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...

prof. William KaelinW 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).

prof. Peter J. RatcliffeCo 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.

prof. Gregg SemenzaA 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

 

Laureaci Nagrody Nobla 2019 w dziedzinie fizjologii lub medycyny