Nobelpriset i medicin delades ut för cancerimmunterapi. Nobelpriset i fysiologi eller medicin. Dossier som fick Nobelpriset i biologi

2018 vann Nobelpriset i fysiologi eller medicin av två forskare från olika delar av världen – James Ellison från USA och Tasuku Honjo från Japan – som oberoende upptäckt och studerat samma fenomen. De upptäckte två olika kontrollpunkter - mekanismer genom vilka kroppen undertrycker aktiviteten hos T-lymfocyter, mördande immunceller. Om dessa mekanismer blockeras, "befrias" T-lymfocyter och skickas för att bekämpa cancerceller. Detta kallas cancerimmunterapi och har använts på kliniker i flera år.

Nobelkommittén älskar immunologer: minst en av tio priser i fysiologi eller medicin delas ut för teoretiskt immunologiskt arbete. Samma år började vi prata om praktiska landvinningar. 2018 års Nobelpristagare firas inte så mycket för sina teoretiska upptäckter, utan för konsekvenserna av dessa upptäckter, som har hjälpt cancerpatienter i kampen mot tumörer i sex år nu.

Den allmänna principen för interaktion av immunsystemet med tumörer är som följer. Som ett resultat av mutationer producerar tumörceller proteiner som skiljer sig från de "normala" proteiner som kroppen är van vid. Därför reagerar T-celler på dem som om de vore främmande föremål. I detta får de hjälp av dendritiska celler - spionceller som kryper genom kroppens vävnader (för sin upptäckt belönades de förresten med Nobelpriset 2011). De absorberar alla proteiner som flyter förbi, bryter ner dem och visar de resulterande bitarna på sin yta som en del av MHC II-proteinkomplexet (stora histokompatibilitetskomplex, för mer information, se: Mares bestämmer om de ska bli dräktiga eller inte, enligt större histokompatibilitetskomplex... av deras granne, "Elements", 15/01/2018). Med sådant bagage skickas dendritiska celler till närmaste lymfkörtel, där de visar (presenterar) dessa bitar av fångade proteiner till T-lymfocyter. Om mördar-T-cellen (cytotoxisk lymfocyt eller mördarlymfocyt) känner igen dessa antigenproteiner med sin receptor, aktiveras den och börjar föröka sig och bilda kloner. Sedan sprids kloncellerna ut i kroppen på jakt efter målceller. På ytan av varje cell i kroppen finns MHC I-proteinkomplex i vilka bitar av intracellulära proteiner hänger. Mördar-T-cellen söker efter en MHC I-molekyl med ett målantigen som den kan känna igen med sin receptor. Och så snart igenkänning har skett, dödar mördar-T-cellen målcellen genom att göra hål i dess membran och starta apoptos (ett dödsprogram) i den.

Men denna mekanism fungerar inte alltid effektivt. En tumör är ett heterogent system av celler som använder en mängd olika sätt att undvika immunförsvaret (läs om en av de nyligen upptäckta metoderna i nyheterna Cancerceller ökar sin mångfald genom att slås samman med immunceller, "Elements", 2018-14-09) . Vissa tumörceller döljer MHC-proteiner från sin yta, andra förstör defekta proteiner och andra utsöndrar ämnen som hämmar immunförsvaret. Och ju "argare" tumören är, desto mindre chans har immunsystemet att klara av det.

Klassiska metoder för att bekämpa en tumör involverar olika sätt att döda dess celler. Men hur skiljer man tumörceller från friska? Typiskt är kriterierna som används "aktiv delning" (cancerceller delar sig mycket mer intensivt än de flesta friska celler i kroppen, och detta riktas mot strålbehandling, som skadar DNA och förhindrar delning) eller "motstånd mot apoptos" (kemoterapi hjälper till att bekämpa detta). Med denna behandling påverkas många friska celler, såsom stamceller, och inaktiva cancerceller, såsom vilande celler, påverkas inte (se: , "Elements", 2016-10-06). Därför förlitar de sig nu ofta på immunterapi, det vill säga aktiveringen av patientens egen immunitet, eftersom immunsystemet skiljer en tumörcell från en frisk bättre än externa läkemedel. Du kan aktivera ditt immunförsvar på en mängd olika sätt. Till exempel kan du ta en bit av en tumör, utveckla antikroppar mot dess proteiner och föra in dem i kroppen så att immunförsvaret kan "se" tumören bättre. Eller ta immunceller och "träna" dem att känna igen specifika proteiner. Men i år delas Nobelpriset ut för en helt annan mekanism – för att ta bort blockeringen från mördar-T-celler.

