Виталий Бабенко – МЛЕЧНЫЙ ПУТЬ №1, 2013 (4) (страница 54)

Рассмотрим достижения естественных наук (биологии, химии, физики), которые получили признание Нобелевского комитета в 2012 году.

Лауреатами Нобелевской премии в области физиологии и медицины в 2012 году стали британский ученый Джон Гердон и японский исследователь Синъя Яманака за «открытие возможности перепрограммирования зрелых клеток в плюрипотентные».

Джон Гердон родился 2 октября 1933 года в Великобритании. После обучения в Итонском колледже он поступил в колледж Крайст-Черч Оксфордского университета , где вначале изучал антиковедение , но впоследствии переключился на зоологию . Его диссертация на соискание степени PhD была посвящена трансплантации ядер клеток шпорцевых лягушек . Научную деятельность Гердон продолжил в Калифорнийском технологическом институте . В 1962–1971 годах он работал на кафедре зоологии Оксфордского университета . В 1971–1983 годах Гердон работал в Лаборатории молекулярной биологии Кембриджского университета . С 1983 года по настоящее время он является сотрудником кафедры зоологии Кембриджского университета . В 1989 году Гердон основал в Кембридже институт клеточной биологии и онкологии и до 2001 года занимал должность его руководителя.

Синъя Яманака родился 4 сентября 1962 , в г. Хигасиосака , профессор Института передовых медицинских наук в Университете Киото , директор Центра по исследованию и применению iPS-клеток Университета Киото, ведущий исследователь Института сердечно-сосудистых заболеваний Гладстона в Сан-Франциско . В 2006 году впервые в мире получил индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (iPS-клетки) , благодаря чему приобрел всемирную известность.

Попробуем разобраться с сутью работы Гердона и Яманаки, используя комментарий о «биологическом нобеле-2012» к.б.н, с.н.с. НИИ физико-химической биологии имени А. Н. Белозерского МГУ Евгения Шеваля. (http://postnauka.ru/faq/5510)

Напомним, что все клетки многоклеточного организма делятся на две большие группы: гаметы (от греч. Gamete – жена, gametes – муж) – это половые, или репродуктивные, клетки животных и растений и соматические клетки – все остальные клетки тела («уῶмб» – тело по древнегречески).

В процессе роста организма животного потенциал развития клеток сужается. Из оплодотворенной яйцеклетки можно получить любую клетку. Это свойство оплодотворенной клетки называется плюрипотентностью, («возможность развития по разным сценариям»). А вот возможности трансформации соматических клеток гораздо уже. Нейрон не превратится в клетку кожи, а клетка кожи не превратится в кардиомиоцит – клетку ткани сердца.

Наибольшим потенциалом среди соматических клеток обладают стволовые клетки. Сегодня об этих клетках слышали все, а открыты они были в 1908 г. Термин «стволовая клетка» (Stammzelle) был предложен к широкому использованию русским гистологом Александром Максимовым (1874 – 1928). (Маленькая историческая деталь. В 1919 году его избирают профессором эмбриологии Петроградского университета, в 1920 году он становится членом-корреспондентом Академии Наук, а зимой 1922 года А. А. Максимов покинул Россию. Причина понятна. Как пишут политкорректные источники, «после Октябрьского переворота А. А. Максимов, не приняв нового строя, эмигрировал сначала в Финляндию, а затем в США» (http://molbiol.ru/forums/lofiversion/index.php/t228462.html ), в «Википедии» же добавляется красочная деталь: «Зимой 1922 года он покинул Россию после того, как большевики заставили его убирать метлой двор».

А уже в апреле 1922 года А. А. Максимов начал работу в качестве профессора кафедры анатомии и возглавил лабораторию экспериментального исследования тканей в Чикагском университете).

Вернемся к работам нобелевских лауреатов. Работа, опубликованная Джоном Гердоном в 1962 году (награда долго ждала героя!), давно уже стала классической и приводится в любом серьезном учебнике эмбриологии. Суть проста. Была взята яйцеклетка лягушки, ядро в которой было «убито» облучением. В такую безъядерную клетку было подсажено ядро из клетки кишечника. Таким образом, соматическая специфика клетки уничтожалась, но сохранялся геном данного организма. (Геном – это совокупность наследственного материала, заключенного в клетке организма). И из такой гибридной клетки развивались головастики.

Этот эксперимент, в частности, доказывал, что геном соматической клетки содержит всю ту информацию, которая есть в яйцеклетке, а значит, сужение потенций клеток в ходе развития не связано с кокой-то деградацией части генов. Следовательно, развитие можно обратить вспять, превратив соматическую клетку в плюрипотентную с помощью такой вот хирургии на клеточном уровне. Из этого эксперимента, в частности, берут начало все работы по клонированию животных.

