewnątrzkomórkowych. Komórka T zabójca szuka cząsteczki MHC I z docelowym antygenem, który może rozpoznać za pomocą swojego receptora. Gdy tylko nastąpi rozpoznanie, zabójczy limfocyt T zabija komórkę docelową, robiąc dziury w jej błonie i rozpoczynając w niej apoptozę (program śmierci).
Ale ten mechanizm nie zawsze działa skutecznie. Guz to heterogenny układ komórek, który na różne sposoby unika układu odpornościowego (przeczytaj o jednej z niedawno odkrytych metod w aktualnościach Komórki nowotworowe zwiększają swoją różnorodność poprzez połączenie się z komórkami odpornościowymi, „Elementy”, 14.09.2018) . Niektóre komórki nowotworowe ukrywają białka MHC przed swoją powierzchnią, inne niszczą wadliwe białka, a jeszcze inne wydzielają substancje tłumiące układ odpornościowy. Im „bardziej wściekły” guz, tym mniejsza szansa, że układ odpornościowy sobie z nim poradzi.
Klasyczne metody walki z nowotworem obejmują różne sposoby zabijania jego komórek. Ale jak odróżnić komórki nowotworowe od zdrowych? Zwykle stosuje się kryteria „aktywnego podziału” (komórki nowotworowe dzielą się znacznie intensywniej niż większość zdrowych komórek organizmu, a temu celowi służy radioterapia, która uszkadza DNA i zapobiega podziałom) lub „odporność na apoptozę” (chemioterapia pomaga zwalczać Ten). Zabieg ten wpływa na wiele zdrowych komórek, takich jak komórki macierzyste, i nie ma wpływu na nieaktywne komórki nowotworowe, takie jak komórki uśpione (patrz: „Elementy”, 06.10.2016). Dlatego obecnie często polegają na immunoterapii, czyli aktywacji własnej odporności pacjenta, ponieważ układ odpornościowy lepiej odróżnia komórkę nowotworową od zdrowej niż leki zewnętrzne. Możesz aktywować swój układ odpornościowy na różne sposoby. Można na przykład pobrać kawałek guza, wytworzyć przeciwciała przeciwko jego białkom i wprowadzić je do organizmu, aby układ odpornościowy mógł lepiej „zobaczyć” guz. Lub weź komórki odpornościowe i „trenuj” je w rozpoznawaniu określonych białek. Ale w tym roku Nagroda Nobla zostanie przyznana za zupełnie inny mechanizm – za usunięcie blokady z zabójczych limfocytów T.
Kiedy zaczynała się ta historia, nikt nie myślał o immunoterapii. Naukowcy próbowali rozwikłać zasadę interakcji pomiędzy komórkami T i komórkami dendrytycznymi. Po bliższym zbadaniu okazuje się, że w ich „komunikację” biorą udział nie tylko MHC II z białkiem antygenowym i receptorem komórek T. Obok nich na powierzchni komórek znajdują się inne cząsteczki, które również biorą udział w interakcji. Cała ta struktura – wiele białek na błonach, które łączą się ze sobą, gdy spotykają się dwie komórki – nazywana jest synapsą immunologiczną (patrz Synapsa immunologiczna). Ta synapsa obejmuje na przykład cząsteczki kostymulujące (patrz Kostymulacja) - te same, które wysyłają sygnał do zabójców T, aby aktywowali się i wyruszyli na poszukiwanie wroga. Jako pierwsze odkryto je: receptor CD28 na powierzchni komórki T i jego ligand B7 (CD80) na powierzchni komórki dendrytycznej (ryc. 4).
James Ellison i Tasuku Honjo niezależnie odkryli dwa kolejne możliwe elementy synapsy odpornościowej – dwie cząsteczki hamujące. Ellison pracował nad odkrytą w 1987 roku cząsteczką CTLA-4 (antygen cytotoksycznych limfocytów T-4, patrz: J.-F. Brunet i in., 1987. Nowy członek nadrodziny immunoglobulin - CTLA-4). Początkowo sądzono, że jest to kolejny kostymulator, ponieważ pojawia się tylko na aktywowanych limfocytach T. Zasługą Ellisona jest to, że zasugerował, że jest odwrotnie: CTLA-4 pojawia się na aktywowanych komórkach specjalnie po to, aby można je było zatrzymać! (M. F. Krummel, J. P. Allison, 1995. CD28 i CTLA-4 mają przeciwny wpływ na odpowiedź komórek T na stymulację). Następnie okazało się, że CTLA-4 ma podobną strukturę do CD28 i może również wiązać się z B7 na powierzchni komórek dendrytycznych, a nawet silniej niż CD28. Oznacza to, że na każdej aktywowanej komórce T znajduje się cząsteczka hamująca, która konkuruje z cząsteczką aktywującą o odebranie sygnału. A ponieważ synapsa immunologiczna zawiera wiele cząsteczek, o wyniku decyduje stosunek sygnałów – ile cząsteczek CD28 i CTLA-4 było w stanie skontaktować się z B7. W zależności od tego komórka T albo kontynuuje pracę, albo zawiesza się i nie może nikogo atakować.