När den här historien började var det ingen som tänkte på immunterapi. Forskare har försökt reda ut principen för interaktion mellan T-celler och dendritiska celler. Vid närmare undersökning visar det sig att inte bara MHC II med antigenproteinet och T-cellsreceptorn är involverade i deras "kommunikation". Bredvid dem på cellytan finns andra molekyler som också deltar i interaktionen. Hela denna struktur - många proteiner på membran som ansluter till varandra när två celler möts - kallas en immunsynaps (se Immunologisk synaps). Denna synaps inkluderar till exempel samstimulerande molekyler (se Co-stimulering) - samma som skickar en signal till T-mördare att aktivera och gå på jakt efter fienden. De upptäcktes först: CD28-receptorn på ytan av T-cellen och dess ligand B7 (CD80) på ytan av den dendritiska cellen (Fig. 4).

James Ellison och Tasuku Honjo upptäckte oberoende av varandra ytterligare två möjliga komponenter i immunsynapsen - två hämmande molekyler. Ellison arbetade på CTLA-4-molekylen som upptäcktes 1987 (cytotoxisk T-lymfocytantigen-4, se: J.-F. Brunet et al., 1987. En ny medlem av immunglobulinsuperfamiljen - CTLA-4). Det ansågs från början vara en annan samstimulator eftersom den bara dök upp på aktiverade T-celler. Ellisons förtjänst är att han föreslog att det motsatta är sant: CTLA-4 dyker upp på aktiverade celler specifikt för att de ska kunna stoppas! (M.F. Krummel, J.P. Allison, 1995. CD28 och CTLA-4 har motsatta effekter på T-cellers svar på stimulering). Det visade sig senare att CTLA-4 har liknande struktur som CD28 och kan även binda till B7 på ytan av dendritiska celler, och till och med starkare än CD28. Det vill säga, på varje aktiverad T-cell finns det en hämmande molekyl som tävlar med den aktiverande molekylen för att ta emot signalen. Och eftersom immunsynapsen innehåller många molekyler, bestäms resultatet av förhållandet mellan signaler - hur många CD28- och CTLA-4-molekyler som kunde komma i kontakt med B7. Beroende på detta fortsätter T-cellen antingen att fungera eller fryser och kan inte attackera någon.

Tasuku Honjo upptäckte en annan molekyl på ytan av T-celler - PD-1 (dess namn är förkortning för programmerad död), som binder till liganden PD-L1 på ytan av dendritiska celler (Y. Ishida et al., 1992. Inducerad uttryck av PD-1, en ny medlem av immunoglobulingensuperfamiljen, vid programmerad celldöd). Det visade sig att möss knockout för PD-1-genen (berövade motsvarande protein) utvecklar något som liknar systemisk lupus erythematosus. Det är en autoimmun sjukdom, vilket är ett tillstånd där immunceller angriper kroppens normala molekyler. Honjo drog därför slutsatsen att PD-1 också fungerar som en blockerare och hindrar autoimmun aggression (Fig. 5). Detta är ytterligare en manifestation av en viktig biologisk princip: varje gång en fysiologisk process startar startas den motsatta (till exempel blodets koagulation och antikoaguleringssystem) parallellt för att undvika "överuppfyllelse av planen", vilket kan vara skadligt för kroppen.

Båda blockerande molekylerna - CTLA-4 och PD-1 - och deras motsvarande signalvägar kallades immunkontrollpunkter. kontrollstation- kontrollpunkt, se Immunkontrollpunkt). Tydligen är detta en analogi med cellcykelkontrollpunkter (se Cellcykelkontrollpunkter) - ögonblick då cellen "fattar ett beslut" om den kan fortsätta dela sig ytterligare eller om några av dess komponenter är avsevärt skadade.

Men historien slutade inte där. Båda forskarna bestämde sig för att hitta en användning för de nyupptäckta molekylerna. Deras idé var att de kunde aktivera immunceller om de blockerade blockerarna. Det är sant att autoimmuna reaktioner oundvikligen kommer att vara en biverkning (som nu händer hos patienter som behandlas med checkpoint-hämmare), men detta kommer att hjälpa till att besegra tumören. Forskare föreslog att blockera blockerare med antikroppar: genom att binda till CTLA-4 och PD-1 stänger de dem mekaniskt och förhindrar dem från att interagera med B7 och PD-L1, medan T-cellen inte tar emot hämmande signaler (fig. 6).

