Нобелевская премия по медицине и физиологии

Медицина и физиология

Нобелевскую премию по медицине и физиологии в 2013 года получили Джеймс Ротман, Рэнди Шекман и Томас Зюдхоф за «исследование механизмов, регулирующих везикулярный транспорт (перенос веществ внутри мембранных пузырьков)»

Три нобелевских лауреата внесли существенный вклад в наше понимание того, как организован транспорт пузырьков в клетках (внутриклеточная логистика). Все клетки синтезируют, переносят внутри себя и выделяют во внешнюю среду большое количество разных белков. Для переноса по цитоплазме белки упаковываются в специальные контейнеры – внутриклеточные пузырьки диаметром около 0,1 мкм, которые перемещаются по клетке, и, найдя нужное место, сливаются с другими пузырьками или с наружной клеточной мембраной (последний процесс называется секреция). Вопрос состоит в том, как на молекулярном уровне организована логистика данного процесса в клетках.

Randy W. Schekman в 1970-е годы с помощью генетического анализа впервые идентифицировал белки, ответственные за избирательный перенос пузырьков между различными отсеками в цитоплазме клеток дрожжей, а затем исследовал в бесклеточной системе белки-переносчики, которые участвуют в формировании данных пузырьков. Один из этих белков – COPII вошел во все современные учебники по клеточной биологии.

Второй лауреат James E. Rothman исследовал в 80-е и 90-е годы прошлого века процесс причаливания пузырьков к различным мембранам клетки и их слияния. Он сформулировал теорию о специальных белковых комплексах, которые позволяют сделать в водном растворе, которым является цитоплазма клетки, почти невероятное – объединить две мембраны в одну. Причем объединиться мембраны должны строго специфическим образом. В частности, этот процесс отвечает за слияние определенных пузырьков с плазматической мембраной, что приводит к выделению их содержимого во внешнюю среду. Очень важно, что белки описанные обоими авторами, оказались эволюционно консервативными, то есть сходными для широкого круга животных и растений.

Третий лауреат Thomas C. Südhof известен различными исследованиями, но Нобелевскую премию он получает за свой вклад в исследование так называемой «регулируемой секреции» — в данном случае за один из механизмов, объясняющих регуляцию нервного импульса. В 90-е годы он исследовал так называемые «кальций-чувствительные» белки нервных клеток и показал, что в ответ на вход кальция в цитоплазму клетки, эти белки связываются с мембранными пузырьками, что приводит к их опорожнению во внешнюю среду – так «застежка» синаптической передачи открывается, и нервный импульс передается с одной клетки на следующую.

НОБЕЛЕВСКАЯ ПРЕМИЯ по медицине и физиологии

Нобелевская премия в области медицины и физиологии присуждена за работу со стволовыми клетками и клонированием. Обладателями премии по медицине или физиологии за 2012 год стали Джон Гёрдон (Великобритания) и Синья Яманаки (Япония) за открытие того, что зрелые клетки могут быть перепрограммированы в плюрипотентные (эмбриональные стволовые клетки)

— Все мы с вами развиваемся из одной единственной оплодотворённой яйцеклетки. Затем из этой клетки, которая начинает делиться, возникает около 220 типов специализированных клеток — клеток печени, нервной ткани, мышечной и так далее. То есть одна яйцеклетка способна давать развитие полному организму через сложные этапы онтогенеза. Встаёт вопрос: а клетки, уже прошедшие дифференцировку и ставшие специализированными, утратили окончательно такое свойство или всё-таки нет? Это один из базовых вопросов в биологии развития. Переформулирую: меняется ли наш геном (совокупность наследственного материала) в процессе нашего развития? Если меняется, то развитие необратимо. Кстати, природа не знает обратного развития ни в одном случае. Гёрден был не первым, кто искал ответы на эти вопросы. Смысл его экспериментов таков: из яйцеклетки убирали её собственное ядро (яйцеклетка, из которой удалено ядро, называется энуклеированной) и вместо него в цитоплазму энуклеированной яйцеклетки помещали ядро специализированных клеток. В частности, фибробластов — клеток, содержащихся в среднем слое кожи, и «нервных клеток» — нейронов. В итоге было доказано, что такая реконструированная яйцеклетка способна при определённых условиях дать полное развитие организму. Первые опыты Гёрдера относятся к 60-м годам, они были проведены им на амфибиях, более поздние опыты — уже на мышах. Этим было доказано, что ядро (а значит, и геном) дифференцированных клеток содержит полную информацию, идентичную той, что содержится в оплодотворённых яйцеклетках. Только нужны условия, чтобы восстановить в такой клетке потенциал, свойственный яйцеклетке. Его заслуга в том, что он показал обратимость специализированных клеток. То есть, если эта клетка фибробласт, то это не значит, что она навсегда приговорена. В природе так и есть, а экспериментатор может придать ей свойства яйцеклетки.

