Nowy numer 50/2018 Archiwum

Noble 2018

Nie pamiętam, czy kiedykolwiek Komitet Noblowski był tak jednomyślny. Przy czym nie chodzi o głosowania w poszczególnych kategoriach, raczej o to, jak dobrze pasują do siebie nagrody w trzech kategoriach nauk ścisłych.

Medycyna i fizjologia, fizyka i chemia. Nagrody z tych dziedzin są przyznawane jako pierwsze w corocznym noblowskim maratonie. Bywa, że wytłumaczyć je łatwo, bywa, że dzięki pracy stojących za nimi uczonych nasze życie jest lepsze, wygodniejsze czy zdrowsze. Czasami nawet nie mamy pojęcia, że na co dzień korzystamy z tego, co laureaci wiele lat temu wynaleźli. Ale nie przypominam sobie, by wszystkie trzy nagrody były tak blisko siebie. Wszystkie one dotyczą szeroko rozumianych nauk medycznych. W przypadku nagrody z dziedziny medycyny i fizjologii nagroda została przyznana uczonym, których prace pozwoliły zmobilizować układ odpornościowy do walki z nowotworami. Troje laureatów z fizyki zostało wyróżnionych za metody takiej modyfikacji laserów (wiązek laserowych), że te mogą służyć do badania m.in. materiałów biologicznych. Dzięki tym metodom lepiej rozumiemy biochemię komórki, a także procesy, które w tej komórce zachodzą. Medycyna i farmacja czerpią z tej wiedzy pełnymi garściami. No i chemia. Tutaj też trzech laureatów. Ci – w wielkim skrócie – wykorzystując mechanizmy ewolucji, modyfikowali enzymy w taki sposób, że te m.in. produkowały leki. Czyli znowu medycyna. Znowu farmacja i znowu zdrowie człowieka.

Medycyna i fizjologia

Jak zmusić czy przekonać nasz system odpornościowy do walki z komórkami nowotworowymi? Nagroda Nobla z medycyny i fizjologii właśnie tego dotyczy. Przyznano ją dwóm badaczom, Jamesowi P. Allisonowi z USA oraz Tasuku Honjo z Japonii.

Allison koncentrował się na badaniach receptorów CTLA-4, które są wbudowane w limfocyty, czyli nasze komórki odpornościowe. Nauczył się w pewnym sensie odblokowywać układ odpornościowy, dzięki czemu staje się on sojusznikiem w walce z komórkami nowotworowymi. To na tym odblokowaniu, a nawet stymulacji, opierają się nowoczesne terapie antynowotworowe. Drugi nagrodzony, Japończyk Tasuku Honjo, badał receptory PD-1 (też wbudowane w limfocyty). I tutaj, przy użyciu odpowiednich leków, udaje się zmobilizować układ odpornościowy do walki z nowotworem.

Dlaczego coś, co powinno nas chronić, czyli nasz układ odpornościowy, w ogóle trzeba aktywować? Układ immunologiczny działa jak sprawnie zarządzana armia. W nocy, w deszczu, kurzu i wojennej zawierusze poszczególne oddziały tej samej armii nie mogą nawzajem się powystrzelać. Służą temu różne systemy zabezpieczeń, w tym dość skomplikowana elektronika. Ludzki organizm działa podobnie. Ma wiele rodzajów zabezpieczeń, które powodują, że swój nie atakuje swojego. I stąd układ immunologiczny (jedno z ramion armii), a konkretnie limfocyty mają „układ hamujący”, który każe im odstąpić od ataku, gdy wróg zostanie rozpoznany jako „swój”. I tu właśnie pojawia się problem. Bo tak jak w prawdziwych armiach, w naszym ciele niektórzy wrogowie maskują się i uchodzą za „swoich”. Komórki nowotworowe są naszymi komórkami, stąd układ odpornościowy nie walczy z nimi tak, jak z „wrogiem zewnętrznym”. Limfocyty – nasi wewnętrzni żołnierze – poradziłyby sobie z nowotworem, ale nie wiedzą, że on jest wrogiem, więc go nie atakują. Tegoroczni nobliści pokazali, że w limfocytach można zablokować system bezpieczeństwa w taki sposób, że układ immunologiczny zacznie walczyć z nowotworem, gdy tylko ten pojawi się w organizmie.

Leki mobilizujące układ immunologiczny nazywane są inhibitorami punktów kontrolnych, bo punktami kontrolnymi nazwano ten układ hamujący atak. Dzięki terapiom opracowanym przez tegorocznych noblistów udaje się skuteczniej leczyć czerniaka (nowotwór skóry) oraz zaawansowane stadia raka płuc i raka nerki. Te terapie są bardzo skuteczne i dostępne także w Polsce. Być może z czasem uda się opracować odpowiednie terapie na wszystkie rodzaje nowotworów. Może w przyszłości rak nie będzie już zabójczą chorobą? Może nasza własna armia nauczy się z nim skutecznie walczyć?

Fizyka

Tegoroczna Nagroda Nobla z fizyki została podzielona na pół. Pierwszą część otrzymał Arthur Ashkin za przełomowe badania w dziedzinie fizyki laserów. Konkretnie chodzi o stworzenie tzw. optycznej pęsety, która może być (i jest!) wykorzystywana w biologii. Ta pęseta to nic innego, jak tylko rodzaj pułapki, jak gdyby pola siłowego, w które można „złapać” niezwykle małe obiekty po to, by móc je badać. Tym „polem siłowym” jest wiązka laserowa, a obiektami, które w ten sposób się bada, są obiekty biologiczne, takie jak np. nici DNA, części błon komórkowych, wirusy czy bakterie. Co bardzo ważne, manipulowanie tymi mikro- czy wręcz nanoobiektami odbywa się bez ich niszczenia. A to warunek niezbędny do prowadzenia na tych obiektach niektórych badań czy obserwacji. Sama pęseta potrafi jednak nie tylko manipulować, ale także przeprowadzać niektóre operacje, takie jak np. przycinanie. Czemu to wszystko ma służyć? W największym skrócie: badaniu procesów biologicznych zachodzących we wnętrzu komórek. Procesów z udziałem białek, DNA czy enzymów.