Det gick minst 15 år mellan upptäckten av kontrollpunkter och godkännandet av läkemedel baserade på deras inhibitorer. För närvarande används sex sådana läkemedel: en CTLA-4-blockerare och fem PD-1-blockerare. Varför var PD-1-blockerare mer framgångsrika? Faktum är att många tumörceller också bär PD-L1 på sin yta för att blockera aktiviteten hos T-celler. Således aktiverar CTLA-4 mördar-T-celler i allmänhet, medan PD-L1 verkar mer specifikt på tumörer. Och det finns något färre komplikationer med PD-1-blockerare.

Moderna metoder för immunterapi är tyvärr ännu inte ett universalmedel. För det första ger checkpoint-hämmare fortfarande inte 100 % patientöverlevnad. För det andra verkar de inte på alla tumörer. För det tredje beror deras effektivitet på patientens genotyp: ju mer olika hans MHC-molekyler, desto större är chansen att lyckas (om mångfalden av MHC-proteiner, se: Mångfald av histokompatibilitetsproteiner ökar reproduktionsframgången hos hansångare och minskar den hos honor, " Elements”, 29.08.2018). Ändå visade det sig vara en vacker berättelse om hur en teoretisk upptäckt först förändrar vår förståelse av immuncellers interaktion och sedan föder läkemedel som kan användas på kliniken.

Och Nobelpristagare har något att jobba på vidare. De exakta mekanismerna för hur checkpoint-hämmare fungerar är fortfarande inte helt kända. Till exempel, när det gäller CTLA-4, är det fortfarande oklart vilka celler det blockerande läkemedlet interagerar med: med själva T-mördarcellerna, eller med dendritiska celler, eller till och med med T-reglerande celler - populationen av T-lymfocyter ansvarig för att undertrycka immunsvaret. Därför är den här historien i själva verket fortfarande långt ifrån över.

Polina Loseva

Nobelprisets historia är mycket lång. Jag ska försöka berätta kortfattat.

Alfred Nobel lämnade ett testamente, med vilket han officiellt bekräftade sin önskan att investera alla sina besparingar (cirka 33 233 792 svenska kronor) i utveckling och stöd för vetenskapen. I själva verket var detta 1900-talets främsta katalysator, vilket bidrog till att moderna vetenskapliga hypoteser utvecklades.

Alfred Nobel hade en plan, en otrolig plan, som blev känd först efter att hans testamente öppnades i januari 1897. Den första delen innehöll de vanliga instruktionerna för ett sådant fall. Men efter dessa stycken fanns det andra som sa:

”All min lös och fast egendom måste av mina exekutorer omvandlas till likvida tillgångar, och det sålunda insamlade kapitalet måste placeras i en pålitlig bank Dessa medel kommer att tillhöra en fond, som årligen överlämnar inkomsterna från dem i blanketten av bonus till dem som under det gångna året har gjort den mest betydande insatsen för vetenskap, litteratur eller fred och vars verksamhet har gjort störst nytta för mänskligheten. Pris för prestation i fysiologi och medicin - Karolinska Institutet, Litteraturpriset av Stockholms Akademi, Fredspriset av en femmannakommission tillsatt av Norges Storting. Det är också min sista önskan att priserna ska delas ut till de mest meriterade kandidaterna, oavsett om de är skandinaviska eller inte. Paris, 27 november 1895"

Institutets administratörer väljs av vissa organisationer. Varje medlem av administrationen hålls konfidentiell fram till diskussionen. Han kan tillhöra vilken nationalitet som helst. Det finns totalt femton Nobelprisadministratörer, tre för varje pris. De utser ett förvaltningsråd. Ordföranden och vice ordföranden för detta råd utses av Sveriges kung.

Alla som föreslår sin kandidatur kommer att diskvalificeras. En kandidat inom hans eller hennes område kan nomineras av en tidigare vinnare av priset, den organisation som ansvarar för att dela ut priset eller den som nominerar priset opartiskt. Presidenter för akademier, litterära och vetenskapliga sällskap, vissa internationella parlamentariska organisationer, vetenskapsmän som arbetar vid stora universitet och till och med medlemmar av regeringar har också rätt att nominera sin kandidat. Här är det dock nödvändigt att förtydliga: endast kända personer och stora organisationer kan nominera sin kandidat. Det är viktigt att kandidaten inte har något med dem att göra.

Dessa organisationer, som kan verka för stela, är utmärkta bevis på Nobels misstro mot mänskliga svagheter.

