5. října 2009 12:06 Lidovky.cz > Relax > Věda

První letošní Nobelova cena je za popis stárnutí buněk

Elizabeth Blackburnová | na serveru Lidovky.cz | aktuální zprávy Elizabeth Blackburnová | foto: Reuters

Stockholm Nositeli letošní Nobelovy medaile za medicínu a fyziology se stali rovnoměrným dílem tři vědci, kteří přesně popsali jeden z důležitých mechanismů stárnutí na úrovni jednotlivých buněk, funkci tzv. telomerů. Vůbec poprvé jsou mezi oceněnými v jedné kategorii hned dvě ženy. Méně překvapivé už je, že všichni ocenění pracují v USA.

Elizabeth Blackburnová, Carol Greiderová a Jack Szostak pomohli odpovědět na velmi starou otázku, kterou si biologové kladou už od 30. let minulého století. Tehdy si vědci všimli, že na konci všech chromozomů eukaryotických (jaderných) buněk se objevuje záhadný "ocásek". Objekt dostal název telomera - z řeckých slov "telos" (konec) a "meros" (část).

Vědci už v té době spekulovali, že by tyto útvary mohly mít ochrannou roli. Tuto představu posílil objev struktury DNA v 50. letech. Na základě tehdejších znalostí bylo totiž zřejmé, že dělení jednotlivých chromozomů nemůže úspěšně proběhnout v celé jejich délce. Dědičná informace by se tak měla postupně zkracovat a tím poškozovat. Ale skutečnost tento předpoklad důkladně vyvracela.

Většina buněk (i lidských) se totiž během života mnohokrát rozdělí. Při tomto procesu dochází k chybám, ale rozhodně ne tolika, kolik předpokládaly vědecké odhady. DNA musela mít nějaké mechanismy, jak vzniku chyb zabránit.

Konec dělení!
V roce 1971 ruský biolog Alexej Olovnikov navrhl, jak by ochranný efekt telomer mohl vypadat. Podle jeho hypotézy slouží telomery jako jakési "chrániče". Při jednotlivých dělení se zkracují telomery místo životně důležité dědičné informace, které leží v oblastech chromozomu před nimi.

Hypotéza je založena i na pozorování, že většina buněk (znovu eukaryotických) dokáže během svého života projít pouze omezeným počtem dělení. Pak už je k dalšímu rozmnožování lze přimět jenom těžko. Buňky lidského plodu tak dokáží projít přibližně 40 až 60 děleními.

Tento mechanismus měl představovat důležitou bezpečnostní pojistku. Při dalších děleních (bez ochranného krytu telomer) by z velkou pravděpodobností vznikaly genetické "zmetky" - a to znamená například drastické zvýšení rizika vzniku nádorových buněk. Cenou za to je ovšem skutečnost, že se zdravá tkáň nedokáže obnovovat do nekonečna.
Jak fungují telomery
Krok k realitě
Ovšem až díky třem letošním oceněným a jejich spolupracovníkům se změnila tato hypotéza v uznávaný vědecký fakt. Zprvu oddělená, pak společná práce týmů Jacka Szostaka a Elizabeth Blackburnové nejprve vedla k určené přesné genetické sekvence telomer. Vědcům se podařilo v dalším pokusu přesvědčivě prokázat, že stejné "přívěsky" mají schopnosti chránit úseky DNA různých organismů.

To naznačovalo, že autoři výzkumu narazili na univerzální mechanismus ochrany genetické informace a tím také ochrany proti stárnutí. A nejen to: zdálo se, že na stárnutí našli lék.

Na Štědrý den roku 1984 totiž třetí oceněná, o které zatím nepadlo ani slovo, Carol Greiderová, při kontrole jednoho experimentu v laboratoři dostala pod stromeček velmi nečekaný dárek (tím nemyslíme vánoční směnu, to nic překvapivého není. Greigerová byla postgraduální studentkou v týmu Elizabeth Blackburnové, tak byla na pracovní svátky připravená). Zjistila, že ve vzorku odebraném z kvasinek, se podle všeho nachází neznámý enzym. Ten měl podle hypotézy týmu sloužit jako "opravář" telomer a při každém dělení je prodlužovat.

Kdopak by se smrti bál?
Další pokusy tento předpoklad ověřily, a tak letošní laureáti Nobelovy ceny rozhodujícím způsobem přispěli k pochopení nejen toho, jak buňky stárnou, ale také toho, proč některé nestárnou. Dobrým příkladem nesmrtelných buněk, které se mohou dělit do nekonečna, jsou známé kmenové buňky, ale také buňky zárodečné line (ty, ze kterých vznikají vajíčka a spermie). Špatným příkladem jsou buňky nádorové.

Všechny tyto buňky si vytváří telomerázu, a tak se dokáží nejen bránit stárnutí, ale také se neomezeně dělit. Díky tomu může splynutím dvou buněk vzniknout z jediné buňky celý člověk. A díky tomu také z jediné (byť v několika krocích) zmutované buňky může vzniknout smrtící nádor.

Telomeráza se tak stala slibným cílem pro vývoj nových léků proti rakovině. Protože ji jiné buňky (kromě zárodečných) nemají, nehrozí tak například tak velké poškození zdravé tkáně jako v případě jiných agresivních terapií, které lze špatně zacílit na rakovinové buňky. V současné době probíhá na celém světě několik zkoušek ověřujících tento přístup. Objev také umožnil určit příčinu několika vzácných, většinou dědičných onemocnění, které zůstávaly předtím neznámé (například některé formy anémie – chudokrevnosti).

Jak se brzy zjistilo, buněčné stárnutí není jenom otázkou zkracování telomer. Skutečnost je bohužel mnohem složitější. Sliby o prodloužení života díky objevu telomer a jejich fungování jsou zatím velmi vzdálené skutečnosti. A dost možná se jí ani nikdy nestanou. Objev však přesto rozhodujícím způsobem přispěl k pochopení biologické smrti.