Nagroda Nobla 2019: fizjologia lub medycyna
Most great discoveries start with
an unexpected result and a receptive mind
Większość wielkich odkryć zaczyna się
nieoczekiwanym wynikiem i podatnym umysłem
William Kaelin
Październik to nie tylko spadające liście, czas przeszukiwania szaf celem odnalezienia rękawiczek i szalika oraz sezon na dynie. W kręgach naukowych to miesiąc gorączkowego obstawiania nazwisk i czekania na wieści ze Sztokholmu. Od 1901 roku wręczane są bowiem nagrody Nobla w kategorii medycyny i fizjologii, do tej pory przyznane 109 razy w sumie 216 naukowcom. Wszyscy czekają, kto otrzyma je w tym roku. Dla większości z nas czekania na informację w mediach, ale dla kilkorga ludzi na świecie: na telefon od Thomasa Perlmanna, sekretarza Komitetu Noblowskiego...
W tym roku było kilku głównych „kandydatów”, między innymi zespół odpowiedzialny za technikę edycji genów znaną jako CRISPr oraz naukowcy pracujący nad optogenetyką (zespoły te mają potencjalnie również szanse w kategorii Nobla chemicznego). Inne grupy wymieniane jako kandydaci to naukowcy badający mikrobiom człowieka (czyli wszystkie mikroorganizmy żyjące na i w nas: bakterie, wirusy i grzyby) oraz odkrywcy genów BRAC1 i BRAC2, których mutacje zwiększają ryzyko raka piersi i które obecnie są standardowo badane. 7 paździerkina 2019 r. telefon zadzwonił u Williama G. Kaelin Jra (Uniwersytet Harwardzki), Sir Petera J. Ratcliffe'a (Instytut Francisa Cricka w Londynie) i Gregga L. Semenzy (Uniwersytet Harwardzki) "za ich odkrycie jak komórki wykrywają i adaptują się do dostępności tlenu".
W uzasadnieniu decyzji Komitet podkreślił, że mimo elementarnej wiedzy, że tlen jest nam niezbędny do życia, długo nie były znane mechanizmy molekularne tłumaczące, w jaki sposób komórki dostosowują się do zbyt niskich lub wysokich stężeń tlenu. I to właśnie dzięki tegorocznym laureatom wiemy, jak zmienia się aktywność genów w odpowiedzi na zmienne stężenia tego pierwiastka. Ich odkrycie wpłynęło na zrozumienie wielu procesów fizjologicznych – gojenia się ran, choroby wysokościowej czy rozwoju płodu. Oczywiście odkrycie to przyczyniło się również do odkrycia leków na anemię, chorób serca i płuc, symulujących w organizmie efekt zmniejszonego stężenia tlenu (by pobudzić produkcje czerwonych krwinek) oraz do lepszego zrozumienia, w jaki sposób rozwijający się nowotwór buduje nowe naczynia krwionośne i jak można mu w tym przeszkodzić - potencjalnie prowadząc do nowych terapii. Mechanizm adaptacji komórek do zmiennego poziomu tlenu pomógł tez zwierzętom w kolonizacji różnych środowisk (habitatów).
Co zatem się dzieje, kiedy znajdujemy się w sytuacji zbyt małej ilości tlenu, np. w czasie wspinaczki wysokogórskiej? Część komórek przestaje przechodzić podział komórkowy, tworzy się więcej naczyń krwionośnych (co jest szczególnie ważne w przypadku rozwijającego się płodu lub nowotworu) oraz przyspiesza proces gojenia się ran i odbudowy naskórka. Rośnie również stężenie hormonu erytropoetyny (EPO), co powoduje zwiększenie produkcji czerwonych krwinek, które rozprowadzają tlen po organizmie. Tegoroczni laureaci znaleźli odpowiedź na pytanie jak to się dzieje – przy spadającym poziomie tlenu rośnie poziom kompleksu białkowego HIF (od Hypoxia-inducible factors, czyli czynniki indukowane hipoksją), ponieważ nie jest on tak szybko degradowany jak w sytuacji dostępności tlenu – tlen jest jednym z substratów procesu degradacji HIF. Kompleks HIF następnie wiąże się z DNA w pobliżu ponad 100 genów mogących pomóc w przeżyciu w tych trudnych warunkach stresu komórkowego, takich jak enzymy glikolizy (odpowiedzialne za produkcję ATP - organicznego związku chemicznego będącego głównym nośnikiem energii w komórkach białkowych - w warunkach beztlenowych), czynnik wzrostu śródbłonka naczyniowego (VEGF, wspierający rozwój naczyń krwionośnych), a także gen kodujący EPO. Dzieje się tak, ponieważ HIF wiąże się z rejonami promotorów tych genów zawierającymi sekwencję A/GCGTG.
A co sami laureaci sądzą o swoim odkryciu? Oczywiście podkreślają, że to efekt ciężkiej pracy, ale wspominają też, że publikacje opisujące ich odkrycie nie miałyby możliwości ukazać się obecnie w prasie specjalistycznej, ponieważ byłyby uznane za "wstępne, błahe i ledwo nadające się do publikacji", mogłyby się również spodziewać krytyki z powodu braku jasnego opisu procesu i eksperymentów na zwierzętach. Tegoroczni laureaci opublikowali już swoje selfie po usłyszeniu werdyktu. W tym Sir Peter Radcliffe, który nawet nie zrobił przerwy na świętowanie, ponieważ jest zajęty pisaniem kolejnego wniosku grantowego (wszyscy naukowcy znający proces aplikowania o granty łączą się w bólu). Zapewne będzie mógł teraz poprawić sekcję opisującą swoje osiągnięcia, dodając Nagrodę Nobla.
Czy tegoroczni laureaci odebrali telefon ze Sztokholmu? W historii nagrody było kilka osób które tego nie zrobiły: Martina Chalfie, laureata z 2010 roku nie obudził dzwonek telefonu, więc przespał wiadomość o swoim sukcesie. Alice Murano, laureatka w 2013 r. wiadomość odsłuchała z sekretarki. May-Britt Moser, laureatka nagrody w 2014 r., przyznała, że miała opory przed podniesieniem słuchawki, ponieważ była zajęta i nie rozpoznała numeru... Wszyscy trzej tegoroczni laureaci nagrody z dziedziny fizjologii i medycyny telefony odebrali, choć Komitet Noblowski nie miał numeru do Kaelina, zatem o jego sukcesie dowiedziała się najpierw... siostra, obudzona i poproszona o numer do brata.
Gratulujemy i czekamy na kolejne ogłoszenia w kolejnych dziedzinach - czeka nas emocjonujący tydzień.
dr Karolina Mirowska, Centrum Nauki i Techniki EC1 w Łodzi