Чтобы объяснить, за что получил премию Яманаки, вспомним другого нобелевского лауреата и тот факт, что в начале нашего развития клетка делится на две, на четыре, на восемь и так далее. Нобелевский лауреат 2007 года биолог Эванс в 80-е годы предложил методику расчленения эмбриона, состоящего из 200—300 клеток, то есть когда клетка поделилась всего 7—8 раз. Он взял определённую часть эмбриона, высадил «в пробирку» и она начала расти. Это были так называемые эмбриональные стволовые клетки. В норме именно из этой небольшой группки в 40—50 клеток мы и развиваемся от начала до конца со всеми нашими органами и тканями, в том числе гаметами (половыми клетками), обеспечивающими нам будущее потомство. Эванс предложил методику их культивирования, и конечно, это был прорыв.

Что сделал Яманака? Анализируя спектры активности генов на ранней стадии их развития, в том числе в эмбриональных стволовых клетках, и сравнивая эти профили генной активности с обычными соматическими дифференцированными клетками (печёночными, мышечными, нейронами), он обнаружил около 50 транскрипционных факторов (белков), которые отличают эмбриональные стволовые клетки от всех других. Дальше, пользуясь генно-инженерным подходом, он провёл эксперимент: транскрипционные факторы клонировал, из 25 факторов сделал «коктейль» и этим «коктейлем» обработал обычную клетку — в его случае фибробласт (клетку кожи). В итоге фибробласты стали превращаться в эмбриональные стволовые клетки и приобрели свойства, характерные для ранней стадии развития. Такие клетки — в отличие от эмбриональных стволовых клеток — были названы IPS-клетки. Важно, что если IPS-клетки, полученные из фибробласта мыши, ввести в ранний эмбрион мыши, то они вырастут, и получится химерное животное, которое в дальнейшем даст потомство. А это прямые доказательства того, что с помощью всего лишь четырёх факторов (их оказалось достаточно) фибробласт приобрёл свойства эмбриональных стволовых клеток. Произошло полное перепрограммирование. Яманака подтвердил вывод Гёрдана о том, что в процессе развития у ряда клеток геном остаётся неизменным и при определённых условиях — при переносе ядра в цитоплазму энуклеированной яйцеклетки либо при воздействии внешней экспрессии транскрипционных факторов — эти клетки восстанавливают свой потенциал. На прошлой неделе появилась статья других японских учёных о том, что из фибробластов из хвоста мыши, обработанных теми же факторами, были получены IPS-клетки, из них культивированы яйцеклетки, которые удалось оплодотворить, трансплантировать натуральным мышам и получить рождение мышей! Осмыслите! Это ведь чудо — из хвоста мыши получено потомство

Год

Люксембургский биолог Жюль Альфонс Хоффман родился 2 августа 1941 года в городке Эхтернах (Люксембург). В 28-летнем возрасте получил степень доктора философии по биологии и химии. Страсбургского университета. С 1973 по 1974 работал в Университете Филипс в немецком Марбурге. В 1964-68 был научным ассистентом французского Национального центра научных исследований. Через 6 лет стал руководителем исследовательских работ этого центра. На протяжении 27 лет (с 1978 года) был директором отделения 9022 “Иммунные ответы и их протекание у насекомых”. Кроме того, с 1993 года был руководителем страсбурского Института молекулярной и клеточной биологии. С 2007 по 2008 год был Президентом Французской академии наук.
В 2011 году Жюль Хоффман совместно с Брюсом Бойтлером был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине за “работы по изучению активации врожденного иммунитета ”.

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: