جایزه نوبل پزشکی برای ایمونوتراپی سرطان اهدا شد. جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی. پرونده ای که جایزه نوبل زیست شناسی را دریافت کرد

در سال 2018، جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی توسط دو دانشمند از نقاط مختلف جهان - جیمز الیسون از ایالات متحده آمریکا و تاسوکو هونجو از ژاپن - که به طور مستقل یک پدیده را کشف و مطالعه کردند، دریافت کردند. آنها دو نقطه بازرسی مختلف را کشف کردند - مکانیسم هایی که بدن از طریق آنها فعالیت لنفوسیت های T، سلول های ایمنی قاتل را سرکوب می کند. اگر این مکانیسم ها مسدود شوند، لنفوسیت های T "آزاد می شوند" و برای مبارزه با سلول های سرطانی فرستاده می شوند. به این روش ایمونوتراپی سرطان گفته می شود و چندین سال است که در کلینیک ها استفاده می شود.

کمیته نوبل ایمونولوژیست ها را دوست دارد: از هر ده جایزه در فیزیولوژی یا پزشکی حداقل یکی برای کارهای ایمونولوژیکی نظری اعطا می شود. در همان سال شروع به صحبت در مورد دستاوردهای عملی کردیم. برندگان جایزه نوبل 2018 نه به خاطر اکتشافات نظری خود، بلکه به دلیل پیامدهای این اکتشافات مورد توجه قرار گرفتند، که اکنون شش سال است که به بیماران سرطانی در مبارزه با تومورها کمک می کند.

اصل کلی تعامل سیستم ایمنی با تومورها به شرح زیر است. در نتیجه جهش‌ها، سلول‌های تومور پروتئین‌هایی تولید می‌کنند که با پروتئین‌های «طبیعی» که بدن به آن‌ها عادت دارد متفاوت است. بنابراین سلول های T به عنوان اجسام خارجی به آنها واکنش نشان می دهند. در این امر سلول های دندریتیک - سلول های جاسوسی که در بافت های بدن می خزند به آنها کمک می کند (به هر حال، برای کشف آنها، جایزه نوبل در سال 2011 به آنها اهدا شد). آنها تمام پروتئین های شناور را جذب می کنند، آنها را می شکنند و قطعات به دست آمده را به عنوان بخشی از کمپلکس پروتئین MHC II روی سطح خود نشان می دهند (کمپلکس اصلی سازگاری بافتی، برای جزئیات بیشتر، نگاه کنید به: مادیان ها تعیین می کنند که آیا باردار شوند یا نه، با توجه به مجتمع اصلی سازگاری بافتی... همسایه آنها، "Elements"، 15/01/2018). با چنین توشه‌ای، سلول‌های دندریتیک به نزدیک‌ترین غدد لنفاوی فرستاده می‌شوند، جایی که آنها این تکه‌های پروتئین‌های گرفته شده را به لنفوسیت‌های T نشان می‌دهند. اگر سلول T کشنده (لنفوسیت سیتوتوکسیک یا لنفوسیت قاتل) این پروتئین های آنتی ژن را با گیرنده خود تشخیص دهد، فعال می شود و شروع به تکثیر می کند و کلون ها را تشکیل می دهد. سپس سلول های کلون در سراسر بدن در جستجوی سلول های هدف پراکنده می شوند. روی سطح هر سلول در بدن مجتمع های پروتئینی MHC I وجود دارد که در آنها تکه هایی از پروتئین های داخل سلولی آویزان است. سلول T کشنده به دنبال یک مولکول MHC I با آنتی ژن هدف می گردد که بتواند با گیرنده خود آن را تشخیص دهد. و به محض اینکه شناسایی اتفاق افتاد، سلول T کشنده سلول هدف را با ایجاد سوراخ هایی در غشای آن و راه اندازی آپوپتوز (برنامه مرگ) در آن می کشد.

اما این مکانیسم همیشه به طور موثر کار نمی کند. تومور یک سیستم ناهمگن از سلول‌ها است که از روش‌های مختلفی برای فرار از سیستم ایمنی استفاده می‌کند (در مورد یکی از روش‌های اخیراً کشف‌شده در اخبار بخوانید سلول‌های سرطانی با ادغام با سلول‌های ایمنی تنوع خود را افزایش می‌دهند، "Elements"، 1397/09/14) . برخی از سلول های تومور پروتئین های MHC را از سطح خود پنهان می کنند، برخی دیگر پروتئین های معیوب را از بین می برند و برخی دیگر موادی ترشح می کنند که سیستم ایمنی را سرکوب می کند. و هر چه تومور "عصبانی تر" باشد، سیستم ایمنی کمتر شانس مقابله با آن را دارد.

روش های کلاسیک مبارزه با تومور شامل روش های مختلفی برای کشتن سلول های آن است. اما چگونه می توان سلول های تومور را از سالم تشخیص داد؟ معمولاً معیارهای مورد استفاده عبارتند از «تقسیم فعال» (سلول‌های سرطانی بسیار شدیدتر از اکثر سلول‌های سالم بدن تقسیم می‌شوند و این مورد هدف پرتودرمانی است که به DNA آسیب می‌زند و از تقسیم جلوگیری می‌کند) یا «مقاومت در برابر آپوپتوز» (شیمی‌درمانی به مبارزه کمک می‌کند. این). با این درمان، بسیاری از سلول‌های سالم، مانند سلول‌های بنیادی، تحت تأثیر قرار می‌گیرند و سلول‌های سرطانی غیرفعال، مانند سلول‌های خفته، تحت تأثیر قرار نمی‌گیرند (نگاه کنید به: «Elements»، 06/10/2016). بنابراین، اکنون آنها اغلب به ایمونوتراپی، یعنی فعال کردن ایمنی خود بیمار متکی هستند، زیرا سیستم ایمنی سلول تومور را از یک سلول سالم بهتر از داروهای خارجی متمایز می کند. شما می توانید سیستم ایمنی بدن خود را به روش های مختلف فعال کنید. به عنوان مثال، می‌توانید تکه‌ای از یک تومور را بردارید، آنتی‌بادی‌هایی برای پروتئین‌های آن ایجاد کنید و آن‌ها را وارد بدن کنید تا سیستم ایمنی بتواند تومور را بهتر ببیند. یا سلول های ایمنی را بگیرید و آنها را برای تشخیص پروتئین های خاص "آموزش دهید". اما امسال جایزه نوبل برای مکانیسم کاملاً متفاوتی اعطا می شود - برای رفع انسداد سلول های کشنده T.

وقتی این داستان برای اولین بار شروع شد، هیچ کس به ایمونوتراپی فکر نمی کرد. دانشمندان سعی کرده اند اصل برهمکنش بین سلول های T و سلول های دندریتیک را کشف کنند. با بررسی دقیق تر، معلوم می شود که نه تنها MHC II با پروتئین آنتی ژن و گیرنده سلول T در "ارتباطات" آنها دخیل هستند. در کنار آنها در سطح سلول ها مولکول های دیگری نیز وجود دارد که در برهمکنش شرکت می کنند. کل این ساختار - بسیاری از پروتئین‌های روی غشاها که هنگام برخورد دو سلول به یکدیگر متصل می‌شوند - سیناپس ایمنی نامیده می‌شود (به سیناپس ایمونولوژیک مراجعه کنید). برای مثال، این سیناپس شامل مولکول‌های تحریک‌کننده (نگاه کنید به Co-stimulation) می‌شود - همان‌هایی که سیگنالی را به T-killers ارسال می‌کنند تا فعال شوند و به جستجوی دشمن بروند. آنها ابتدا کشف شدند: گیرنده CD28 در سطح سلول T و لیگاند آن B7 (CD80) در سطح سلول دندریتیک (شکل 4).

جیمز الیسون و تاسوکو هونجو به طور مستقل دو جزء احتمالی دیگر سیناپس ایمنی را کشف کردند - دو مولکول بازدارنده. الیسون روی مولکول CTLA-4 که ​​در سال 1987 کشف شد کار کرد (آنتی ژن لنفوسیت T سیتوتوکسیک-4، نگاه کنید به: J.-F. Brunet et al., 1987. یک عضو جدید از ابرخانواده ایمونوگلوبولین - CTLA-4). در ابتدا تصور می شد که این یک محرک دیگر باشد زیرا فقط روی سلول های T فعال ظاهر می شود. شایستگی الیسون این است که او پیشنهاد کرد که برعکس است: CTLA-4 به طور خاص روی سلول های فعال ظاهر می شود تا بتوان آنها را متوقف کرد! (M. F. Krummel, J. P. Allison, 1995. CD28 و CTLA-4 اثرات متضادی بر پاسخ سلولهای T به تحریک دارند). بعدها مشخص شد که CTLA-4 از نظر ساختار شبیه به CD28 است و همچنین می تواند به B7 در سطح سلول های دندریتیک متصل شود و حتی قوی تر از CD28 است. یعنی روی هر سلول T فعال یک مولکول بازدارنده وجود دارد که برای دریافت سیگنال با مولکول فعال کننده رقابت می کند. و از آنجایی که سیناپس ایمنی شامل مولکول های زیادی است، نتیجه با نسبت سیگنال ها تعیین می شود - چه تعداد مولکول CD28 و CTLA-4 قادر به تماس با B7 بودند. بسته به این، سلول T یا به کار خود ادامه می دهد یا یخ می زند و نمی تواند به کسی حمله کند.

تاسوکو هونجو مولکول دیگری را بر روی سطح سلول های T کشف کرد - PD-1 (نام آن کوتاه شده برای مرگ برنامه ریزی شده است)، که به لیگاند PD-L1 در سطح سلول های دندریتیک متصل می شود (Y. Ishida et al., 1992. Induced) بیان PD-1، یک عضو جدید از ابرخانواده ژن ایمونوگلوبولین، پس از مرگ برنامه ریزی شده سلولی). مشخص شد که موش‌ها برای ژن PD-1 (که از پروتئین مربوطه محروم هستند) چیزی شبیه به لوپوس اریتماتوز سیستمیک ایجاد می‌کنند. این یک بیماری خود ایمنی است که در آن سلول های ایمنی به مولکول های طبیعی بدن حمله می کنند. بنابراین، هونجو به این نتیجه رسید که PD-1 همچنین به عنوان یک مسدود کننده عمل می کند و پرخاشگری خود ایمنی را مهار می کند (شکل 5). این تجلی دیگری از یک اصل مهم بیولوژیکی است: هر بار که یک فرآیند فیزیولوژیکی شروع می شود، فرآیند مخالف (مثلاً سیستم های انعقادی و ضد انعقاد خون) به طور موازی شروع می شود تا از "تحقق بیش از حد برنامه" جلوگیری شود. برای بدن مضر باشد

هر دو مولکول مسدود کننده - CTLA-4 و PD-1 - و مسیرهای سیگنال دهی متناظر آنها، ایست بازرسی ایمنی نامیده می شدند. ایست بازرسی- ایست بازرسی، به ایست بازرسی ایمنی مراجعه کنید). ظاهراً، این یک قیاس با نقاط بازرسی چرخه سلولی است (به نقطه بازرسی چرخه سلولی مراجعه کنید) - لحظاتی که در آن سلول "تصمیم می گیرد" آیا می تواند به تقسیم بیشتر ادامه دهد یا اینکه برخی از اجزای آن به طور قابل توجهی آسیب دیده اند.

اما داستان به همین جا ختم نشد. هر دو دانشمند تصمیم گرفتند که برای مولکول های تازه کشف شده کاربرد پیدا کنند. ایده آنها این بود که اگر مسدود کننده ها را مسدود کنند می توانند سلول های ایمنی را فعال کنند. درست است که واکنش های خودایمنی به ناچار یک عارضه جانبی خواهد بود (همانطور که اکنون در بیماران تحت درمان با مهارکننده های ایست بازرسی اتفاق می افتد)، اما این به شکست تومور کمک می کند. دانشمندان با استفاده از آنتی‌بادی‌ها، مسدودکننده‌های مسدودکننده را پیشنهاد کردند: با اتصال به CTLA-4 و PD-1، آنها را به صورت مکانیکی می‌بندند و از تعامل با B7 و PD-L1 جلوگیری می‌کنند، در حالی که سلول T سیگنال‌های مهاری دریافت نمی‌کند (شکل 6).

حداقل 15 سال از کشف پست های بازرسی و تایید داروهای مبتنی بر بازدارنده های آنها می گذرد. در حال حاضر، شش دارو از این قبیل استفاده می شود: یک مسدود کننده CTLA-4 و پنج مسدود کننده PD-1. چرا مسدود کننده های PD-1 موفق تر بودند؟ واقعیت این است که بسیاری از سلول های تومور نیز PD-L1 را روی سطح خود حمل می کنند تا فعالیت سلول های T را مسدود کنند. بنابراین، CTLA-4 سلول های T کشنده را به طور کلی فعال می کند، در حالی که PD-L1 به طور خاص روی تومورها عمل می کند. و عوارض کمی کمتر با مسدود کننده های PD-1 وجود دارد.

متأسفانه روش‌های مدرن ایمونوتراپی هنوز یک داروی درمانی نیستند. اولاً، بازدارنده های ایست بازرسی هنوز 100٪ بقای بیمار را فراهم نمی کنند. ثانیاً، آنها روی همه تومورها تأثیر نمی گذارند. ثالثاً، اثربخشی آنها به ژنوتیپ بیمار بستگی دارد: هر چه مولکول‌های MHC او متنوع‌تر باشد، شانس موفقیت بیشتر است (در مورد تنوع پروتئین‌های MHC، نگاه کنید به: تنوع پروتئین‌های سازگاری بافتی، موفقیت باروری را در خرچنگ‌های نر افزایش می‌دهد و آن را در ماده‌ها کاهش می‌دهد. عناصر»، 29.08.2018). با این وجود، معلوم شد که داستان زیبایی است در مورد اینکه چگونه یک کشف نظری ابتدا درک ما را از تعامل سلول های ایمنی تغییر می دهد و سپس داروهایی را به وجود می آورد که می توانند در کلینیک استفاده شوند.

و برندگان جایزه نوبل چیزی برای کار بیشتر دارند. مکانیسم های دقیق نحوه عملکرد بازدارنده های ایست بازرسی هنوز به طور کامل شناخته نشده است. برای مثال، در مورد CTLA-4، هنوز مشخص نیست که داروی مسدودکننده با کدام سلول‌ها تعامل دارد: با خود سلول‌های کشنده T، یا با سلول‌های دندریتیک، یا حتی با سلول‌های تنظیم‌کننده T - جمعیت لنفوسیت‌های T. مسئول سرکوب پاسخ ایمنی است. بنابراین، این داستان، در واقع، هنوز تا پایان فاصله دارد.

پولینا لوسوا

تاریخچه جایزه نوبل بسیار طولانی است. سعی می کنم به طور خلاصه بگویم.

آلفرد نوبل وصیت نامه ای به جای گذاشت که با آن رسماً تمایل خود را برای سرمایه گذاری تمام پس انداز خود (حدود 33233792 کرون سوئد) در توسعه و حمایت از علم تأیید کرد. در واقع، این کاتالیزور اصلی قرن بیستم بود که به پیشرفت فرضیه های علمی مدرن کمک کرد.

آلفرد نوبل نقشه ای داشت، نقشه ای باورنکردنی که تنها پس از باز شدن وصیت نامه او در ژانویه 1897 مشخص شد. قسمت اول حاوی دستورالعمل های معمول برای چنین موردی بود. اما بعد از این پاراگراف‌ها موارد دیگری وجود داشت که می‌گفتند:

«کلیه اموال منقول و غیرمنقول من باید توسط مجریان من تبدیل به دارایی نقد شوند و سرمایه جمع‌آوری‌شده باید در بانک معتبری قرار گیرد که سالانه درآمد حاصل از آن را در قالب تحویل می‌دهد آکادمی علوم سوئد به کسانی که در سال گذشته بیشترین سهم را در علم، ادبیات یا صلح داشته اند و فعالیت های آنها بیشترین سود را برای بشریت داشته است، جایزه می دهد. جایزه دستاورد در فیزیولوژی و پزشکی - موسسه کارولینسکاجایزه ادبیات توسط آکادمی استکهلم، جایزه صلح توسط یک کمیسیون پنج نفره منصوب شده توسط استورتینگ نروژ. همچنین آخرین آرزوی من این است که جوایز به شایسته ترین نامزدها اعم از اسکاندیناویایی یا غیر اسکاندیناوی اهدا شود. پاریس، 27 نوامبر 1895"

مدیران موسسه توسط برخی سازمان ها انتخاب می شوند. هر یک از اعضای اداره تا زمان بحث محرمانه نگه داشته می شود. او می تواند متعلق به هر ملیتی باشد. در مجموع پانزده مدیر جایزه نوبل وجود دارد که سه نفر برای هر جایزه هستند. آنها شورای اداری را تعیین می کنند. رئیس و نایب رئیس این شورا به ترتیب توسط پادشاه سوئد منصوب می شوند.

هرکس کاندیداتوری خود را پیشنهاد دهد رد صلاحیت خواهد شد. یک نامزد در رشته خود ممکن است توسط یک برنده قبلی جایزه، سازمان مسئول ارائه جایزه، یا شخصی که جایزه را بی طرفانه نامزد می کند، نامزد شود. رؤسای آکادمی ها، انجمن های ادبی و علمی، برخی از سازمان های بین المللی پارلمانی، دانشمندان شاغل در دانشگاه های بزرگ و حتی اعضای دولت ها نیز حق دارند نامزد خود را معرفی کنند. در اینجا اما لازم به توضیح است: فقط افراد مشهور و سازمان های بزرگ می توانند نامزد خود را معرفی کنند. مهم این است که نامزد هیچ ارتباطی با آنها نداشته باشد.

این سازمان ها، که ممکن است بیش از حد سفت و سخت به نظر برسند، شواهد بسیار خوبی از بی اعتمادی نوبل به ضعف های انسانی هستند.

ثروت نوبل که شامل اموالی به ارزش بیش از سی میلیون کرون بود به دو قسمت تقسیم شد. اولین - 28 میلیون کرون - صندوق اصلی جایزه شد. با باقی مانده پول، ساختمانی که هنوز در آن قرار دارد برای بنیاد نوبل خریداری شد، علاوه بر این، از این پول به بودجه سازمانی هر جایزه و مبالغی برای هزینه‌های سازمان‌هایی که بخشی از بنیاد نوبل هستند، اختصاص یافت.

که کمیته

از سال 1958، بنیاد نوبل در اوراق قرضه، املاک و سهام سرمایه گذاری کرده است. محدودیت های خاصی برای سرمایه گذاری در خارج از کشور وجود دارد. این اصلاحات ناشی از نیاز به محافظت از سرمایه در برابر تورم است.

بیایید به چند نمونه جالب از ارائه جوایز در طول تاریخ آن نگاه کنیم.

الکساندر فلمینگ.

الکساندر فلمینگ به دلیل کشف پنی سیلین و اثرات درمانی آن در بیماری های عفونی مختلف جایزه دریافت کرد. تصادف خوشحال کننده - کشف پنی سیلین توسط فلمینگ - نتیجه ترکیبی از شرایط به قدری باورنکردنی بود که باور کردن آنها تقریبا غیرممکن است و مطبوعات داستانی هیجان انگیز دریافت کردند که می تواند تخیل هر شخصی را به تصویر بکشد. به نظر من، او سهم ارزشمندی داشت (بله، فکر می کنم همه با من موافق هستند که دانشمندانی مانند فلمینگ هرگز فراموش نخواهند شد و اکتشافات آنها همیشه به طور نامرئی از ما محافظت می کند). همه ما می دانیم که نقش پنی سیلین در پزشکی به سختی قابل ارزیابی است. این دارو جان بسیاری از مردم را نجات داد (از جمله در جنگ، که در آن هزاران نفر بر اثر بیماری های عفونی جان باختند).

هوارد دبلیو فلوری.جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی، 1945

هاوارد فلوری برای کشف پنی سیلین و اثرات شفابخش آن بر بیماری های مختلف عفونی جایزه دریافت کرد. پنی سیلین که توسط فلمینگ کشف شد، از نظر شیمیایی ناپایدار بود و فقط در مقادیر کم به دست می آمد. فلوری تحقیقات در مورد این دارو را رهبری کرد. او تولید پنی سیلین را در ایالات متحده آمریکا به لطف تخصیص هنگفتی که برای این پروژه اختصاص داده بود، تأسیس کرد.

ایلیا مکانیکوف.جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی، 1908

دانشمند روسی ایلیا مکنیکوف برای کارش در مورد ایمنی جایزه اعطا شد. مهمترین سهم مکنیکوف در علم ماهیت روش شناختی بود: هدف دانشمند مطالعه "ایمنی در بیماری های عفونی از دیدگاه فیزیولوژی سلولی" بود. نام Mechnikov با یک روش تجاری محبوب برای ساخت کفیر مرتبط است. البته، کشف م.

ایوان پاولوفجایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی، 1904

ایوان پاولوف برای کارش در زمینه فیزیولوژی گوارش جایزه دریافت کرد. آزمایشات مربوط به دستگاه گوارش منجر به کشف رفلکس های شرطی شد. مهارت پاولوف در جراحی بی نظیر بود. او آنقدر با هر دو دستش خوب بود که نمی دانستی بعد از کدام دست استفاده می کند.

کامیلو گلجی.جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی، 1906

به پاس قدردانی از کار او در مورد ساختار سیستم عصبی، کامیلو گلگی این جایزه را دریافت کرد. گلژی انواع نورون ها را طبقه بندی کرد و اکتشافات زیادی در مورد ساختار تک تک سلول ها و سیستم عصبی به طور کلی انجام داد. دستگاه گلژی، شبکه‌ای ظریف از رشته‌های در هم تنیده در سلول‌های عصبی، شناخته شده و تصور می‌شود که در اصلاح و ترشح پروتئین نقش دارد. این دانشمند منحصر به فرد را همه کسانی که ساختار سلول ها را مطالعه کرده اند می شناسند. از جمله من و کل کلاس ما.

گئورگ بکشی. جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی، 1961

گئورگ بیکسی، فیزیکدان، غشاهای دستگاه های تلفن را مطالعه کرد که برخلاف پرده گوش، ارتعاشات صوتی را تحریف می کردند. در این راستا، او شروع به مطالعه خواص فیزیکی اندام های شنوایی کرد. با بازسازی تصویر کاملی از بیومکانیک حلزون گوش، جراحان مدرن گوش این فرصت را دارند که پرده گوش مصنوعی و استخوانچه های شنوایی را کاشت کنند. این اکتشافات به ویژه در زمان ما، زمانی که تکنولوژی کامپیوتر به ابعاد باورنکردنی توسعه یافته و مشکل کاشت به سطح کیفی متفاوتی رفته است، جایزه دریافت کرد برای شنیدن دوباره

امیل فون برینگ. جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی، 1901

امیل فون برینگ به دلیل کارش در مورد سرم درمانی، عمدتاً به دلیل استفاده از آن در درمان دیفتری، که راه های جدیدی را در علم پزشکی گشود و سلاحی پیروز در برابر بیماری و مرگ را در اختیار پزشکان قرار داد، این جایزه را دریافت کرد. در طول جنگ جهانی اول، واکسن کزاز که توسط برینگ ایجاد شد، جان بسیاری از سربازان آلمانی را نجات داد، البته اینها فقط اصول پزشکی بودند. اما هیچ کس احتمالاً شک ندارد که این کشف برای پیشرفت پزشکی و به طور کلی برای کل بشریت بسیار مفید است. نام او برای همیشه در تاریخ بشریت حک خواهد شد.

جورج دبلیو بیدل.جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی، 1958

جورج بیدل برای اکتشافات خود در مورد نقش ژن ها در فرآیندهای بیوشیمیایی خاص این جایزه را دریافت کرد. آزمایش‌ها ثابت کرده‌اند که ژن‌های خاصی مسئول سنتز مواد سلولی خاص هستند. روش‌های آزمایشگاهی توسعه‌یافته توسط جورج بیدل و ادوارد تاتهام در افزایش تولید دارویی پنی‌سیلین، ماده‌ای مهم که توسط قارچ‌های خاص تولید می‌شود، مفید بود. احتمالاً همه در مورد وجود پنی سیلین فوق و اهمیت آن می دانند، بنابراین نقش کشف این دانشمندان در جامعه مدرن بسیار ارزشمند است.

کمیته نوبل امروز برندگان جایزه فیزیولوژی یا پزشکی 2017 را اعلام کرد. امسال این جایزه دوباره به ایالات متحده سفر خواهد کرد و مایکل یانگ از دانشگاه راکفلر در نیویورک، مایکل روزباش از دانشگاه براندیس و جفری هال از دانشگاه مین جایزه را به اشتراک می گذارند. بر اساس تصمیم کمیته نوبل، این محققان به دلیل کشف مکانیسم‌های مولکولی که ریتم‌های شبانه‌روزی را کنترل می‌کنند، جایزه گرفتند.

باید گفت که در کل تاریخ 117 ساله جایزه نوبل، این شاید اولین جایزه برای مطالعه چرخه خواب و بیداری یا به طور کلی هر چیزی که به خواب مربوط می شود، باشد. ناتانیل کلیتمن، خواب شناس مشهور، این جایزه را دریافت نکرد و یوجین آزرینسکی، که برجسته ترین کشف را در این زمینه انجام داد، که خواب REM (REM - حرکت سریع چشم، مرحله حرکت سریع چشم) را کشف کرد، به طور کلی فقط مدرک دکترا را برای خود دریافت کرد. دستاورد جای تعجب نیست که در پیش بینی های متعدد (ما در مقاله خود در مورد آنها صحبت می کنیم) هر نام و هر موضوع تحقیقاتی ذکر شده است، اما نه آنهایی که توجه کمیته نوبل را به خود جلب کرده است.

چرا جایزه داده شد؟

بنابراین، ریتم های شبانه روزی چیست و برندگان دقیقاً چه چیزهایی را کشف کردند که به گفته دبیر کمیته نوبل، خبر جایزه را با عبارت "شوخی می کنی؟"

جفری هال، مایکل روزباش، مایکل یانگ

حدود دیماز لاتین به عنوان "در سراسر روز" ترجمه شده است. اتفاقاً ما در سیاره زمین زندگی می کنیم، جایی که روز جای خود را به شب می دهد. و در جریان سازگاری با شرایط مختلف روز و شب، ارگانیسم ها ساعت های بیولوژیکی داخلی - ریتم های فعالیت بیوشیمیایی و فیزیولوژیکی بدن را توسعه دادند. تنها در دهه 1980 می توان با فرستادن قارچ به مدار نشان داد که این ریتم ها ماهیت منحصراً درونی دارند. نوروسپورا کراسا. سپس مشخص شد که ریتم های شبانه روزی به نور خارجی یا سایر سیگنال های ژئوفیزیکی بستگی ندارند.

مکانیسم ژنتیکی ریتم‌های شبانه‌روزی در دهه‌های 1960 و 1970 توسط سیمور بنزر و رونالد کونوپکا کشف شد که خطوط جهش‌یافته مگس سرکه را با ریتم‌های شبانه‌روزی مختلف مورد مطالعه قرار دادند: در مگس‌های نوع وحشی، نوسانات ریتم شبانه‌روزی در حدود 24 ساعت طول می‌کشد. - 19 ساعت، در دیگران - 29 ساعت، و برای دیگران اصلاً ریتم وجود نداشت. مشخص شد که ریتم ها توسط ژن تنظیم می شود مطابق - دوره زمانی. گام بعدی، که به درک چگونگی ظاهر شدن و حفظ چنین نوساناتی در ریتم شبانه روزی کمک کرد، توسط برندگان فعلی انجام شد.

مکانیسم ساعت خود تنظیم

جفری هال و مایکل روزباش پیشنهاد کردند که این ژن کدگذاری می شود دوره زمانیپروتئین PER عملکرد ژن خود را مسدود می کند و این حلقه بازخورد به پروتئین اجازه می دهد تا از سنتز خود جلوگیری کند و به صورت چرخه ای، به طور مداوم سطح خود را در سلول ها تنظیم کند.

تصویر توالی رویدادها را در یک نوسان 24 ساعته نشان می دهد. هنگامی که ژن فعال است، mRNA PER تولید می شود. از هسته به داخل سیتوپلاسم خارج می شود و به الگویی برای تولید پروتئین PER تبدیل می شود. هنگامی که فعالیت ژن پریود مسدود می شود، پروتئین PER در هسته سلول تجمع می یابد. این حلقه بازخورد را می بندد.

مدل بسیار جذاب بود، اما چند تکه از پازل برای تکمیل تصویر گم شده بود. برای جلوگیری از فعالیت ژن، پروتئین باید وارد هسته سلول شود، جایی که مواد ژنتیکی در آن ذخیره می شود. جفری هال و مایکل روزباش نشان دادند که پروتئین PER یک شبه در هسته انباشته می شود، اما آنها متوجه نشدند که چگونه توانسته است به آنجا برسد. در سال 1994، مایکل یانگ دومین ژن ریتم شبانه روزی را کشف کرد. بی زمان(انگلیسی: "بی زمان"). پروتئین TIM را رمزگذاری می کند که برای عملکرد طبیعی ساعت داخلی ما لازم است. یانگ در آزمایش ظریف خود نشان داد که تنها با اتصال به یکدیگر می‌توان TIM و PER جفت شوند و وارد هسته سلول شوند و در آنجا ژن را مسدود کنند. دوره زمانی.

تصویر ساده‌شده از اجزای مولکولی ریتم‌های شبانه‌روزی

این مکانیسم بازخورد دلیل نوسانات را توضیح می دهد، اما مشخص نیست چه چیزی فرکانس آنها را کنترل می کند. مایکل یانگ ژن دیگری پیدا کرد دوبار. حاوی پروتئین DBT است که می تواند تجمع پروتئین PER را به تاخیر بیندازد. اینگونه است که نوسانات "اشکال زدایی" می شوند تا با چرخه روزانه منطبق شوند. این اکتشافات درک ما از مکانیسم های کلیدی ساعت بیولوژیکی انسان را متحول کرد. در طول سال‌های بعد، پروتئین‌های دیگری یافت شدند که بر این مکانیسم تأثیر می‌گذارند و عملکرد پایدار آن را حفظ می‌کنند.

به عنوان مثال، برندگان جایزه امسال پروتئین های دیگری را کشف کردند که باعث ایجاد این ژن می شود دوره زمانیکار، و پروتئین هایی که با کمک آنها نور ساعت بیولوژیکی را هماهنگ می کند (یا با تغییر شدید مناطق زمانی باعث جت لگ می شود).

در مورد جایزه

به یاد بیاوریم که جایزه نوبل در فیزیولوژی یا پزشکی (شایان ذکر است که در عنوان اصلی حرف اضافه "یا" به جای "و" به نظر می رسد) یکی از پنج جایزه ای است که توسط وصیت نامه آلفرد نوبل در سال 1895 تعریف شده است و اگر ما از نامه سند پیروی می کنیم، باید سالانه "برای کشف یا اختراع در زمینه فیزیولوژی یا پزشکی" که در سال گذشته انجام شده و حداکثر سود را برای بشریت به ارمغان می آورد، اعطا شود. با این حال، به نظر می رسد که "اصل سال گذشته" تقریباً هرگز رعایت نشده است.

اکنون جایزه فیزیولوژی یا پزشکی به طور سنتی در همان ابتدای هفته نوبل، در اولین دوشنبه ماه اکتبر اعطا می شود. اولین بار در سال 1901 برای ایجاد سرم درمانی برای دیفتری اهدا شد. در مجموع، در طول تاریخ، این جایزه 108 بار اهدا شد، در نه مورد: در سال های 1915، 1916، 1917، 1918، 1921، 1925، 1940، 1941 و 1942 - جایزه اهدا نشد.

از سال 1901 تا 2017، این جایزه به 214 دانشمند اعطا شد که ده ها نفر از آنها زن بودند. تاکنون موردی نبوده است که کسی دو بار جایزه پزشکی را دریافت کند، اگرچه مواردی وجود داشته است که یک برنده موجود (مثلاً ما) نامزد شده باشد. اگر جایزه 2017 را در نظر نگیرید، میانگین سنی برنده 58 سال بود. جوانترین برنده جایزه نوبل در زمینه فیزیولوژی و پزشکی، فردریک بانتینگ برنده سال 1923 (جایزه کشف انسولین با سن 32 سال)، مسن ترین برنده جایزه نوبل سال 1966 پیتون رز (جایزه کشف ویروس های انکوژن، 87 سال) بود. ).

همانطور که در وب سایت کمیته نوبل گزارش شده است، محققان آمریکایی با بررسی رفتار مگس های میوه در مراحل مختلف روز توانستند به درون ساعت های بیولوژیکی موجودات زنده نگاه کنند و مکانیسم کار آنها را توضیح دهند.

ژنتیک جفری هال 72 ساله از دانشگاه مین، همکارش مایکل روزباش 73 ساله از دانشگاه خصوصی برندیس و مایکل یانگ 69 ساله از دانشگاه راکفلر کشف کرده اند که چگونه گیاهان، حیوانات و انسان ها با چرخه روز سازگار می شوند. شب دانشمندان کشف کرده‌اند که ریتم‌های شبانه‌روزی (از لاتین circa - "درباره"، "در اطراف" و لاتین می‌میرد - "روز") توسط ژن‌های به اصطلاح دوره تنظیم می‌شوند که پروتئینی را رمزگذاری می‌کنند که در سلول‌های موجودات زنده تجمع می‌یابد. شب و در روز مصرف می شود.

جفری هال، مایکل روزباش و مایکل یانگ برندگان جایزه نوبل 2017 در سال 1984 شروع به کاوش در ماهیت بیولوژیکی مولکولی ساعت های داخلی موجودات زنده کردند.

ساعت بیولوژیکی رفتار، سطح هورمون، خواب، دمای بدن و متابولیسم را تنظیم می کند. اگر بین محیط خارجی و ساعت بیولوژیکی درونی ما ناسازگاری وجود داشته باشد، بهزیستی ما بدتر می شود - به عنوان مثال، زمانی که در چندین منطقه زمانی سفر می کنیم. کمیته نوبل در وب‌سایت خود می‌گوید: برندگان جایزه نوبل نشانه‌هایی پیدا کردند که نشان می‌دهد عدم تطابق مزمن بین سبک زندگی افراد و ریتم بیولوژیکی آن‌ها که توسط ساعت داخلی دیکته می‌شود، خطر ابتلا به بیماری‌های مختلف را افزایش می‌دهد.

10 برنده برتر نوبل در زمینه فیزیولوژی و پزشکی

در آنجا، در وب سایت کمیته نوبل، فهرستی از ده برنده محبوب ترین جایزه در زمینه فیزیولوژی و پزشکی برای تمام مدتی که اعطا شده است، یعنی از سال 1901 وجود دارد. این رتبه بندی برندگان جایزه نوبل بر اساس تعداد بازدید از صفحات وب سایت اختصاص داده شده به اکتشافات آنها جمع آوری شده است.

در خط دهم- فرانسیس کریک، زیست شناس مولکولی بریتانیایی که در سال 1962 به همراه جیمز واتسون و موریس ویلکینز جایزه نوبل را دریافت کرد، "به دلیل اکتشافات خود در مورد ساختار مولکولی اسیدهای نوکلئیک و اهمیت آنها برای انتقال اطلاعات در سیستم های زنده" یا در موارد دیگر. کلمات، برای مطالعه DNA آنها.

در خط هشتماز جمله محبوب ترین برندگان جایزه نوبل در زمینه فیزیولوژی و پزشکی، کارل لندشتاینر، ایمونولوژیست است که در سال 1930 به دلیل کشف گروه های خونی انسان، که انتقال خون را به یک روش معمول پزشکی تبدیل کرد، این جایزه را دریافت کرد.

در جایگاه هفتم- فارماکولوژیست چینی تو یویو. او به همراه ویلیام کمبل و ساتوشی اومورا در سال 2015 جایزه نوبل را برای «کشف در زمینه درمان‌های جدید مالاریا» یا بهتر بگوییم برای کشف آرتمیسینین، دارویی از Artemisia annua که به مبارزه با این بیماری عفونی کمک می‌کند، دریافت کرد. توجه داشته باشید که تو یویو اولین زن چینی بود که جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی را دریافت کرد.

در جایگاه پنجمدر میان محبوب ترین برندگان جایزه نوبل، یوشینوری اوسومی ژاپنی، برنده جایزه فیزیولوژی یا پزشکی 2016 است. او مکانیسم های اتوفاژی را کشف کرد.

در خط چهارم- رابرت کخ، میکروبیولوژیست آلمانی که باسیل سیاه زخم، ویبریو کلرا و باسیل سل را کشف کرد. کخ در سال 1905 جایزه نوبل را برای تحقیقات خود در مورد سل دریافت کرد.

در مقام سومرتبه بندی برندگان جایزه نوبل در زمینه فیزیولوژی یا پزشکی زیست شناس آمریکایی جیمز دیوی واتسون است که به همراه فرانسیس کریک و موریس ویلکینز در سال 1952 برای کشف ساختار DNA این جایزه را دریافت کردند.

خوب و محبوب ترین برنده جایزه نوبلدر زمینه فیزیولوژی و پزشکی، سر الکساندر فلمینگ، باکتری شناس بریتانیایی بود که به همراه همکارانش هاوارد فلوری و ارنست بوریس چین، در سال 1945 این جایزه را برای کشف پنی سیلین دریافت کردند، که واقعاً مسیر تاریخ را تغییر داد.

در سال 2017، جایزه نوبل پزشکی به سه دانشمند آمریکایی اعطا شد که مکانیسم‌های مولکولی مسئول ریتم شبانه روزی - ساعت بیولوژیکی انسان را کشف کردند. این مکانیسم‌ها خواب و بیداری، عملکرد سیستم هورمونی، دمای بدن و سایر پارامترهای بدن انسان را تنظیم می‌کنند که بسته به زمان روز تغییر می‌کنند. درباره کشف دانشمندان در مواد RT بیشتر بخوانید.

برندگان جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی رویترز جوناس اکسترومر

کمیته نوبل مؤسسه کارولینسکا در استکهلم روز دوشنبه 2 اکتبر اعلام کرد که جایزه نوبل فیزیولوژی یا پزشکی 2017 به دانشمندان آمریکایی مایکل یانگ، جفری هال و مایکل روزباش برای کشف مکانیسم‌های مولکولی کنترل کننده ریتم شبانه روزی اهدا شد. .

این کمیته خاطرنشان کرد: «آنها توانستند وارد ساعت بیولوژیکی بدن شوند و نحوه عملکرد آن را توضیح دهند.

ریتم شبانه روزی به نوسانات چرخه ای فرآیندهای مختلف فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی در بدن مرتبط با تغییر روز و شب گفته می شود. تقریباً هر اندام بدن انسان حاوی سلول‌هایی است که مکانیسم ساعت مولکولی جداگانه دارند و بنابراین ریتم‌های شبانه‌روزی نشان‌دهنده یک کرنومتر بیولوژیکی هستند.

بر اساس انتشاری از موسسه کارولینسکا، یانگ، هال و روزباش توانستند ژنی را در مگس میوه جدا کنند که آزادسازی پروتئین خاصی را بسته به زمان روز کنترل می کند.

