Laureaci Nagrody Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny. Nagroda Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny

Coroczny Tydzień Nobla w Sztokholmie rozpoczął się od ogłoszenia zwycięzców nagród w dziedzinie fizjologii lub medycyny w poniedziałek. stwierdził, że badacze Michael Rosbash i Michael Young zostali uhonorowani w tej nominacji za rok 2017 za

odkrycie mechanizmów molekularnych kontrolujących rytmy dobowe – cykliczne wahania intensywności różnych procesów biologicznych związanych ze zmianą dnia i nocy.

Życie na Ziemi jest przystosowane do rotacji planety. Od dawna ustalono, że wszystkie żywe organizmy, od roślin po ludzi, mają zegar biologiczny, który pozwala organizmowi przystosować się do zmian zachodzących w ciągu dnia w środowisku. Pierwsze obserwacje w tym zakresie poczyniono na początku naszej ery, dokładniejsze badania rozpoczęto w XVIII wieku.

Do XX wieku rytmy dobowe roślin i zwierząt zostały w pełni zbadane, ale tajemnicą pozostało, jak dokładnie działa „zegar wewnętrzny”. Ta tajemnica została ujawniona amerykańskim genetykom i chronobiologom Hall, Rosbash i Yang.

Muszki owocowe stały się organizmem modelowym do badań. Zespołowi naukowców udało się znaleźć w nich gen kontrolujący rytmy biologiczne.

Naukowcy odkryli, że ten gen koduje białko, które gromadzi się w komórkach w nocy i jest niszczone w ciągu dnia.

Następnie zidentyfikowali inne elementy odpowiedzialne za samoregulację „zegara komórkowego” i udowodnili, że zegar biologiczny działa w podobny sposób w innych organizmach wielokomórkowych, w tym u ludzi.

Wewnętrzny zegar dostosowuje naszą fizjologię do zupełnie innych pór dnia. Od nich zależy nasze zachowanie, sen, metabolizm, temperatura ciała, poziom hormonów. Nasze samopoczucie pogarsza się, gdy występuje rozbieżność między pracą wewnętrznego zegara a środowisko. Tak więc organizm reaguje na gwałtowną zmianę strefy czasowej bezsennością, zmęczeniem i bólem głowy. Zespół jet lag, jet lag, od kilkudziesięciu lat jest włączony do Międzynarodowej Klasyfikacji Chorób. Niedopasowanie stylu życia do rytmów dyktowanych przez organizm prowadzi do zwiększonego ryzyka rozwoju wielu chorób.

Pierwsze udokumentowane eksperymenty z zegarami wewnętrznymi przeprowadził w XVIII wieku francuski astronom Jean-Jacques de Meran. Zauważył, że liście mimozy opadają wraz z nadejściem ciemności i ponownie się prostują rano. Kiedy de Meran postanowił przetestować, jak zachowa się roślina bez dostępu do światła, okazało się, że liście mimozy opadają i wznoszą się niezależnie od światła – zjawiska te wiązały się ze zmianą pory dnia.

Później naukowcy odkryli, że inne żywe organizmy mają podobne zjawiska, które dostosowują organizm do zmian warunków w ciągu dnia.

Nazywano je rytmami okołodobowymi, od słów circa – „wokół” i umiera – „dzień”. W latach 70. fizyk i biolog molekularny Seymour Benzer zastanawiał się, czy można zidentyfikować gen kontrolujący rytmy okołodobowe. Udało mu się to zrobić, gen został nazwany okresem, ale mechanizm kontroli pozostał nieznany.

W 1984 Hall, Rooibach i Young zdołali go rozpoznać.

Wyizolowali niezbędny gen i odkryli, że jest on odpowiedzialny za gromadzenie i niszczenie związanego z nim białka (PER) w komórkach, w zależności od pory dnia.

Kolejnym zadaniem naukowców było zrozumienie, w jaki sposób generowane i utrzymywane są wahania dobowe. Hall i Rosbash zasugerowali, że akumulacja białka blokuje działanie genu, regulując w ten sposób zawartość białka w komórkach.

