14 listopada 2016

Nobel za „samozjadanie”

Ze względu na ogromny majątek i liczne podróże Wiktor Hugo nazywał go „najbogatszym wagabundą Europy”. Był autorem kilkuset wynalazków, w tym najbardziej wybuchowego, dzięki któremu zarobił miliony – dynamitu. Ufundowana przez niego nagroda jest marzeniem każdego naukowca i pisarza. Od śmierci Alfreda Nobla 120 lat temu zaszczytu otrzymania złotego medalu z jego wizerunkiem dostąpiły 874 osoby oraz 26 organizacji.

Zagadka: w jakiej rodzinie z polskimi korzeniami aż pięciu osobom przyznano tę najważniejszą naukową nagrodę? – Dwie dla matki, jedna dla ojca, jedna dla siostry i szwagra oraz jedna dla męża. Tylko mnie się nie udało – wspominała po latach z uśmiechem humanistka Eva Curie, córka Marii Skłodowskiej-Curie.

Tegoroczną Nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny i fizjologii otrzymał Japończyk Yoshinori Ohsumi za odkrycia dotyczące mechanizmów autofagii, czyli „samozjadania” (z języka greckiego: „auto” – „samo”, „phagein” – „jeść”). Dzięki wieloletniej, żmudnej pracy 71-letniego naukowca z Tokyo Institute of Technology wiemy dziś, jak nasze komórki pozbywają się „odpadów”, odzyskując przy tym materiał budulcowy i zdobywając energię niezbędną do przetrwania okresów głodu i stresu. To taki „kanibalizm wewnątrzkomórkowy”, bez którego nie byłby możliwy również rozwój i różnicowanie się komórek od poziomu zarodka aż do stadium dojrzałego organizmu. Czy ktokolwiek mógł wcześniej przypuszczać, że w dobie dynamicznego rozwoju takich dziedzin medycyny jak genetyka czy immunologia Nagrodę Nobla dostanie naukowiec prowadzący badania nad prostymi, jednokomórkowymi grzybami? Ale zacznijmy od początku.

Yoshinori Ohsumi przyszedł na świat 9 lutego 1945 r. w Fukuoka w Japonii. Jego ojciec był inżynierem, profesorem na uniwersytecie Kyushu, ale młodego Yoshinori bardziej niż technika fascynowały nauki przyrodnicze. Zaczął od studiowania chemii na uniwersytecie w Tokio. Potem była biologia molekularna i badania nad bakteriami E. coli, a także nad… sztucznym zapłodnieniem u myszy (na Uniwersytecie Rockefellera w USA). I tu pojawia się polski akcent. W czasie pobytu w Stanach Zjednoczonych Yoshinori Ohsumi dołączył do zespołu Mike’a  Jazwinskiego, z którym prowadził badania nad duplikacją DNA w komórkach drożdży. Po powrocie do Japonii już samodzielnie kontynuował obserwacje tych niezwykłych organizmów. W serwisie naukowym Polskiej Agencji Prasowej czytamy: „Na początku lat 90. XX w. pod mikroskopem optycznym zaobserwował, jak w zgłodniałych komórkach drożdży uruchamiane są mechanizmy pomagające przetrwać. Wykorzystywane są wtedy obumarłe lub uszkodzone elementy własnej struktury, bez których organizmy te mogą się obejść (ich strawienie pomaga przetrwać)”. Fakt, że w komórkach może występować zjawisko „kanibalizmu”, a więc zjadania własnych części składowych (np. uszkodzonych białek, a nawet całych organelli), naukowcy zaobserwowali już w latach 60. ubiegłego wieku. Jednak dopiero przełomowe doświadczenia, które na początku lat 90. XX w. Yoshinori Ohsumi przeprowadził właśnie na zwykłych drożdżach piekarskich, pozwoliły uchylić rąbka tajemnicy. Dzięki zaburzaniu procesu autofagii Japończykowi udało się poznać mechanizmy tego ważnego zjawiska oraz zidentyfikować geny, które odpowiadają za jego regulację. Później naukowiec udowodnił, że podobne procesy zachodzą także w naszych, ludzkich komórkach. Jakie praktyczne znaczenie dla medycyny mają odkrycia dokonane przez Yoshinori Ohsumi? Wyjaśnia to prof. Magdalena M. Rost-Roszkowska z Katedry Histologii i Embriologii Zwierząt Uniwersytetu Śląskiego w wywiadzie udzielonym serwisowi „Nauka i Zdrowie”: „Autofagia jest procesem, w którym w komórce, przy udziale tzw. lizosomów, dochodzi do trawienia uszkodzonych lub degenerujących struktur komórkowych czy związków, takich jak białka. Uszkodzone fragmenty lub organelle mogą doprowadzić komórkę do śmierci. Jeśli zostaną unieszkodliwione – a więc strawione na drodze autofagii – komórki przeżyją i nie zostanie wywołany na przykład stan zapalny w narządzie czy tkance”. W niektórych sytuacjach autofagia może prowadzić do obumarcia komórki, „jeśli będzie zachodziła na tyle intensywnie, że uruchomiony zostanie automatycznie jeden z typów śmierci komórkowej (np. nekroza lub apoptoza)” – dodaje badaczka z Katowic. Zaburzenie „samozjadania” może przyczynić się do rozwoju wielu groźnych schorzeń, np. choroby Alzheimera, choroby Parkinsona, cukrzycy typu 2 oraz chorób nowotworowych. Z drugiej strony odpowiednia ingerencja w ten proces może być wykorzystana jako skuteczny element terapii przeciwnowotworowych.