Заслуга Синъя Яманаки состоит в том, что ему первому удалось получить плюрипотентные клетки из зрелых соматических клеток, не используя эмбриональные клетки в качестве индуктора плюрипотентности. Активировав всего четыре гена, он превратитил обычные дифференцированные клетки соединительной ткани в стволовые. Это и есть перепрограммирование соматических клеток. В результате получаются так называемые индуцированные стволовые клетки, которые потом могут дать начало практически любым клеткам взрослого организма. По сути, в данном случае происходит омоложение, так как расширение «возможности развития по разным сценариям» – это и есть признак молодости на клеточном уровне.

Важность этих исследований состоит еще и в том, что подобный подход позволяет отказаться от работы с эмбриональным и абортивным материалом, который обычно служит источником стволовых клеток. В случае с человеком это сопряжено с этическими проблемами. Если же создавать плюрипотентные клетки из соматических, то такого рода сложностей не возникает. А стволовые клетки можно использовать для восстановления поврежденных болезнью или состарившихся органов и тканей. В настоящее время многие рассчитывают, что на основе этих работ удастся разработать методы получения необходимых стволовых клеток для медицины. Это дает надежду на то, что многие неизлечимые в настоящее время болезни когда-нибудь будут побеждены.

Если говорить проще, то работы этих ученых показали что биологические часы возможно запустить вспять…

Нобелевскию премию по химии в этом году получили два американских профессора – Роберт Лефковиц из университета Дьюка в Северной Каролине и Брайан Кобилка из Стэндфордского университета в Калифорнии – «за исследования рецепторов, сопряженных с G-белком».

Разбираться со смыслом этой формулировки мы будем на основании комментария Вадима Черезова, руководителя лаборатории на факультете молекулярной биологии Института Скриппса (США) (http://postnauka.ru/faq/5510).

Несколько слов об авторах работ.

Роберт Лефковиц родился 15 апреля 1943 года в Бронксе , был единственным ребенком в семье Макса и Розы Лефковиц, выходцев из семей еврейских эмигрантов из Польши . Отец работал бухгалтером в Швейном квартале Нью-Йорка. Роберт Лефковиц обучался в Колумбийском колледже Колумбийского университета, где в 1962 году получил степень бакалавра искусств. В 1966 году окончил Колледж терапевтов и хирургов при Колумбийском университете. С 1976 года Лефковиц является сотрудником Медицинского института Говарда Хьюза. На сегодняшний день Лефковиц является одним из наиболее цитируемых специалистов в области биологии , биохимии , фармакологии , токсикологии и клинической медицины.

Брайан Кобилка родился в 1955 году в городке Литл-Фолс штата Миннесота , США . Он окончил Дулутский университет Миннесоты, где получил степень бакалавра. Впоследствии он с отличием окончил медицинский факультет Йельского университета . После прохождения резидентуры (аналог ординатуры) на медицинском факультете Университета Вашингтона в Сент-Луисе , Кобилка устроился исследователем под руководством Роберта Лефковица в Университете Дьюка . В 1989 году Кобилка переехал в Стэнфорд . В 1987–2003 годы он работал исследователем в Медицинском институте Говарда Хьюза.

Его дед и отец, как и он сам, родились в городке Литл-Фолс и работали в пекарне. Его бабушка, Изабелла Сьюзан Кобилка (урожденная Медведь, 1891 – 1980), происходила из семей Медведь и Кивель, с 1888 года управлявших исторической пивоварней Kiewel Brewery в Литл-Фолс.

Теперь о сути открытия. Прежде всего рассмотрим цепь передачи сигнала в клетку. Сигналом является какая-то молекула, появившаяся во внеклеточной среде. Например, адреналин. Адреналин является гормоном надпочечников и попадает в кровь человека в состоянии стресса. Стресс представляет собой общую неспецифическую нейрогормональную реакцию организма на любое воздействие экстремальных факторов. Факторы могут быть как физическими, так и психическими: жара, холод, травмы, ожоги, опасность, радость, конфликты и так далее. Реакция на адреналин возникает в тот же момент, как только он попадает в кровь человека. Запомните: адреналин воздействует на ваш организм не больше пяти минут. Это происходит из-за того, что в момент его выделения начинают активироваться все системы, предусмотренные для его «погашения». (http://www.tiensmed.ru/news/adrenalin2.html).

Физиологи называют реакцию организма на адреналин реакцией типа «бей или беги» . Для этого нужно много энергии и она высвобождается из «энергетических запасов» клеток. Под влиянием адреналина происходит повышение содержания глюкозы в крови и усиление тканевого обмена.