Profesor Michael Hall, dobitnik Balzanove nagrade 2024., objašnjava kako je istraživanje novog spoja pronađenog na Uskršnjem otoku dovelo do velikih znanstvenih otkrića u razumijevanju rasta i starenja stanica
VELIKA ZNANSTVENA OTKRIĆA
Jednostavan spoj u bakterijama tla pomaže otkriti potencijalni način usporavanja starenja
Čitanje članka:
4
min
Ponekad se i naizgled neznatno otkriće u znanosti može pretvoriti u nešto ogromno. Tako je bilo i s istraživanjima profesora Michaela Halla o spoju zvanom rapamicin, koji je pronađen u šačici zemlje na Uskršnjem otoku u južnom Pacifiku.
POGLEDAJTE VIDEO:
Pokretanje videa...
01:35
Godine 2024. dodijeljena mu je Balzanova nagrada za veliki doprinos našem shvaćanju molekularnih mehanizama koji reguliraju rast i starenje stanica. Sa sjedištem u Italiji, Balzanova nagrada godišnja je međunarodna nagrada uspostavljena kako bi se priznala izvanredna postignuća u različitim područjima, uključujući znanost.
Hall je američko-švicarski znanstvenik sa sjedištem u Biozentrumu, Centru za molekularne bioznanosti na švicarskom Sveučilištu u Baselu. Njegova otkrića proteklih 30 godina transformirala su naše znanje o staničnim procesima i bolestima vezanim uz starenje, kao što su rak, dijabetes i kardiovaskularne bolesti.
Dio njegova istraživanja podupiran je sredstvima EU-a. Globalno priznanje Hallova rada i njegov veliki utjecaj na današnju medicinu ima dugu i zanimljivu priču.
Protugljivična tvar
Rapamicin je prvotno otkriven u uzorcima zemlje s Uskršnjeg otoka, lokalnog naziva Rapa Nui, izoliran iz bakterije nazvane Streptomyces hygroscopicus.
Početno razvijen kao protugljivična tvar, nazvan je rapamicin prema svojemu porijeklu. Međutim, otkriveno je da može suzbiti imunološki odgovor tijela, što je dovelo do toga da se njegova uporaba preusmjeri za liječenje određenih oblika raka i za prevenciju odbacivanja presađenog organa.
Kada je Hall 1980-ih započeo svoja istraživanja o rapamicinu, samo ga je zanimalo kako spoj djeluje. Istraživač u njegovom laboratoriju, liječnik Joe Heitman, napravio je hrabar korak time što je stanicama kvasca dao rapamicin da vidi što će se dogoditi.
Utvrđeno je da bakterijski spoj donesen s južnog Pacifika interferira s enzimom nazvanim „meta rapamicina” (eng. target of rapamycin) ili TOR (u sisavaca mTOR).
Rast stanice
Istraživanja u Baselu ranih 1990-ih godina prvotno su pokazivala da enzim kontrolira staničnu diobu, proces kojim se roditeljska stanica dijeli na dvije ili više stanice i time osigurava razmnožavanje, rast i obnovu tkiva.
Međutim, daljnja istraživanja otkrila su da mTOR zapravo upravlja rastom stanice, odnosno povećanjem njezine veličine ili mase.
„To je bilo dosta iznenađujuće jer tada nitko nije mislio da rast stanice može biti kontroliran, i to aktivno. To se smatralo samo spontanim procesom koji se odvija kada hranjive tvari postanu dostupne”, rekao je Hall.
Istraživači su zatim otkrili da se bjelančevina TOR kombinira s drugim bjelančevinama kako bi formirala složenu strukturu koja se ponaša kao „molekularni stroj” unutar stanice. Taj stroj kontrolira važne procese kao što su rast i metabolizam stanice.
Ono što je nevjerojatno je da se taj stroj može pronaći ne samo u ljudima, već i u velikom broju drugih višestaničnih organizama, među kojima su insekti, biljke i kvasac. Tako široka rasprostranjenost pokazuje da igra ključnu ulogu u biologiji svih složenih oblika života.
Produžetak života
Još jedan ključni trenutak bilo je otkriće povezanosti bjelančevine TOR i unosa hranjivih tvari.
„Pokazali smo da TOR kontrolira rast i metabolizam kao odgovor na hranjive tvari”, rekao je Hall.
Zapravo, TOR se ponaša kao „senzor hranjivih tvari.” Kada je TOR aktivan, stanica se usredotočuje na rast umjesto na održavanje kao odgovor na hranu.
