Medycyna i zdrowie

Medyczny Nobel za badania nad procesem starzenia się

BEW
Nagrodę podzieliło między siebie troje badaczy, którzy opisali kluczowy dla życia mechanizm genetyczny komórki
Amerykanie Elizabeth H. Blackburn, Carol W. Greider i Jack W. Szostak odkryli, w jaki sposób żywe organizmy chronią przed uszkodzeniem swoje chromosomy zawierające kod genetyczny. "To fundamentalny mechanizm w komórce, którego odkrycie pozwala lepiej zrozumieć niektóre choroby i przyspieszy prace nad potencjalnymi nowymi terapiami" – głosi komunikat Komisji Noblowskiej.
Naukowcy otrzymają 10 mln szwedzkich koron (ok. 1,42 mln dolarów), które podzielą po równo między siebie. Jak podkreśla komisja, pierwszy raz w historii wśród badaczy uhonorowanych medycznym Noblem znalazły się dwie panie. Badania Amerykanów mają bezpośrednie przełożenie na tworzenie nowych leków. Opisywany przez nich mechanizm ulega bowiem zakłóceniu w komórkach nowotworowych. Odgrywa również rolę w procesie starzenia się komórek.
"Nagroda w dziedzinie fizjologii lub medycyny trafi do trójki naukowców, którzy rozwikłali wielką zagadkę biologii: w jaki sposób chromosomy są w całości kopiowane w procesie podziału komórki i jak są chronione przed uszkodzeniami. Laureaci dowiedli, że rozwiązanie znajduje się na końcach chromosomów – w telomerach, oraz w enzymie, który je tworzy – telomerazie". [srodtytul]Skuwka w genach[/srodtytul] Cóż to takiego, te telomery? Porównuje się je ze skuwkami na końcach sznurówek – ramionach chromosomów zawierających nici DNA. Za każdym razem, gdy nici DNA się rozsznurowują, aby się powielić, skuwki nieznacznie się skracają. Jest to zatem rodzaj biologicznego zegara odliczającego podziały komórki. Gdy telomery stają się za krótkie, aby chronić chromosomy, następuje starzenie się i obumieranie komórek. Telomery chronią także końce chromosomów przed uszkodzeniami, nie pozwalają im łączyć się ze sobą, a także umożliwiają całkowite powielenie nici DNA. Nazwę telomery ("części końcowe") ukuł w 1939 roku Hermann Muller, który na kilkanaście lat przed odkryciem struktury DNA przez Watsona i Cricka dowiódł, że chronią one końce chromosomów przed zniszczeniem. W latach 40. Barbara McClintock uznała, że skuwki chronią także chromosomy przed sklejaniem się ze sobą. Zarówno Muller (w 1948 r.), jak i McClintock (w 1983 r.) otrzymali medyczne Noble. Gdy w drugiej połowie XX wieku naukowcy zaczęli rozumieć, w jaki sposób przebiega kopiowanie genów, pojawił się nowy problem. Przy każdej takiej operacji teoretycznie powinna być opuszczana końcowa część materiału genetycznego. Dzięki telomerom tak się jednak nie dzieje. Organizmy potrafią zachować równowagę między skracaniem telomerów i przyspieszonym starzeniem się a niekończącymi się podziałami cechującymi nowotwory. [srodtytul]Enzym nieśmiertelności[/srodtytul] Właśnie ten mechanizm rozszyfrowali tegoroczni laureaci. Elizabeth Blackburn, badając jednokomórkowe orzęski, zauważyła, że na końcach ich chromosomów powtarza się pewna sekwencja DNA. W tym samym czasie Szostak, pracując nad DNA drożdży, nie mógł się uporać z pozornie odległym problemem – wszczepiane do komórek drożdży minichromosomy ulegały błyskawicznemu rozpadowi. Postanowili połączyć siły i przeprowadzić eksperyment z dwoma gatunkami. Minichromosomy drożdży Szostaka wyposażyli w sekwencje DNA odkryte przez Blackburn. Udało się – materiał genetyczny się nie rozpadał, a badacze dowiedzieli się, że działa tu nieznany mechanizm. Tworzenie telomerowych skuwek badała także doktorantka Blackburn – Carol Greider. W Boże Narodzenie 1984 roku Greider zauważyła, że w procesie budowania telomerów bierze udział nieznany enzym. Udało się go wyizolować i oczyścić – okazało się, że