بنابراین، دانشمندان توانستند ترکیبات پروتئینی را که در عملکرد این مکانیسم دخیل هستند شناسایی کنند و مکانیک مستقل این پدیده را در هر سلول جداگانه درک کنند. اکنون می دانیم که ساعت بیولوژیکی در سلول های موجودات چند سلولی دیگر از جمله انسان بر اساس همان اصل کار می کند.

• مگس مگس سرکه
• globallookpress.com
• imagebroker/آلفرد شوهوبر

وجود ساعت های بیولوژیکی در موجودات زنده در اواخر قرن گذشته مشخص شد. آنها در هسته موسوم به سوپراکیاسماتیک هیپوتالاموس مغز قرار دارند. هسته اطلاعات مربوط به سطوح نور را از گیرنده های روی شبکیه دریافت می کند و سیگنال هایی را از طریق تکانه های عصبی و تغییرات هورمونی به اندام های دیگر ارسال می کند.

علاوه بر این، برخی از سلول های هسته ای مانند سلول های سایر اندام ها دارای ساعت بیولوژیکی خاص خود هستند که عملکرد آن توسط پروتئین هایی تضمین می شود که فعالیت آنها بسته به زمان روز تغییر می کند. فعالیت این پروتئین ها سنتز پیوندهای پروتئینی دیگر را تعیین می کند که ریتم های شبانه روزی را در زندگی تک تک سلول ها و کل اندام ها ایجاد می کنند. برای مثال، قرار گرفتن در خانه با نور روشن در شب می‌تواند ریتم شبانه‌روزی را تغییر دهد و سنتز پروتئین ژن‌های PER را فعال کند که معمولاً از صبح شروع می‌شود.

کبد همچنین نقش مهمی در ریتم شبانه روزی پستانداران دارد. به عنوان مثال، جوندگانی مانند موش یا موش حیوانات شبگرد هستند و در تاریکی غذا می خورند. اما اگر غذا فقط در طول روز در دسترس باشد، چرخه شبانه روزی کبد آنها 12 ساعت تغییر می کند.

ریتم زندگی

ریتم شبانه روزی تغییرات روزانه در فعالیت بدن است. الکساندر ملنیکوف خواب شناس توضیح می دهد که آنها شامل تنظیم خواب و بیداری، ترشح هورمون ها، دمای بدن و سایر پارامترهایی هستند که مطابق با ریتم شبانه روزی تغییر می کنند. وی خاطرنشان کرد: چندین دهه است که محققان در این راستا در حال توسعه هستند.

اول از همه، باید توجه داشت که این کشف دیروز و امروز نیست. این مطالعات برای چندین دهه - از دهه 80 قرن گذشته تا به امروز - انجام شد و کشف یکی از مکانیسم های عمیق تنظیم کننده ماهیت بدن انسان و سایر موجودات زنده را ممکن ساخت. مکانیسمی که دانشمندان کشف کردند برای تأثیرگذاری بر ریتم شبانه روزی بدن بسیار مهم است.

• pixabay.com

به گفته این کارشناس، این فرآیندها نه تنها به دلیل تغییر روز و شب اتفاق می افتد. حتی در شرایط شب قطبی، ریتم های شبانه روزی به کار خود ادامه می دهند.

این عوامل بسیار مهم هستند، اما اغلب در افراد مختل می شوند. این فرآیندها در سطح ژن تنظیم می شوند که توسط برندگان جوایز تایید شد. امروزه، مردم اغلب مناطق زمانی را تغییر می دهند و در معرض استرس های مختلف مرتبط با تغییرات ناگهانی در ریتم شبانه روزی قرار می گیرند. ریتم شدید زندگی مدرن می‌تواند بر تنظیم صحیح و فرصت‌های استراحت بدن تأثیر بگذارد.» او اطمینان دارد که تحقیقات یانگ، هال و روزباش فرصتی را برای ایجاد مکانیسم‌های جدیدی برای تأثیرگذاری بر ریتم‌های بدن انسان فراهم می‌کند.

تاریخچه جایزه

بنیانگذار این جایزه، آلفرد نوبل، در وصیت نامه خود انتخاب برنده فیزیولوژی و پزشکی را به موسسه کارولینسکا در استکهلم، که در سال 1810 تاسیس شد و یکی از مراکز آموزشی و علمی پزشکی پیشرو در جهان است، سپرد. کمیته نوبل دانشگاه متشکل از پنج عضو دائمی است که به نوبه خود حق دارند از کارشناسان برای مشاوره دعوت کنند. 361 نام در فهرست نامزدهای جایزه امسال وجود داشت.

جایزه نوبل پزشکی 107 بار به 211 دانشمند اعطا شده است. اولین برنده این جایزه در سال 1901 دکتر آلمانی امیل آدولف فون برینگ بود که روش ایمن سازی در برابر دیفتری را ابداع کرد. کمیته موسسه کارولینسکا مهمترین جایزه را جایزه سال 1945 می داند که به دانشمندان انگلیسی فلمینگ، شین و فلوری برای کشف پنی سیلین اعطا شد. برخی از جوایز در طول زمان بی ربط شده اند، مانند جایزه ای که در سال 1949 برای توسعه روش لوبوتومی اعطا شد.

در سال 2017، مبلغ پاداش از 8 میلیون به 9 میلیون کرون سوئد (حدود 1.12 میلیون دلار) افزایش یافت.

مراسم اهدای جوایز به طور سنتی در 10 دسامبر، روز درگذشت آلفرد نوبل برگزار می شود. جوایزی در رشته های فیزیولوژی و پزشکی، فیزیک، شیمی و ادبیات در استکهلم اهدا خواهد شد. جایزه صلح طبق وصیت نوبل در همان روز در اسلو اهدا می شود.

ما را دنبال کنید