Tasuku Honjo odkrył na powierzchni komórek T kolejną cząsteczkę – PD-1 (jej nazwa jest skrótem od zaprogramowanej śmierci), która wiąże się z ligandem PD-L1 na powierzchni komórek dendrytycznych (Y. Ishida i in., 1992. Induced ekspresja PD-1, nowego członka nadrodziny genów immunoglobulin, po zaprogramowanej śmierci komórki). Okazało się, że u myszy pozbawionych genu PD-1 (pozbawionego odpowiedniego białka) rozwija się coś podobnego do tocznia rumieniowatego układowego. Jest to choroba autoimmunologiczna, czyli stan, w którym komórki odpornościowe atakują normalne cząsteczki organizmu. Dlatego Honjo doszedł do wniosku, że PD-1 działa również jako bloker, powstrzymując agresję autoimmunologiczną (ryc. 5). Jest to kolejny przejaw ważnej zasady biologicznej: za każdym razem, gdy rozpoczyna się proces fizjologiczny, równolegle rozpoczyna się proces przeciwny (na przykład układ krzepnięcia i antykoagulacji krwi), aby uniknąć „przekroczenia planu”, co może być szkodliwe dla organizmu.
Obie cząsteczki blokujące – CTLA-4 i PD-1 – oraz odpowiadające im szlaki sygnałowe nazwano immunologicznymi punktami kontrolnymi. punkt kontrolny- punkt kontrolny, patrz Punkt kontrolny odporności). Najwyraźniej jest to analogia do punktów kontrolnych cyklu komórkowego (patrz Punkt kontrolny cyklu komórkowego) – momentów, w których komórka „podejmuje decyzję”, czy może dalej się dzielić, czy też niektóre jej elementy ulegną znacznemu uszkodzeniu.
Ale na tym historia się nie zakończyła. Obaj naukowcy postanowili znaleźć zastosowanie dla nowo odkrytych cząsteczek. Pomysł polegał na tym, że mogliby aktywować komórki odpornościowe, gdyby zablokowali blokery. To prawda, że reakcje autoimmunologiczne będą nieuchronnie skutkiem ubocznym (jak to ma miejsce obecnie u pacjentów leczonych inhibitorami punktów kontrolnych), ale pomoże to pokonać guz. Naukowcy zaproponowali blokowanie blokerów za pomocą przeciwciał: wiążąc się z CTLA-4 i PD-1, zamykają je mechanicznie i uniemożliwiają interakcję z B7 i PD-L1, podczas gdy limfocyt T nie otrzymuje sygnałów hamujących (ryc. 6).
Od odkrycia punktów kontrolnych do zatwierdzenia leków opartych na ich inhibitorach minęło co najmniej 15 lat. Obecnie stosuje się sześć takich leków: jeden bloker CTLA-4 i pięć blokerów PD-1. Dlaczego blokery PD-1 okazały się skuteczniejsze? Faktem jest, że wiele komórek nowotworowych ma również na swojej powierzchni PD-L1, który blokuje aktywność limfocytów T. Zatem CTLA-4 ogólnie aktywuje limfocyty T zabójcze, podczas gdy PD-L1 działa bardziej specyficznie na nowotwory. Nieco mniej powikłań jest w przypadku blokerów PD-1.
Nowoczesne metody immunoterapii niestety nie są jeszcze panaceum. Po pierwsze, inhibitory punktów kontrolnych nadal nie zapewniają 100% przeżycia pacjenta. Po drugie, nie działają na wszystkie nowotwory. Po trzecie, ich skuteczność zależy od genotypu pacjenta: im bardziej zróżnicowane są jego cząsteczki MHC, tym większa szansa powodzenia (na temat różnorodności białek MHC patrz: Różnorodność białek zgodności tkankowej zwiększa sukces reprodukcyjny u samców gajówki i zmniejsza go u samic”, Elementy”, 29.08.2018). Niemniej jednak okazała się piękną historią o tym, jak teoretyczne odkrycie najpierw zmienia nasze rozumienie interakcji komórek odpornościowych, a następnie rodzi leki, które można zastosować w klinice.
A laureaci Nagrody Nobla mają nad czym dalej pracować. Dokładne mechanizmy działania inhibitorów punktów kontrolnych nadal nie są w pełni poznane. Na przykład w przypadku CTLA-4 nadal nie jest jasne, z którymi komórkami lek blokujący oddziałuje: z samymi komórkami T-killer, czy z komórkami dendrytycznymi, czy nawet z komórkami T-regulacyjnymi - populacją limfocytów T odpowiedzialne za tłumienie odpowiedzi immunologicznej. Dlatego ta historia tak naprawdę jeszcze się nie skończyła.
Polina Losewa
