18 października 2016, 12:52

Badania Nobla warte

W tym roku Nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny i fizjologii otrzymał Japończyk Yoshinori Ohsumi za odkrycia związane z mechanizmem autofagii, czyli bardzo istotnym procesem zachodzącym w komórce. Prace w tym obszarze badawczym prowadzone są także przez naukowców z SGGW. Jaki wpływ mają badania z zakresu autofagii na postęp w medycynie? Czego nowego dowiedzieliśmy się o fizjologii komórki i jak ta wiedza może zostać wykorzystana? Na te pytania odpowiada prof. dr hab. Tomasz Motyl, specjalista w zakresie fizjologii zwierząt, Kierownik Katedry Nauk Fizjologicznych Wydziału Medycyny Weterynaryjnej SGGW.

Anna Ziółkowska: Nagroda Nobla to najbardziej prestiżowe docenienie tych  badań naukowych, które mają duże znaczenie dla rozwoju nauki i postępu cywilizacyjnego.  W tym roku otrzymał ją Yoshinori Ohsumi za badania w zakresie autofagii. Na czym polegają dokonania tegorocznego noblisty?

Profesor Tomasz Motyl: Yoshinori Ohsumi wyjaśnił molekularny mechanizm zjawiska autofagii. Jego najważniejsze prace naukowe z tej dziedziny zostały opublikowane na przełomie lat 80. i 90. Dzięki jego odkryciom możliwe były dalsze badania nad tym mechanizmem. Na przełomie tysiąclecia był to bardzo popularny kierunek badawczy. Wyniki badań Yoshinori Ohsumi oraz innych badaczy zajmujących się tą tematyką są wielkim osiągnięciem w zakresie badań podstawowych dotyczących fizjologii komórki. Odkrycia Ohsumi zostały naukowo zweryfikowane. Nagroda Nobla nie jest przyznawana od razu, ale dopiero w momencie gdy wyniki badań uzyskają potwierdzenie i uznanie jako kluczowe dla rozwoju nauki. Tegoroczny Nobel w dziedzinie medycyny i fizjologii to uhonorowanie człowieka, który ma wielkie zasługi dla wyjaśnienia bardzo ważnego procesu zachodzącego w komórce, jakim jest autofagia. Należy wspomnieć, że zjawisko autofagii zostało odkryte przez Christiana de Duve’a już w latach 50. XX wieku, ale dopiero odkrycia Oshumi dostarczyły nam istotnej wiedzy o tym zjawisku.

A. Z.: Dlaczego badania nad zjawiskiem autofagii mają takie znaczenie dla nauki? Czy umożliwiają one jakiś znaczący przełom w medycynie?

T. M.: Autofagia jest to proces, który dotyczy eliminacji uszkodzonych struktur w komórce. W warunkach fizjologicznych komórka za pomocą tego mechanizmu pozbywa się zbędnych elementów, np. niepotrzebnych organelli czy źle utworzonych białek. Mechanizm ten ma także bardzo istotne znaczenie w „kryzysowych” sytuacjach dla komórki, takich jak brak substancji odżywczych, bioaktywnych lub w przypadku oddziaływania czynnika toksycznego. W sytuacji gdy z jakiegoś powodu komórka nie jest w stanie wychwytywać substancji odżywczych ze środowiska zewnątrzkomórkowego, wówczas uruchamia własne wewnętrzne pokłady energii. Eliminowane są struktury mniej potrzebne, natomiast  pozostawiane są te, które warunkują przeżycie komórki. Proces autofagii umożliwia więc przetrwanie komórki do momentu, w którym nie zużyje ona swoich zasobów w nadmiernym stopniu. Wówczas komórka umiera tzw. śmiercią autofagiczną.

Zjawisko autofagii dotyczy komórek zarówno w warunkach fizjologicznych, jak i patologicznych. Wielu naukowców prowadziło badania nad tym, w jaki sposób różne niekorzystne dla komórki czynniki (niedobór składników odżywczych, działanie substancji toksycznych i fizycznych czynników uszkadzających komórkę) indukują proces autofagii. Poznanie tego mechanizmu mogłoby zostać wykorzystane m.in. do leczenia chorób nowotworowych czy zwyrodnieniowych. Jednak mimo wielu lat badań poznanie molekularnego mechanizmu autofagii nie ma bezpośredniego przełożenia na praktykę medyczną. Obecnie badania w zakresie onkologii koncentrują się na wykorzystaniu do walki z nowotworami komórek układu odpornościowego. Na świecie nadal pracują jednak naukowcy, którzy badają zjawisko autofagii. W SGGW takie badania prowadzi  dr hab. Małgorzata Gajewska wraz z zespołem.

A. Z.: Czego dotyczą badania prowadzone w SGGW i jaki jest ich cel?

T. M.: Dr hab. Małgorzata Gajewska zajmuje się molekularnymi mechanizmami autofagii, identyfikuje geny, które są kluczowe dla tego procesu, a także bada ich funkcję. Badania prowadzone są na komórkach gruczołu sutkowego krów i mają na celu wyjaśnienie procesu rozwoju i przebudowy tego gruczołu. Wyniki tych badań mają duże znaczenie zarówno dla hodowli bydła, jak i produkcji mleka, które jest ważnym produktem żywnościowym.

A. Z.: Kilka lat temu w Katedrze Nauk Fizjologicznych prowadzone były badania nad komórkami nowotworowymi? Czy one nadal są kontynuowane?

T. M.: Od wielu lat prowadzimy badania nad  komórkami raka sutka, pochodzącymi głównie z linii ludzkich. Udało nam się dojść do ważnych wniosków. Podczas badań zauważyliśmy, że komórki nowotworowe poddane działaniu leków cytostatycznych używanych w chemioterapii podlegały apoptozie [śmierci komórkowej] w różny sposób. Część  komórek umierała szybko, ale część przeżywała. Nasze badania wykazały, że te komórki, które były w stanie przetrwać, wykazywały nasilenie procesu autofagii, który umożliwiał im zdobycie dodatkowej energii niezbędnej do przeżycia. Komórki nowotworowe charakteryzują się tym, że mają bardzo dobrze wykształcony system pomp błonowych, dzięki którym są w stanie wypompowywać substancję toksyczną, którą w tym przypadku jest lek cytostatyczny. Aby ten system pomp błonowych mógł w komórce nowotworowej funkcjonować, potrzebne jest dużo energii, która jest przez nią pozyskiwana m. in. w procesie autofagii. Prawdopodobnie, gdyby udało się stworzyć terapię łączoną polegającą na jednoczesnym podaniu leku indukującego apoptozę i substancji blokującej proces autofagii, wówczas taka terapia byłaby bardziej skuteczna.

Jeśli chodzi o terapie nowotworowe największe nadzieje pokładane są obecnie w immunoonkologii. W Katedrze Nauk Fizjologicznych prace badawcze prowadzą dr hab. Magdalena Król, która otrzymała w tym roku grant Europejskiej Rady ds. Badań na walkę z nowotworami w wysokości 1,4 mln. euro, oraz dr Kinga Majchrzak prowadząca badania nad  immunoterapią czerniaka. 

 

      OBRAZY