Nobels förmögenhet, som omfattade egendom värd mer än trettio miljoner kronor, delades upp i två delar. Den första - 28 miljoner kronor - blev utmärkelsens huvudfond. Med resterande pengar köptes byggnaden som den fortfarande ligger i för Nobelstiftelsen, dessutom anslogs medel från dessa pengar till organisationsfonderna för varje pris och belopp för utgifter för organisationer som ingår i Nobelstiftelsen.

vem kommittén.

Sedan 1958 har Nobelstiftelsen investerat i obligationer, fastigheter och aktier. Det finns vissa restriktioner för att investera utomlands. Dessa reformer drevs av behovet av att skydda kapitalet från inflation. Det är tydligt att detta betyder mycket i vår tid.

Låt oss titta på några intressanta exempel på prisutdelningar genom hela dess historia.

Alexander FLEMING.

Alexander Fleming tilldelades priset för upptäckten av penicillin och dess helande effekt vid olika infektionssjukdomar. Den lyckliga olyckan - Flemings upptäckt av penicillin - var resultatet av en kombination av omständigheter så otroliga att de nästan är omöjliga att tro, och pressen fick en sensationell historia som kunde fånga vilken persons fantasi som helst. Enligt min åsikt gjorde han en ovärderlig insats (ja, jag tror att alla kommer att hålla med mig om att forskare som Fleming aldrig kommer att glömmas bort, och deras upptäckter kommer alltid att osynligt skydda oss). Vi vet alla att penicillinets roll i medicin är svår att överskatta. Denna drog räddade många människors liv (inklusive i kriget, där tusentals människor dog av infektionssjukdomar).

Howard W. FLORY. Nobelpriset i fysiologi eller medicin, 1945

Howard Florey fick priset för upptäckten av penicillin och dess helande effekt på olika infektionssjukdomar. Penicillin, upptäckt av Fleming, var kemiskt instabilt och kunde endast erhållas i små mängder. Flory ledde forskningen om drogen. Han etablerade produktionen av penicillin i USA, tack vare de enorma anslag som tilldelats projektet.

Ilja MECHNIKOV. Nobelpriset i fysiologi eller medicin, 1908

Den ryske vetenskapsmannen Ilya Mechnikov tilldelades ett pris för sitt arbete med immunitet. Mechnikovs viktigaste bidrag till vetenskapen var av metodologisk karaktär: vetenskapsmannens mål var att studera "immunitet i infektionssjukdomar ur cellfysiologisk synvinkel." Mechnikovs namn är förknippat med en populär kommersiell metod för att göra kefir. Naturligtvis var M:s upptäckt stor och mycket användbar med sina verk lade han grunden för många efterföljande upptäckter.

Ivan PALVOV. Nobelpriset i fysiologi eller medicin, 1904

Ivan Pavlov tilldelades ett pris för sitt arbete med matsmältningens fysiologi. Experiment som rör matsmältningssystemet ledde till upptäckten av betingade reflexer. Pavlovs skicklighet inom kirurgi var oöverträffad. Han var så bra med båda händerna att man aldrig visste vilken hand han skulle använda härnäst.

Camillo GOLGI. Nobelpriset i fysiologi eller medicin, 1906

Som ett erkännande för sitt arbete med nervsystemets struktur tilldelades Camillo Golgi priset. Golgi klassificerade typerna av neuroner och gjorde många upptäckter om strukturen hos enskilda celler och nervsystemet som helhet. Golgi-apparaten, ett fint nätverk av sammanvävda filament i nervceller, är känt och tros vara involverat i proteinmodifiering och utsöndring. Denna unika vetenskapsman är känd för alla som har studerat cellers struktur. Inklusive mig och hela vår klass.

Georg BEKESHI. Nobelpriset i fysiologi eller medicin, 1961

Fysikern Georg Bekesi studerade membranen i telefonapparater, som förvrängde ljudvibrationer, till skillnad från trumhinnan. I detta avseende började han studera hörselorganens fysiska egenskaper. Efter att ha återskapat en komplett bild av snäckans biomekanik har moderna otoskirurger möjlighet att implantera konstgjorda trumhinnor och hörselben. Detta verk av Bekeshi belönades med ett pris. Dessa upptäckter blir särskilt relevanta i vår tid, när datortekniken har utvecklats till otroliga proportioner och problemet med implantation flyttar till en kvalitativt annan nivå Med sina upptäckter gjorde han det möjligt för många människor att höra igen.