Drugą połowę nagrody przyznano parze naukowców Donnie Strickland i Gérardowi Mourou za opracowanie metody umożliwiającej generowanie bardzo intensywnych i ultraszybkich pulsów laserowych. To technika dość szeroko stosowana m.in. w okulistyce. Dłuższe pulsy laserowe sporą część swojej energii „pozostawiają” w materiale, na który świecą. To powoduje jego niszczenie. Pulsy krótkie działają jak skalpel. Tną, wiercą, dziurkują bardzo precyzyjnie. Takie właściwości przydają się w wielu działach medycyny, np. w okulistyce, w czasie operacji oka, która musi być bardzo precyzyjna.

Ale szybkie i intensywne pulsy światła laserowego mogą być wykorzystane na wiele innych sposobów. Jednym z nich jest obrazowanie bardzo szybkich procesów, które zachodzą w bardzo małej skali. Dzięki tej technice można przyglądać się naturze w skali pojedynczych cząstek poruszających się w cząsteczkach chemicznych. Te pulsy działają jak lampa błyskowa w ciemnym pomieszczeniu. Im są intensywniejsze, tym lepiej widać maleńkie detale budowy materii, z której i my jesteśmy zbudowani. Im krótszy impuls uda się wygenerować, tym szybsze procesy udaje się „sfotografować”. Z tego narzędzia mogą korzystać naukowcy z wielu dziedzin, m.in. farmaceuci, biolodzy i medycy.

Jedną z laureatek tegorocznej nagrody jest Donna Strick- land. Jest trzecią w historii kobietą nagrodzoną noblem z fizyki. Przed nią były Maria Skłodowska-Curie, która została nagrodzona w 1903 r., oraz Maria Goeppert-Mayer, która dostała nagrodę w 1963 r. za „odkrycia dotyczące struktury powłokowej jądra atomowego”.

Chemia

Tegoroczna Nagroda Nobla z chemii została przyznana trzem naukowcom. Połowę nagrody dostała Frances H. Arnold, a drugą połowę – do podziału – George P. Smith i sir Gregory P. Winter.

Frances H. Arnold – w największym skrócie – nauczyła się „kontrolować” ewolucję enzymów. Działanie swojej metody zaprezentowała już 25 lat temu. Enzymy, którymi się zajmowała laureatka, to białka, które umożliwiają i/lub przyspieszają znane reakcje chemiczne. Ewolucja, która zachodzi – co może w tej metodzie najciekawsze – w laboratoryjnej probówce, jest kierunkowana, czyli sterowana. W laboratorium wykorzystywane są procesy, które mają miejsce także w przyrodzie, i to w każdym żywym organizmie równocześnie. Z tego chaosu Frances H. Arnold udało się jednak wyciągnąć pewne korzyści. Pod wpływem czynników chemicznych naukowcy mutowali wybrany gen, a następnie sprawdzali, co z tej mutacji wyniknęło. Cały proces był powtarzany wielokrotnie. Za każdym razem sprawdzano, selekcjonowano i znowu mutowano. W probówce robiono zatem dokładnie to, co robi sama przyroda. Z jednej strony „produkuje” maksymalnie dużo wersji każdego białka, z drugiej ma mechanizmy, które bezwzględnie pozbywają się wersji nieudanych albo wręcz szkodliwych. To, co w przyrodzie zajmuje jednak miliony, setki milionów, a może nawet miliardy lat, w laboratorium udawało się robić w ciągu dni, tygodni, góra miesięcy. Efekt? Nowe, lepsze leki i nowe biopaliwa. W skrócie: substancje, których natura nie wytworzyła, a nam się to udało dzięki kreatywnemu wykorzystaniu praw natury.

Druga połowa Nagrody Nobla z chemii została przyznana George’owi P. Smithowi i Gregory’emu P. Winterowi. Zajmowali się oni opracowaniem i wykorzystaniem w praktyce specyficznych wirusów zwanych bakteriofagami. Te wirusy są zabójcami bakterii, ale naukowcy wykorzystali je raczej jako nosicieli czy gońców (tzw. wektory). To dzięki tym wirusom udało się opracować bardzo nowoczesne „wersje” przeciwciał, które już dzisiaj wykorzystuje się w medycynie. Co my z tego mamy? Nowoczesne leki. Pierwszy lek stworzony na podstawie prac tegorocznych noblistów z chemii został zarejestrowany w 2002 roku. Dzisiaj dzięki tym pracom mamy leki na artretyzm, stany zapalne jelit i łuszczycę. A to dopiero sam początek rozwoju tej metody.•

« 1 »
oceń artykuł

Ze względów bezpieczeństwa, kiedy korzystasz z możliwości napisania komentarza lub dodania intencji, w logach systemowych zapisuje się Twoje IP. Mają do niego dostęp wyłącznie uprawnieni administratorzy systemu. Administratorem Twoich danych jest Instytut Gość Media, z siedzibą w Katowicach 40-042, ul. Wita Stwosza 11. Szanujemy Twoje dane i chronimy je. Szczegółowe informacje na ten temat oraz i prawa, jakie Ci przysługują, opisaliśmy w Polityce prywatności.

Zamieszczone komentarze są prywatnymi opiniami ich autorów i nie odzwierciedlają poglądów redakcji