Dette års Nobelpriser bliver uddelt i disse dage, og jeg ville da lige omtale dem, som jeg synes er mest interessante 🙂

Fysiologi eller medicin – John B. Gurdon og Shinya Yamanaka

Prisen i fysiologi eller medicin blev i mandags givet til John B. Gurdon og Shinya Yamanaka for opdagelsen af, at modne celler kan omprogrammeres til at blive pluripotente:

The Nobel Prize recognizes two scientists who discovered that mature, specialised cells can be reprogrammed to become immature cells capable of developing into all tissues of the body. Their findings have revolutionised our understanding of how cells and organisms develop.

I den første halvdel af det 20. århundrede havde man opfattelsen af, at den såkaldte differentiering af celler, dvs. processen hvorved celler går fra at være umodne, pluripotente (løst oversat fra latin: at kunne mange ting) stamceller til at være modne, højt specialiserede celler med en specifik funktion (f.eks. nerveceller eller muskelceller), kun gik i én retning. Når først en celle havde færdiggjort sin modningsprocess, ville den blive fastlåst i denne tilstand indtil den døde.

I 1962 lavede Gurdon et forsøg, hvor han fjernede cellekernen fra en fuldt udviklet tarmcelle fra en frø. Denne kerne blev overført til en ægcelle, hvis egen kerne i forvejen var blevet fjernet. Resultatet var en fuld funktionel haletudse! Altså kunne kernen fra en fuldt differentieret tarmcelle give ophav til en hel organisme med alle de celler, det medfører. Dette arbejde banede vejen for en helt ny teknik (somatic cell nuclear transfer, SCNT), og forsøg af denne type er senere blev gentaget i andre organismer, herunder det berømte får Dolly, som var det første klonede pattedyr fra et voksent individ.

Men hvad med en hel, intakt celle? Gurdons arbejde blev senere opfulgt af Shinya Yamaka. Yamaka arbejdede med embryonale stamceller og identificerede en række faktorer i disse, som spillede en rolle i vedligeholdelsen af den pluripotente tilstand. I et dristigt forsøg i 2006 introducerede man 24 af disse faktorer i fuldt udviklede hudceller og konstaterede, at nogle af cellerne begyndte at opføre sig som stamceller. Derefter gentog man forsøgene og reducerede antallet af faktorer, indtil man havde identificeret fire faktorer, som var nødvendige for at omprogrammere cellerne.

Yamaka kaldte disse omprogrammerede celler for inducerede pluripotente stamceller (iPS celler). Denne teknologi anvendes den dag i dag i laboratorier over hele verden. Eksempelvis kan iPS celler bruges til at generere erstatninger for syge celler. Disse celler stammer fra patienten selv og er dermed mindre udsat for afstødelse af immunsystemet. Man kan også lave iPS celler fra folk med sjældne genetiske sygdomme for kunne studere sygdomsudviklingen nærmere på et cellulært plan og teste virkningen af nyudviklet medicin.

Kemi – Robert J. Lefkowitz og Brian K. Kobilka

I onsdags gik prisen i kemi så til Robert J. Lefkowitz og Brian K. Kobilka for deres studier af G-protein-koblede receptorer:

G-protein–coupled receptors (GPCRs) form a remarkable modular system that allows transmission of a wide variety of signals over the cell membrane, between cells and over long distances in the body. Today, we understand the molecular mechanism of how these receptors work in intricate detail, in large part because of the studies by Kobilka and Lefkowitz.

At kunne holde indre og ydre adskilt er vigtigt for alle celler i kroppen. De er derfor omgivet af en membran, som forhindre ting i at slippe ind og ud. Men celler skal også være i stand til modtage instruktioner udefra. F.eks. er hormoner vigtige signalstoffer, som fungerer som beskeder til celler om at reagere på en bestemt måde. Men cellemembranen forhindre disse i at trænge ind i cellen. Så hvordan transmitteres et signal på tværs af membranen?

G-protein-koblede receptorer, siger du? Lad os lige dele den op. Først og fremmest en receptor. Den kan modtage et signal, og sidder på i membranen og har kontakt til både ydersiden og indersiden af cellen. Faktisk består den af en kæde af syv spiraler, som strækker sig fra og tilbage tværs over membranen (hvorfor de også sommetider omtales som 7TM-receptorer). De danner tilsammen nærmest en fjeder, som aktiveres, når et signalstof modtages på ydersiden. På indersiden resulterer dette i, at receptoren fanger det såkaldte G-protein , som står for at viderebringe signalet inde i cellen.

Der findes utallige eksempler på denne type receptor. Når cellerne i nethinden opfanger lys som oversættes til et billede i hjernen, starter denne signalering ved at en photon (et “lysmolekyle”) rammer en receptor. Ligeledes gælder det for andre af vores sanser. Duftmolekyler binder bl.a. til G-protein-koblede receptorer på celler i næsen og resulterer i, at cellen afgiver et elektrisk signal videre til hjernen.

Meget medicin fungerer ved at interagere sådanne receptorer. Det gælder f.eks. beta-blokkere og anti-histaminer. Takket være Kobilka og Lefkowitz, som bl. a. fandt  genet som koder for receptoren, forstår vi i dag den molekylære mekanisme bag receptoren (og endda også den tredimensionelle struktur). Disse er uundværlige for den helt grundlæggende forståelse af, hvordan celler kan opfange signaler udfra og oversætte dem til handling indeni; og gør os i stand til bedre at kunne udvikle ny medicin.

Kilder:

Share →