Emil von BERING. Nobelpriset i fysiologi eller medicin, 1901

För sitt arbete med serumterapi, främst för dess användning vid behandling av difteri, som öppnade nya vägar inom medicinsk vetenskap och gav läkarna ett segerrikt vapen mot sjukdom och död, tilldelades Emil von Behring priset. Under första världskriget räddade stelkrampsvaccinet som Bering skapade livet på många tyska soldater. Naturligtvis var detta bara grunderna för medicin. Men ingen tvivlar nog på att denna upptäckt gav mycket för utvecklingen av medicinen och för hela mänskligheten i allmänhet. Hans namn kommer för alltid att förbli etsat i mänsklighetens historia.

George W. BEADLE. Nobelpriset i fysiologi eller medicin, 1958

George Beadle fick priset för sina upptäckter om geners roll i specifika biokemiska processer. Experiment har visat att vissa gener är ansvariga för syntesen av specifika cellulära ämnen. Laboratoriemetoder utvecklade av George Beadle och Edward Tatham visade sig vara användbara för att öka den farmakologiska produktionen av penicillin, en viktig substans som produceras av speciella svampar. Alla vet förmodligen om existensen av det ovan nämnda penicillinet och dess betydelse, därför är rollen för upptäckten av dessa forskare ovärderlig i det moderna samhället.

Nobelkommittén tillkännagav idag vinnarna av 2017 års pris i fysiologi eller medicin. I år kommer priset att resa till USA igen, med Michael Young från Rockefeller University i New York, Michael Rosbash från Brandeis University och Jeffrey Hall från University of Maine som delar priset. Enligt beslutet från Nobelkommittén belönades dessa forskare "för sina upptäckter av de molekylära mekanismer som styr dygnsrytmer."

Det måste sägas att i hela Nobelprisets 117-åriga historia är detta kanske det första priset för att studera sömn-vaken-cykeln, eller för allt som har med sömn att göra i allmänhet. Den berömda somnologen Nathaniel Kleitman fick inte priset, och Eugene Azerinsky, som gjorde den mest framstående upptäckten inom detta område, som upptäckte REM-sömn (REM - rapid eye movement, rapid eye movement phase), fick i allmänhet bara en doktorsexamen för sin prestation. Det är inte förvånande att i många prognoser (vi pratar om dem i vår artikel) nämndes alla namn och forskningsämnen, men inte de som väckte Nobelkommitténs uppmärksamhet.

Varför delades priset ut?

Så, vad är dygnsrytmer och exakt vad upptäckte pristagarna, som, enligt Nobelkommitténs sekreterare, hälsade nyheten om priset med orden "Skämtar du med mig?"

Jeffrey Hall, Michael Rosbash, Michael Young

Circa diemöversatt från latin som "runt dagen". Det råkar vara så att vi lever på planeten Jorden, där dagen ger vika för natten. Och under anpassningen till olika förhållanden dag och natt utvecklade organismer interna biologiska klockor - rytmer av kroppens biokemiska och fysiologiska aktivitet. Det var möjligt att visa att dessa rytmer har en uteslutande intern karaktär först på 1980-talet, genom att skicka svamp i omloppsbana Neurospora crassa. Då stod det klart att dygnsrytmer inte är beroende av yttre ljus eller andra geofysiska signaler.

Den genetiska mekanismen för dygnsrytmer upptäcktes på 1960- och 1970-talen av Seymour Benzer och Ronald Konopka, som studerade muterade linjer av Drosophila med olika dygnsrytm: hos vildtypsflugor hade dygnsrytmssvängningarna en period av 24 timmar, i några 24 timmar. - 19 timmar, i andra - 29 timmar, och för andra fanns det ingen rytm alls. Det visade sig att rytmerna regleras av genen PER - period. Nästa steg, som hjälpte till att förstå hur sådana fluktuationer i dygnsrytmen uppträder och upprätthålls, togs av de nuvarande pristagarna.

Självreglerande klockmekanism

Geoffrey Hall och Michael Rosbash föreslog att genen kodade period PER-proteinet blockerar driften av sin egen gen, och denna återkopplingsslinga tillåter proteinet att förhindra sin egen syntes och cykliskt, kontinuerligt reglera dess nivå i celler.

Bilden visar händelseförloppet under en 24 timmars svängning. När genen är aktiv produceras PER mRNA. Det lämnar kärnan in i cytoplasman och blir en mall för produktionen av PER-proteinet. PER-proteinet ackumuleras i cellkärnan när aktiviteten av periodgenen blockeras. Detta stänger återkopplingsslingan.