Dr Ewa Totoń z Katedry Chemii Klinicznej i Diagnostyki Molekularnej Uniwersytetu Medycznego im. Karola Marcinkowskiego w Poznaniu prowadzi badania nad regulacją autofagii w komórkach nowotworowych glejaka wielopostaciowego. Chodzi dokładniej o działanie kinazy białkowej C epsilon. Ten należący do transferaz enzym, jako jedyny spośród 12 kinaz białkowych C, ma onkogenny charakter. – Zaobserwowaliśmy, że modulacja ekspresji onkogennej kinazy białkowej C epsilon powoduje zahamowanie procesu autofagii. Jeśli w komórce nowotworowej zahamujemy ten proces, to nie otrzyma ona substancji odżywczych, co może zaburzyć jej dalszy rozwój – wyjaśnia dr Totoń. Inne badania dotyczące zjawiska „samozjadania” wewnątrzkomórkowego prowadzą naukowcy pracujący pod kierunkiem dr hab. Małgorzaty Gajewskiej ze Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie. Obiektem ich zainteresowania jest gruczoł piersiowy i jego przebudowa w okresie cyklu laktacyjnego. Polskim autorytetem w dziedzinie badań nad autofagią (m.in. w przypadku raka piersi) jest prof. Tomasz Motyl, kierownik Katedry Nauk Fizjologicznych SGGW, autor wielu prac publikowanych na łamach takich czasopism naukowych jak „Apoptosis”, „Autophagy” czy „European Journal of Cell Biology”. Na koniec wróćmy do skromnego biologa z Tokio. Wiadomość o przyznaniu Nagrody Nobla (poza prestiżem jest to kwota 8 mln koron szwedzkich, czyli około 850 tys. euro) zastała japońskiego badacza w laboratorium. Szczerze zaskoczony Yoshinori Ohsumi poradził młodym naukowcom, aby w wyborze kierunku swoich badań nie kierowali się wyłącznie popularnością danej dziedziny, licząc na wysoką liczbę cytowań. O wytrwałości i pionierskim charakterze odkryć dokonanych przez tegorocznego laureata Nagrody Nobla świadczy fakt, że kiedy młody Japończyk zaczynał swoje badania nad autofagią, mógł przeczytać jedynie około 20 prac na ten temat. Obecnie jest już ich ponad 5 tys. W wywiadzie udzielonym „Nobel Media” Yoshinori Ohsumi przyznał jednak z uśmiechem, że „w tej dziedzinie wciąż jest więcej pytań niż odpowiedzi”. ■

Jarosław Kosiaty

W czasie pisania artykułu korzystałem z informacji zamieszczonych na oficjalnej stronie Nagrody Nobla (www.nobelprize.org) oraz w serwisie Polskiej Agencji Prasowej „Nauka i Zdrowie” (nauka.pap.com.pl).

Forum dyskusyjne - napisz komentarz

Musisz się zalogować, aby móc dodać komentarz.

Archiwum

Okręgowa Izba Lekarska w Warszawie im. prof. Jana Nielubowicza