Новые лауреаты нобелевской премии

Как сообщается в пресс-релизе от 7 октября текущего года, распространенном Каролинским медико-хирургическим институтом, в 2002 г. лауреатами Нобелевской премии в области физиологии и медицины стали Сидни Бреннер и Джон Сулстон (Великобритания), а также Роберт Хорвиц (США). Награда была присуждена ученым за фундаментальные исследования в области генетической регуляции роста и развития органов, а также процессов программируемой гибели клетки (апоптоза). Результаты исследований пролили свет на молекулярные механизмы развития ряда заболеваний.

Новое в понимании биологии клетки

Человеческий организм состоит из сотен типов клеток, которые образуются при делении оплодотворенной яйцеклетки. В период эмбрионального развития количество клеток во много раз увеличивается. Активно протекают процессы созревания и специализации клеток, что имеет ключевое значение при закладке и формировании соответствующих органов. В здоровом взрослом организме активно происходит процесс образования новых клеток, а также программированная гибель и элиминация поврежденных клеток (апоптоз). Между процессом образования новых клеток и апоптозом в нормальных условиях существует динамическое равновесие.

Сидни Бреннер (родился в 1927 г.) научно обосновал использование C. elegans в качестве модели для исследования роста и развития организма, а также процессов апоптоза. Эта модель обеспечила уникальную возможность идентифицировать гены, принимающие участие в процессах дифференцировки и деления клеток, а также их программированной гибели.

Удачная модель

Лауреаты Нобелевской премии 2002 г. в области физиологии и медицины сделали оригинальные открытия в области генетического регулирования роста и развития органов, а также программированной гибели клетки. В ходе экспериментальных исследований ученые в качестве живой модели использовали круглых червей, относящихся к классу нематод, вид Caenorhabditis elegans.

Джон Сулстон (родился в 1942 г.) схематизировал процессы превращения эмбриональных клеток в специализированные клетки тканей зрелого организма C. еlegans. Он доказал, что определенные клетки подвергаются программированной гибели и это является неотъемлемой частью нормального процесса дифференцировки.

Почему в качестве модели они выбрали C. еlegans? Дело в том, что в одноклеточных (например, в бактериях и дрожжах) и многоклеточных организмах взаимодействие и деление клеток существенно отличаются. Кроме того, млекопитающие слишком «сложны» для проведения научных экспериментов, поскольку их организм состоит из огромного количества клеток. C. elegans же, являющийся многоклеточным организмом, все же относительно прост и поэтому был выбран в качестве модели, позволяющей в упрощенной форме понять те генетические процессы, которые происходят у высших животных и людей.

С помощью C. еlegans-модели были изучены молекулярные механизмы, обеспечивающие развитие нематод от стадии оплодотворенной яйцеклетки до взрослого организма. Ученым удалось идентифицировать ключевые гены, регулирующие рост и развитие органов, а также апоптоз у C. elegans. Более того, установлено, что подобные гены функционируют и у высших животных, а также у человека.

Деление клеток

Благодаря процессам клеточной дифференцировки и специализации, формируются различные ткани и органы, например мышцы, клетки крови, сердце и нервная система. Тесное взаимодействие клеток позволяет функционировать органу как целостной системе.

Процесс дифференцировки тонок и сложен. Для того чтобы образовалась специализированная клетка, процесс дифференцировки должен осуществляться по точной генетической программе.

Апоптоз

В нормальных условиях процесс образования новых клеток уравновешен программированной гибелью старых клеток. Во взрослом организме ежедневно образуется более чем один триллион клеток. Одновременно такое же количество клеток погибает вследствие апоптоза.

Роберт Хорвиц (родился в 1947 г.) обнаружил и охарактеризовал ключевые гены, управляющие процессами апоптоза у C. elegans. Он определил, как эти гены взаимодействуют друг с другом в процессе программированной гибели клетки и что соответствующие гены функционируют и у человека.

Процессы апоптоза были первоначально описаны для головастиков, в результате метаморфозы превращающихся в лягушек. Подобный процесс описан и для человека в виде программированной смерти ткани мезодермы, соединяющей по типу перепонки межпальцевые промежутки верхних и нижних конечностей у плода.

Значение фундаментальных исследований

Характеристика генов, управляющих программированной гибелью клеток в C. elegans, позволила идентифицировать аналогичные гены с подобными функциями у человека. Результаты экспериментальных исследований свидетельствуют о том, что у разных видов животных и человека существуют общие пути программированной гибели клеток. Нобелевские лауреаты обнаружили, что ключевая роль в осуществлении программированной гибели клетки принадлежит генам ced-3 и ced-4, а в защите клетки от апоптоза — гену ced-9. Глубокое понимание механизмов взаимодействия указанных генов и путей сигнальной трансдукции, ведущих к экспрессии этих генов, закладывает основы для разработки новых лекарственных средств, мишенью которых могут стать перечисленные выше гены или белки, кодируемые этими генами. Во многих лабораториях мира уже активно проводятся исследования по созданию новых препаратов для лечения злокачественных новообразований, которые активируют пути сигнальной трансдукции, что приводит к экспрессии «генов апоптоза».

Виктор Маргитич

Бажаєте завжди бути в курсі останніх новин фармацевтичної галузі?
Тоді підписуйтесь на «Щотижневик АПТЕКА» в соціальних мережах!