Modellen var väldigt attraktiv, men några pusselbitar saknades för att fullborda bilden. För att blockera genaktivitet behöver proteinet komma in i cellkärnan, där det genetiska materialet lagras. Jeffrey Hall och Michael Rosbash visade att PER-proteinet ackumuleras i kärnan över natten, men de förstod inte hur det lyckades ta sig dit. 1994 upptäckte Michael Young en andra dygnsrytmgen, tidlös(engelska: "tidlös"). Det kodar för TIM-proteinet, som behövs för att vår interna klocka ska fungera normalt. I sitt eleganta experiment visade Young att endast genom att binda till varandra kan TIM och PER paras ihop för att komma in i cellkärnan, där de blockerar genen period.

Förenklad illustration av de molekylära komponenterna i dygnsrytmer

Denna återkopplingsmekanism förklarade orsaken till svängningarna, men det var inte klart vad som styrde deras frekvens. Michael Young hittade en annan gen dubbeltid. Den innehåller DBT-proteinet, vilket kan fördröja ackumuleringen av PER-proteinet. Så här "felsöks" svängningarna så att de sammanfaller med den dagliga cykeln. Dessa upptäckter revolutionerade vår förståelse av nyckelmekanismerna för den mänskliga biologiska klockan. Under de följande åren fann man andra proteiner som påverkar denna mekanism och bibehåller dess stabila funktion.

Till exempel upptäckte årets pristagare ytterligare proteiner som orsakar genen period arbete, och proteiner med hjälp av vilka ljus synkroniserar den biologiska klockan (eller, med en kraftig förändring i tidszoner, orsakar jetlag).

Om utmärkelsen

Låt oss komma ihåg att Nobelpriset i fysiologi eller medicin (det är värt att notera att i originaltiteln låter prepositionen "eller" istället för "och") är ett av de fem priser som definierades av Alfred Nobels testamente 1895 och, om vi följer brevet i dokumentet, bör tilldelas årligen "för en upptäckt eller uppfinning inom området fysiologi eller medicin" som gjordes under det föregående året och ger maximal nytta för mänskligheten. Det verkar dock som om "förra årets princip" nästan aldrig följdes.

Nu delas priset i fysiologi eller medicin traditionsenligt ut redan i början av Nobelveckan, den första måndagen i oktober. Det tilldelades första gången 1901 för skapandet av serumterapi för difteri. Totalt, genom historien, delades priset ut 108 gånger, i nio fall: 1915, 1916, 1917, 1918, 1921, 1925, 1940, 1941 och 1942 - priset delades inte ut.

Från 1901 till 2017 delades priset ut till 214 vetenskapsmän, varav ett dussin var kvinnor. Hittills har det inte förekommit ett fall där någon fått priset i medicin två gånger, även om det har förekommit fall då en befintlig pristagare nominerats (till exempel vår). Om man inte tar hänsyn till 2017 års utmärkelse var pristagarens medelålder 58 år. Den yngsta nobelpristagaren inom området fysiologi och medicin var 1923 års pristagare Frederick Banting (pris för upptäckten av insulin, ålder 32 år), den äldsta var 1966 års pristagare Peyton Rose (pris för upptäckten av onkogena virus, ålder 87 år). ).

Som rapporterats på Nobelkommitténs webbplats, efter att ha studerat fruktflugornas beteende i olika faser av dagen, kunde forskare från USA titta in i de biologiska klockorna hos levande organismer och förklara mekanismen för deras arbete.

Genetikern Jeffrey Hall, 72, från University of Maine, hans kollega Michael Rosbash, 73, från det privata Brandeis University, och Michael Young, 69, från Rockefeller University, har upptäckt hur växter, djur och människor anpassar sig till dagens cykel och natt. Forskare har upptäckt att dygnsrytmer (från latinets circa - "omkring", "runt" och latinska dies - "dag") regleras av så kallade periodgener, som kodar för ett protein som ackumuleras i cellerna hos levande organismer kl. natt och konsumeras under dagen.

2017 års Nobelpristagare Jeffrey Hall, Michael Rosbash och Michael Young började utforska den molekylärbiologiska naturen hos levande organismers inre klockor 1984.

