Medyczny Nobel za wyłączanie genów

Opracowana przez nich technika wywoływania genetycznych modyfikacji myszy umożliwiła badanie roli poszczególnych genów. W szczególności zaś pozwoliła na analizowanie genetycznych przyczyn nowotworów, chorób układu krążenia czy cukrzycy.

Dzięki tegorocznym noblistom możliwe stało się tworzenie myszy z wyłączonymi genami. Obserwując skutki takiego działania u żywych zwierząt, można sprawdzić, za co dany gen odpowiada.

„W ten sposób można badać niemal wszystkie aspekty fizjologii ssaków” – napisała w uzasadnieniu Komisja Noblowska. Dzięki metodzie opracowanej przez tegorocznych laureatów do dziś stworzono myszy z wyłączonymi ok. 10 tys. genów, czyli przebadano mniej więcej połowę całego genomu tych zwierząt. Stworzono też blisko pół tysiąca zwierzęcych modeli ludzkich chorób.

Udokumentowane badania nad zmodyfikowanymi myszami wyhodowanymi dzięki pracom tegorocznych noblistów pojawiły się zaledwie w 1989 roku. Aby do tego osiągnięcia doprowadzić, konieczne było jednak prowadzenie badań na dwóch polach. Jednym było włączenie odpowiednio spreparowanego odcinka DNA do genomu zwierząt. Drugim – wyhodowanie zwierząt wyposażonych w pożądaną modyfikację.

Pierwszym problemem zajmowali się – niezależnie od siebie – Mario Capecchi i Oliver Smithies. Posłużyli się wnioskami z badań laureata Nagrody Nobla z 1958 roku – Joshui Lederberga. Zauważył on, że między parami chromosomów (w których znajduje się DNA) może dochodzić do wymiany informacji (tzw. rekombinacji homologicznej).

Capecchi i Smithies uznali, że zjawisko to można wykorzystać do wprowadzenia poprawek w DNA. Pierwszemu udało się dowieść, że taka wymiana może zachodzić w komórkach ssaków między DNA dostarczonym z zewnątrz a własnymi chromosomami organizmu. Próbował w ten sposób m.in. naprawić niewłaściwie funkcjonujące geny. Ubiegał się nawet o grant od amerykańskiego National Institutes of Health, ale jego wniosek odrzucono jako słabo udokumentowany. Co ciekawe, podobną strategię zaproponował brytyjskiej Radzie Badań Medycznych Martin Evans. Uznano ją za zbyt ambitną.

Oliver Smithies, manipulując materiałem genetycznym w komórkach ludzkich, usiłował usunąć wady wrodzone. Badania nad rekombinacją prowadził już od lat 60. Jednak powiodło mu się blisko 20 lat później – przełomowe badania opisał w prestiżowym „Nature” w 1985 roku.Ale eksperymenty Mario Capecchi i Olivera Smithiesa miały zasadniczą wadę – z badanych komórek nie mógł powstać organizm dysponujący pożądanymi modyfikacjami DNA. Aby te cechy przekazać, konieczne było wprowadzenie zmian do komórek rozrodczych. I tu z pomocą przyszły wyniki badań Martina Evansa.

Evans początkowo eksperymentował z komórkami nowotworów – potrafiącymi wytwarzać dowolny typ tkanek. Wkrótce naukowiec zorientował się, że znacznie lepsze są – właśnie przez niego odkryte – komórki macierzyste z mysich embrionów. Po pobraniu ich z jednego zarodka badacz wstrzykiwał je innemu, uzyskując w ten sposób zwierzęta, których DNA stanowiło tzw. mozaikę.

W 1986 roku na łamach „Nature” Evans ogłosił, że metoda ta świetnie nadaje się do tworzenia zwierząt transgenicznych.Kolejnym krokiem było przeprowadzenie w komórkach zarodkowych odpowiednich zmian genetycznych (dokonano tego przy użyciu wirusów) i sprawdzenie, czy zmiany te występują u wyhodowanych z tych komórek myszy.

W połowie lat 80. wszystkie niezbędne elementy potrzebne do tworzenia zwierząt z wybitymi genami były już gotowe. Mario Capecchi testował m.in. geny odpowiedzialne za formowanie się ciała myszy, a wyniki tych badań przeniesiono następnie na człowieka. Evans i Smithies zajęli się natomiast jedną z najczęściej występujących u ludzi chorób uwarunkowanych genetycznie – mukowiscydozą.

Wkrótce opracowana przez noblistów metoda pozwoliła stworzyć zwierzęce modele nadciśnienia, miażdżycy, a także wielu rodzajów nowotworów ludzi.

Profesor genetyki i biologii człowieka na Uniwersytecie Stanu Utah w USANobla otrzymał w prezencie – w sobotę profesor Capecchi skończył 70 lat. O tym, że został laureatem, dowiedział się o trzeciej rano, kiedy w swoim domu w amerykańskim Salt Lake City odebrał telefon z informacją. – Zabrzmiało to tak poważnie, że od razu pomyślałem: to musi dziać się naprawdę – zrelacjonował agencji AP. Dodał, że była to fantastyczna niespodzianka.

Capecchi urodził się we Włoszech, w Weronie. Miał dramatyczne dzieciństwo. Na froncie zginął jego ojciec. Matka przebywała w obozie koncentracyjnym. Kilkuletni Mario tułał się po sierocińcach. W 1946 roku wyjechał z matką do USA. Ma amerykańskie obywatelstwo. Na Uniwersytecie Harvarda obronił doktorat z biofizyki. Jego promotorem był James Watson, współodkrywca struktury DNA. W 2001 roku razem z pozostałymi tegorocznymi noblistami otrzymał prestiżową Nagrodę Alberta Laskera – tzw. amerykańskiego Nobla.

Profesor genetyki na Uniwersytecie Karoliny Północnej w Chapel Hill w USA

Najstarszy spośród tegorocznych laureatów. Urodził się 82 lata temu w Halifax w Wielkiej Brytanii. W 1951 roku wyjechał na stałe do Stanów Zjednoczonych. Jest obywatelem USA. – To dość przyjemne uczucie, kiedy po ponad 20 latach badań człowiek zostaje uhonorowany w ten sposób – powiedział agencji AP noblista. Ma nadzieję, że nagroda ułatwi zdobycie funduszy na kolejne badania. Informację o Noblu przyjął jednak bez większej euforii. Nauką zainteresował się w dzieciństwie, po przeczytaniu komiksu, którego bohaterem był wynalazca. Studiował medycynę i biochemię na Uniwersytecie Oxford. Następnie został zatrudniony jako profesor genetyki na amerykańskim Uniwersytecie Wisconsin. Od 1988 roku do dzisiaj pracuje na Uniwersytecie Karoliny Północnej w Chapel Hill. Ma na swoim koncie m.in. Nagrodę Alberta Laskera. W roku 2002 został uhonorowany Nagrodą Wolfa w dziedzinie medycyny, przyznawaną przez Fundację Wolfa w Izraelu.

Profesor genetyki ssaków na Uniwersytecie w Cardiff w Wielkiej Brytanii

Brytyjczyk z urodzenia i wyboru – jako jedyny spośród tegorocznych noblistów nie wyemigrował ze swojej ojczyzny. Urodził się 66 lat temu, 1 stycznia, w Gloucestershire w zachodniej Anglii.Cztery lata temu królowa Elżbieta II uhonorowała Martina Evansa tytułem szlacheckim. O tym, że został laureatem Nobla, dowiedział się w drodze na międzynarodową konferencję. Jak powiedziała jego rzeczniczka, był uradowany. Do 1963 roku studiował na Uniwersytecie Cambridge. Sześć lat później doktoryzował się na Uniwersytecie Londyńskim. Do dzisiaj w naukowym środowisku znany był jako pionier badań nad komórkami macierzystymi. Odkrył je w mysim zarodku. Był kierownikiem School of Biosciences. Jest profesorem genetyki ssaków na Uniwersytecie w Cardiff oraz członkiem Królewskiego Towarzystwa Naukowego. Opublikował 149 prac naukowych.Został wyróżniony amerykańskim Noblem. Żonaty, ma córkę i dwóch synów.

prof. Mariusz Ratajczak, dyrektor Stem Cell Biology Program w James Graham Brown Cancer Center w Louisville w USA

To bardzo zasłużona nagroda. Przyznano ją za opracowanie techniki umożliwiającej zbadanie roli, jaką dany gen pełni w rozwoju i funkcjonowaniu organizmu. W przyszłości mogłaby ona teoretycznie zostać wykorzystana również do korekcji materiału genetycznego człowieka. W wyniku homologicznej rekombinacji można byłoby wymienić zmutowany gen na jego prawidłową kopię.

prof. Wiesław Jędrzejczak krajowy konsultant w dziedzinie hematologii

Za sprawą tegorocznych noblistów naukowcy dostali do ręki potężne narzędzie, dzięki któremu dokonał się ogromny postęp w badaniach. Prace nad zarodkowymi komórkami macierzystymi stanowiły przełomowy moment dla rozwoju medycyny. Do tej pory naukowcy mogli badać mutacje tylko w takich sytuacjach, kiedy zostały one stworzone przez naturę, czyli wystąpiły samoistnie.

prof. Jerzy Nowak, dyrektor Instytutu Genetyki Człowieka PAN w Poznaniu