S ograničenjem prehrane, kada je kalorijski unos smanjen a da ne uzrokuje pothranjenost, aktivnost bjelančevine TOR smanjuje se i stanice prelaze u „stanje održavanja” umjesto u stanje rasta. Ovo omogućuje stanicama da se usredotoče na proces obnove, čišćenje oštećenih dijelova i očuvanje resursa.
Starenje je često povezano s nakupljanjem staničnih oštećenja tijekom vremena. Smanjena aktivnost TOR-a zbog ograničene prehrane poboljšava mehanizme popravka stanice i smanjuje naprezanje stanice zbog pretjeranih zahtjeva za rast. To usporava procese koje doprinose starenju, kao što je upala.
Hallova istraživanja pokazala su da rapamicin oponaša učinke ograničene prehrane tako što ograničava aktivnost TOR-a. To je navelo druge da pokažu kako rapamicin produljuje životni vijek životinja poput miševa i muha.
„Kada inhibirate TOR rapamicinom, oponašate učinke ograničenja kalorija.”
To usporava proces starenja i odgađa pojavu bolesti povezanih sa starenjem, kao što su rak i neurodegenerativni poremećaji.
„Sada znamo da je rapamicin najjači i najreproducibilniji način liječenja koji produljuje životni vijek eukariota”, izjavio je Hall. Sve su životinje, biljke, gljive i ostali jednostanični organizmi eukarioti.
Usporavanje rasta raka
Ova je povezanost ključni fokus današnjih istraživanja starenja. Također je i važan smjer za istraživanja o liječenju raka.
S obzirom na to da je skup TOR evoluirao kako bi usmjeravao rast stanice, možda i nije iznenađujuće da je aktivnost TOR-a povezana s abnormalnim rastom koji se vidi kod raka.
„Izračunato je da su TOR skupovi prekomjerno regulirani i doprinose tumorogenosti u otprilike 70 % svih vrsta raka”, rekao je Hall.
Istraživanja koja financira EU usredotočila su se na to kako ograničavanje aktivnosti TOR-a uporabom rapamicina može pomoći usporiti rast stanica raka i učiniti ih osjetljivijima na liječenje poput kemoterapije i zračenja.
„Ovo je istraživanje privuklo pozornost gotovo svih svjetskih farmaceutskih tvrtki”, kazao je Hall.
Premda je inhibicija TOR-a obećavajuća, svejedno može utjecati na normalnu funkciju stanica i dovesti do nuspojava, od kojih su neke imunosupresija i metabolički problemi. U tijeku su istraživanja kako bi se ove terapije poboljšale i selektivnije ciljale TOR u stanicama raka.
Istraživanje potaknuto znatiželjom
Od naizgled jednostavnog istraživanja toga kako djeluje ova protugljivična tvar, Hall je otkrio glavnog kontrolora rasta stanice, potencijalni način usporavanja procesa starenja i obećavajući smjer za liječenje raka.
„Ovo je predivan primjer vrijednosti istraživanja potaknutog znatiželjom”, rekao je Hall.
Prema Hallu, to je ono što mu je financiranje EU-a omogućilo: postavljanje pitanja i još pitanja, slijedeći put do otkrića koje je na početku bilo u potpunosti skriveno.
„Osnivanje Europskog istraživačkog vijeća bilo je pravo osvježenje za europsku znanost”, rekao je Hall.
Europsko istraživačko vijeće (ERC) osnovao je EU 2007. godine kako bi podržao izvrsna pionirska istraživanja svih područja znanosti, inženjerstva i humanističkih znanosti. Dobitnici potpore ERC-a dobili su nekoliko važnih nagrada u području znanosti, uključujući devet od više od 30 Nobelovih nagrada koje su osvojili istraživači koje financira EU, četiri Fieldsove medalje, 11 Wolfovih nagrada i još mnogih drugih.
Ovo nije prvi put da je Hall dobio nagrade za svoj rad.
„Imao sam sreću da osvojim mnoge nagrade. Nikad ne dosadi, osjećaj je predivan”, rekao je. „To je kao kad dobijete veliki kompliment. Svi vole komplimente, a također su i prekrasna potvrda nečijeg životnog rada kao znanstvenika.”
Autor Anthony King
Istraživanja u ovom članku financira Europsko istraživačko vijeće (ERC). Stavovi sugovornika ne odražavaju nužno stavove Europske komisije.
Više informacija
Ovaj je članak izvorno objavljen u časopisu Horizon, časopisu za istraživanje i inovacije EU-a.
Sve što je bitno, na dohvat ruke
Skini aplikaciju za najbolje iskustvo portala. Čitaj, komentiraj i budi uvijek u toku s najnovijim vijestima.
Odaberi temu koju želiš pratiti
Primaj sve nove vijesti o temi i budi u tijeku
