Badania nad długowiecznością

Wytyczne leczenia chorób alergicznych

Wytyczne postępowania to opracowane i systematycznie aktualizowane zalecenia, mające ułatwić lekarzom i chorym podejmowanie decyzji zapewniających...

Naświetlanie w Skandynawii

Czy wiesz, że w krajach skandynawskich w okresie zimowym jest zalecane korzystanie z solariów? Ma to zapobiegać objawom depresji wynikających z braku światła dziennego.

Indywidualne Leki

Dokładne poznanie genomu człowieka może pozwolić na projektowanie indywidualnych leków. Takie perspektywy oferuje farmakogenomika - nowe narzędzie...

W tym roku Nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny i fizjologii otrzymało troje amerykańskich uczonych. Doceniono ich wieloletnie badania nad istotą podziału komórek. Mogą one ułatwić walkę z wieloma chorobami oraz wyjaśnić przyczyny i dynamikę procesu starzenia się organizmu.

Polem działania nagrodzonych biologów są telomery, maleńkie części chromosomów. Badacze odkryli, jakie telomery mają znaczenie dla długości życia komórek i co umożliwia im skuteczne działanie.

Telomery – „ochroniarze” chromosomów

Badania nad telomerami trwają od 70 lat. Już w połowie XX w. przypuszczano, że mogą one mieć ogromne znaczenie dla organizmu i że pozbawione telomerów chromosomy mogą nieprawidłowo dzielić się i rozpadać podczas podziału komórki. Punktem wyjścia była wiedza, że w czasie podziału komórek dzielą się również chromosomy. Ze względu na ograniczony zasięg enzymy kopiujące DNA nie są w stanie skopiować całego chromosomu. Teoretycznie oznacza to bezpowrotną utratę części DNA podczas każdego podziału i powolny rozpad chromosomów. Na szczęście komórki mają telomery. W każdej komórce jest ich 92, bo każdy z 46 chromosomów ma po 2 telomery. Znajdują się one na końcach chromosomów i wyglądają jak pętelki. Telomery biorą na siebie cały ciężar podziału – to one się skracają. Zapis genetyczny nowego chromosomu nie zmienia się, ponieważ telomery zbudowane są z nukleotydów, których sekwencja jest zawsze taka sama. Zmienia się tylko fizyczna długość telomerów. Dopiero im bliżej środka chromosomu, tym sekwencje DNA stają się bardziej różnorodne, a nawet unikatowe. Jednak żywotność telomerów też jest ograniczona. Badania wykazały, że wpływ na nią ma wiek komórki i liczba podziałów oraz wiele innych czynników, m.in. styl życia. Dlatego np. u młodych ludzi telomery są dłuższe niż u osób starszych. Gdy telomery stają się zbyt krótkie, większość komórek staje się coraz słabsza, narażona na działanie szkodliwych czynników zewnętrznych, po czym umiera z chwilą osiągnięcia wieku genetycznie zaprogramowanego. Określenie długości telomerów może mieć więc kapitalne znaczenie w prognozowaniu zdrowia i długości życia.

Blaski i cienie telomerazy

Nie wszystkie telomery są jednak bezbronne i całkowicie uzależnione od liczby podziałów komórkowych. Są też takie, które wykazują możliwość regeneracji. Zawdzięczają to telomerazie – enzymowi, którego zadaniem jest ich odbudowa. Telomeraza składa się z białka i RNA. Jeżeli jest aktywna, długość telomerów, mimo podziałów komórki, nie zmienia się, a komórka starzeje się wolniej. Jednak telomeraza nie działa we wszystkich komórkach ciała. Uaktywnia się w komórkach płciowych, macierzystych, limfocytach. Jej niedobór może spowodować np. przedwczesne starzenie lub niedokrwistość. Tam, gdzie jest zbyt mało aktywna, często pojawiają się choroby genetyczne. Mogłoby się wydawać, że przyspieszenie aktywności telomerazy zapewni nam zdrowie na długie lata, nie jest to jednak proste. Działanie telomerazy ma bowiem swoją ciemną stronę. W sprzyjających okolicznościach enzym ten staje się „utrwalaczem” komórek nowotworowych. Jakie to okoliczności – jeszcze nie odkryto. Dziś wiadomo tylko, że decydujący jest moment, w którym telomeraza się uaktywnia. Jeżeli dzieje się to przed aktywacją onkogenu, pełni ona funkcję ochronną. Gdy onkogen jest już aktywowany, działanie telomerazy sprzyja rozwojowi zmian nowotworowych. Naukowcy wciąż prowadzą intensywne badania nad możliwościami obniżenia aktywności telomerazy w takich wypadkach. Na razie hamowanie aktywności telomerazy obejmuje również zdrowe komórki, w których jej działanie jest jak najbardziej pożądane. Dlatego obecnie aktywność telomerazy traktowana jest jedynie jako wyznacznik stopnia zaawansowania zmian nowotworowych – daje możliwość prognoz. Nie zmienia to faktu, że dzięki trójce nagrodzonych biologów nauka jest coraz bliższa pokonania raka.

Kim są nobliści

Jack W. Szostak

Ma polskie korzenie, ponieważ jego dziadkowie pochodzili z Polski, natomiast on urodził się w Londynie. Jest profesorem biologii i genetyki w Harvard Medical School. Wspólnie z Elizabeth Blackburn odkrył, że bez telomerów cząsteczki DNA w chromosomach także podlegają wpływowi podziału komórkowego i że to przyspiesza starzenie się komórek.

Elizabeth H. Blackburn

Jest jednym z najbardziej zasłużonych badaczy telomerów na świecie. Urodziła się, wychowała i skończyła studia w Australii, ale już doktorat obroniła w Anglii, na Uniwersytecie Cambridge. Potem przeniosła się do USA. Od prawie 20 lat jest profesorem biologii i fizjologii na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Francisco.

Carol W. Greider

Zamiłowanie do biologii to u niej kwestia genów – jej matka też była biolożką. Pochodzi z Kalifornii. Jest profesorem biologii w Johns Hopkins University School of Medicine w Baltimore. Jako doktorantka pod opieką Elizabeth Blackburn w 1984 r. odkryła telomerazę. Badaniom tego enzymu i telomerów poświęciła się całkowicie. Udowodniła, że istnieje wzajemna zależność między długością telomerów i wiekiem komórek. Odkryła też aktywność telomerazy w komórkach nowotworowych.

Kobiety i Nagroda Nobla

W historii nagrody przyznawanej od 1901 r. niewiele było noblistek w dziedzinie nauki. Do tego roku zdobyło ją jedynie 14 kobiet, a wśród nich Maria Skłodowska-Curie (w 1903 r. i 1911 r.) oraz Irena Joliot-Curie (w 1935 r.). Rok 2009 jest pod tym względem wyjątkowy – mamy aż trzy noblistki! Po raz pierwszy uhonorowano dwie kobiety w dziedzinie medycyny i fizjologii (E. Blackburn i C. Greider). Po raz pierwszy również kobieta – Amerykanka Elinor Ostrom (wspólnie z Oliverem E. Williamsonem) – została laureatką Nagrody Nobla w dziedzinie ekonomii.

lek. med. Agnieszka Szumska-Olczak

„Farmacja i ja”, grudzień 2009