”Den biologiska klockan reglerar beteende, hormonnivåer, sömn, kroppstemperatur och ämnesomsättning. Vårt välbefinnande försämras om det finns en diskrepans mellan den yttre miljön och vår inre biologiska klocka – till exempel när vi reser över flera tidszoner. Nobelpristagarna hittade tecken på att en kronisk obalans mellan en persons livsstil och deras biologiska rytm, dikterad av den interna klockan, ökar risken för olika sjukdomar”, skriver Nobelkommittén på sin hemsida.

Topp 10 Nobelpristagare inom området fysiologi och medicin

Där, på Nobelkommitténs hemsida, finns en lista över de tio mest populära pristagarna inom området fysiologi och medicin under hela den tid det har delats ut, det vill säga sedan 1901. Denna rankning av nobelpristagare sammanställdes av antalet visningar av webbsidor som är tillägnade deras upptäckter.

På tionde raden- Francis Crick, brittisk molekylärbiolog som fick Nobelpriset 1962, tillsammans med James Watson och Maurice Wilkins, "för deras upptäckter om nukleinsyrors molekylära struktur och deras betydelse för överföring av information i levande system", eller i andra ord, för deras studier av DNA.

På åttonde raden Bland de mest populära Nobelpristagarna inom fysiologi och medicin är immunologen Karl Landsteiner, som fick priset 1930 för sin upptäckt av mänskliga blodgrupper, vilket gjorde blodtransfusioner till en vanlig medicinsk praxis.

På sjunde plats- Den kinesiska farmakologen Tu Youyou. Tillsammans med William Campbell och Satoshi Omura fick hon Nobelpriset 2015 "för upptäckter inom området nya behandlingar för malaria", eller snarare, för upptäckten av artemisinin, ett läkemedel från Artemisia annua som hjälper till att bekämpa denna infektionssjukdom. Observera att Tu Youyou blev den första kinesiska kvinnan som tilldelades Nobelpriset i fysiologi eller medicin.

På femte plats Bland de mest populära Nobelpristagarna är japanen Yoshinori Ohsumi, vinnare av 2016 års pris i fysiologi eller medicin. Han upptäckte mekanismerna för autofagi.

På fjärde raden- Robert Koch, tysk mikrobiolog som upptäckte mjältbrandsbacillen, Vibrio cholerae och tuberkulosbacillen. Koch fick Nobelpriset 1905 för sin forskning om tuberkulos.

På tredje plats Rankingen av nobelpristagare inom området fysiologi eller medicin är den amerikanske biologen James Dewey Watson, som fick priset tillsammans med Francis Crick och Maurice Wilkins 1952 för upptäckten av DNA:s struktur.

Bra och populäraste nobelpristagaren inom området fysiologi och medicin var Sir Alexander Fleming, en brittisk bakteriolog som tillsammans med kollegorna Howard Florey och Ernst Boris Chain fick priset 1945 för upptäckten av penicillin, som verkligen förändrade historiens gång.

År 2017 delades Nobelpriset i medicin ut till tre amerikanska forskare som upptäckte de molekylära mekanismerna som är ansvariga för dygnsrytmen - den mänskliga biologiska klockan. Dessa mekanismer reglerar sömn och vakenhet, hormonsystemets funktion, kroppstemperatur och andra parametrar i människokroppen, som förändras beroende på tid på dagen. Läs mer om forskarnas upptäckt i RT-materialet.

Vinnare av Nobelpriset i fysiologi eller medicin Reuters Jonas Ekstromer

Nobelkommittén vid Karolinska Institutet i Stockholm meddelade måndagen den 2 oktober att 2017 års Nobelpris i fysiologi eller medicin tilldelades de amerikanska forskarna Michael Young, Geoffrey Hall och Michael Rosbash för deras upptäckter av de molekylära mekanismerna som styr dygnsrytmen. .

"De kunde ta sig in i kroppens biologiska klocka och förklara hur det fungerar", konstaterade kommittén.

Dygnsrytmer kallas cykliska fluktuationer av olika fysiologiska och biokemiska processer i kroppen i samband med förändringen av dag och natt. Nästan varje organ i människokroppen innehåller celler som har en individuell molekylär klockmekanism, och därför representerar dygnsrytmer en biologisk kronometer.

Enligt ett släpp från Karolinska Institutet kunde Young, Hall och Rosbash isolera en gen i fruktflugor som kontrollerar frisättningen av ett speciellt protein beroende på tid på dygnet.

"Således kunde forskare identifiera proteinföreningarna som är involverade i funktionen av denna mekanism och förstå den oberoende mekaniken för detta fenomen inuti varje enskild cell. Vi vet nu att den biologiska klockan fungerar på samma princip i cellerna hos andra flercelliga organismer, inklusive människor, säger kommittén som delade ut priset i ett pressmeddelande.

• Drosophila fluga
• globallookpress.com
• imagebroker/Alfred Schauhuber

Förekomsten av biologiska klockor i levande organismer fastställdes i slutet av förra seklet. De är belägna i den så kallade suprachiasmatiska kärnan i hjärnans hypotalamus. Kärnan får information om ljusnivåer från receptorer på näthinnan och skickar signaler till andra organ genom nervimpulser och hormonella förändringar.

Dessutom har vissa kärnceller, liksom cellerna i andra organ, sin egen biologiska klocka, vars arbete säkerställs av proteiner vars aktivitet förändras beroende på tid på dygnet. Aktiviteten hos dessa proteiner bestämmer syntesen av andra proteinbindningar, som genererar dygnsrytmer i livet för enskilda celler och hela organ. Att till exempel vara inomhus med stark belysning på natten kan förändra dygnsrytmen, vilket aktiverar proteinsyntesen av PER-gener som vanligtvis börjar på morgonen.

Levern spelar också en betydande roll i dygnsrytmen hos däggdjur. Till exempel är gnagare som möss eller råttor nattdjur och äter i mörker. Men om mat blir tillgänglig bara under dagen, förändras deras dygnscykel i levern med 12 timmar.

Livets rytm

Dygnsrytm är dagliga förändringar i kroppens aktivitet. De inkluderar reglering av sömn och vakenhet, frisättning av hormoner, kroppstemperatur och andra parametrar som förändras i enlighet med dygnsrytmen, förklarar somnologen Alexander Melnikov. Han noterade att forskare har utvecklats i denna riktning i flera decennier.

"Först och främst bör det noteras att denna upptäckt inte är igår eller idag. Dessa studier utfördes under många decennier - från 80-talet av förra seklet till nutid - och gjorde det möjligt att upptäcka en av de djupa mekanismer som reglerar den mänskliga kroppens och andra levande varelsers natur. Mekanismen som forskare upptäckt är mycket viktig för att påverka kroppens dygnsrytm, säger Melnikov.

• pixabay.com

Enligt experten uppstår dessa processer inte bara på grund av förändringen av dag och natt. Även under polarnattsförhållanden kommer dygnsrytmerna att fortsätta att fungera.

"Dessa faktorer är mycket viktiga, men väldigt ofta är de försämrade hos människor. Dessa processer regleras på gennivå, vilket bekräftades av pristagarna. Nuförtiden byter människor väldigt ofta tidszoner och utsätts för olika påfrestningar i samband med plötsliga förändringar i dygnsrytmen. Den intensiva rytmen i det moderna livet kan påverka den korrekta regleringen och möjligheterna för resten av kroppen”, avslutade Melnikov. Han är övertygad om att forskningen av Young, Hall och Rosbash ger en möjlighet att utveckla nya mekanismer för att påverka människokroppens rytmer.

Prisets historia

Prisets grundare, Alfred Nobel, anförtrodde i sitt testamente valet av pristagare i fysiologi och medicin åt Karolinska Institutet i Stockholm, grundat 1810 och ett av de ledande utbildnings- och vetenskapliga medicinska centra i världen. Universitetets Nobelkommitté består av fem permanenta ledamöter, som i sin tur har rätt att bjuda in experter för samråd. Det fanns 361 namn på listan över nominerade till årets pris.

Nobelpriset i medicin har delats ut 107 gånger till 211 forskare. Dess första pristagare var 1901 den tyske läkaren Emil Adolf von Behring, som utvecklade en metod för immunisering mot difteri. Karolinska Institutets kommitté anser att det viktigaste priset är 1945 års pris som tilldelades de brittiska forskarna Fleming, Cheyne och Florey för upptäckten av penicillin. Vissa utmärkelser har blivit irrelevanta med tiden, till exempel priset som delades ut 1949 för utvecklingen av lobotomimetoden.

Under 2017 höjdes bonusbeloppet från 8 miljoner till 9 miljoner svenska kronor (cirka 1,12 miljoner dollar).

Prisutdelningen kommer traditionellt att äga rum den 10 december, dagen för Alfred Nobels död. Priser inom områdena fysiologi och medicin, fysik, kemi och litteratur delas ut i Stockholm. Fredspriset, enligt Nobels testamente, delas ut samma dag i Oslo.

Följ oss