zawiera przepis na dokładnie tę samą sekwencję DNA, która występuje w zakończeniach chromosomów. Greider i Blackburn nazwały nowy enzym telomerazą. Kolejne eksperymenty dowiodły, że pozwala ona na skopiowanie całego materiału genetycznego zapisanego w chromosomach, bez opuszczania ostatniej części. Od tej chwili było już z górki. Szostak i Blackburn sprawdzili, że zarówno u drożdży, jak i orzęsków skracanie telomerów prowadzi do przyspieszonego starzenia. Greider eksperymentująca z ludzkimi komórkami odkryła zaś, że telomeraza może ten proces starzenia opóźniać. Gdy pojawiły się wyniki badań trojga tegorocznych Noblistów, naukowcy byli przekonani, że skracanie telomerów jest przyczyną starzenia się nie tylko pojedynczych komórek, ale całego organizmu. "Proces starzenia się okazał się bardziej złożony i teraz sądzimy, że wpływa na niego wiele innych czynników" – czytamy w komunikacie Komisji Noblowskiej. [srodtytul]Sposób na raka?[/srodtytul] Ale skuwki i budujący je enzym stały się doskonałym celem w medycynie. Podwyższona aktywność telomerazy to jeden ze znaków rozpoznawczych komórek rakowych. Gdyby udało się zahamować jej działanie, mielibyśmy skuteczny lek przeciw 90 proc. odmian nowotworów. Wadliwe działanie telomerazy leży również u podstaw innych chorób – m.in. wrodzonej niedokrwistości aplastycznej, której przyczyną jest niedostateczna produkcja komórek w szpiku, a także niektórych chorób skóry i płuc. [ramka]Jak działają telomery – strażnicy materiału genetycznego Cały genom jest zapisany w mających postać nici cząsteczkach DNA. Są one mocno zwinięte, tworząc chromosomy. Telomery chronią nici DNA przed uszkodzeniem i pozwalają na bezpieczne ich powielanie – ustalili laureaci tegorocznej Nagrody Nobla w dziedzinie medycyny lub fizjologii. Enzym o nazwie telomeraza umożliwia budowanie telomerów. [/ramka] [ramka]Jak umierają komórki i organizmy Od telomerów zależy życie komórki albo jej śmierć – wyjaśnia prof. Barbara Tudek z Wydziału Biologii UW. Odkrycie mechanizmu działania telomerazy w istotny sposób zmieniło oblicze biotechnologii i biologii molekularnej. Ich wykorzystanie umożliwia prowadzenie badań na liniach komórkowych. Normalne komórki dzielą się bowiem tylko kilkadziesiąt razy, a potem umierają albo podlegają transformacji nowotworowej. Wykorzystując telomerazę, możemy komórki unieśmiertelnić i dzięki temu swobodnie badać procesy fizjologiczne bądź chorobowe w nich zachodzące. To podstawowe narzędzie do badań procesów biochemicznych zachodzących w komórce. Przez pewien czas wydawało się też, że telomeraza może być bardzo dobrym celem terapeutycznym, ze względu na jej wzmożoną aktywność w komórkach nowotworowych. Naukowcy myśleli, że jeśli znajdą inhibitory tego enzymu i go zablokują, to zwalczą też nowotwory. Takich badań prowadzono bardzo dużo i znaleziono wiele różnych inhibitorów. Niestety okazało się, że poza telomerazą komórki mogą jeszcze inaczej przedłużać sobie chromosomy – na drodze rekombinacji. I okazało się, że opracowane leki nie są skuteczne, bo komórki potrafią obejść ich działanie. Istnieje teoria na temat roli telomerazy w utrzymaniu całej populacji i procesie starzenia. Zakłada, iż organizm już od momentu wydania potomstwa zmierza do śmierci, aby zostawić miejsce dla nowej generacji. Funkcją telomerazy i telomerów jest więc utrzymywanie komórki przy życiu. Ale, w dużym uproszczeniu, można orzec, iż jednocześnie przyczyniają się one do eliminacji pojedynczych komórek, a następnie eliminacji całego organizmu z populacji. Pojawiające się z wiekiem wyciszenie telomerazy służy temu, żebyśmy mogli odejść i zostawić miejsce młodszym pokoleniom.[/ramka]
Źródło: Rzeczpospolita

REDAKCJA POLECA

NAJNOWSZE Z RP.PL