Aby jednak zablokować pracę genu, białko powstałe w cytoplazmie musi dotrzeć do jądra komórkowego, w którym znajduje się materiał genetyczny. Okazało się, że PER wbudowuje się w jądro w nocy, ale jak się tam dostaje?

W 1994 roku Young odkrył inny, ponadczasowy gen, który koduje białko TIM, niezbędne dla prawidłowego rytmu okołodobowego.

Odkrył, że gdy TIM wiąże się z PER, są one w stanie wejść do jądra komórkowego, gdzie blokują działanie genu okresu z powodu hamowania sprzężenia zwrotnego.

Ale niektóre pytania wciąż pozostały bez odpowiedzi. Na przykład, co kontrolowało częstotliwość wahań dobowych? Young odkrył później inny gen, doubletime, odpowiedzialny za tworzenie białka DBT, które opóźnia akumulację białka PER. Wszystkie te odkrycia pomogły zrozumieć, w jaki sposób fluktuacje są przystosowane do 24-godzinnego cyklu dobowego.

Następnie Hall, Rooibas i Young dokonali kilku kolejnych odkryć, które uzupełniały i udoskonalały poprzednie.

Na przykład zidentyfikowali szereg białek wymaganych do aktywacji genu okresu, a także odkryli mechanizm synchronizacji wewnętrznego zegara ze światłem.

Najbardziej prawdopodobni pretendenci do nagroda Nobla w tym obszarze wymieniono wirusolog Yuan Chang i jej męża, onkologa, którzy odkryli wirusa opryszczki typu ósmego związanego z mięsakiem Kaposiego; profesor Lewis Cantley, który odkrył szlaki sygnałowe enzymów kinazy 3-fosfoinozytydowej i zbadał ich rolę we wzroście guza;

W 2016 roku zdobywca japońskiej nagrody Yoshinori Ohsumi za odkrycie mechanizmu autofagii, procesu degradacji i przetwarzania resztek wewnątrzkomórkowych.

Życie na Ziemi podlega rytmowi, który wyznacza ruch obrotowy planety wokół siebie i wokół Słońca. Większość żywych organizmów ma wewnętrzny „zegar” – mechanizmy, które pozwalają żyć zgodnie z tym rytmem. Hall, Rosbash i Young zajrzeli do celi i zobaczyli, jak działa zegar biologiczny.

Muchy Drosophila służyły jako organizmy modelowe. Genetykom udało się obliczyć gen kontrolujący rytm życia owadów. Okazało się, że koduje białko, które kumuluje się w komórkach w nocy i jest powoli wykorzystywane w ciągu dnia. Później odkryto kilka innych białek, które biorą udział w regulacji rytmów okołodobowych. Dla biologów jest teraz jasne, że mechanizm regulujący codzienną rutynę jest taki sam dla wszystkich żywych organizmów, od roślin po ludzi. Mechanizm ten kontroluje aktywność, poziom hormonów, temperaturę ciała i metabolizm, które zmieniają się wraz z porą dnia. Od czasu odkrycia Halla, Rosbasha i Younga pojawiło się wiele dowodów na to, jak nagłe lub trwałe zmiany stylu życia w stosunku do zegara biologicznego mogą być niebezpieczne dla zdrowia.

Pierwsze dowody na to, że żywe istoty mają „poczucie czasu” pojawiły się już w XVIII wieku: wtedy francuski przyrodnik Jean Jacques d „Ortou de Maran” wykazał, że mimoza nadal otwiera kwiaty rano i zamyka się wieczorem, nawet będąc w ciemności przez całą dobę.Dalsze badania wykazały, że nie tylko rośliny, ale także zwierzęta, w tym ludzie, wyczuwają porę dnia. około- koło i umiera- dzień.

W latach 70. ubiegłego wieku Seymour Benzer i jego uczeń Ronald Konopka znaleźli gen kontrolujący rytm dobowy u Drosophila i nałożył na jego okres. W 1984 roku Geoffrey Hall i Michael Rosbash z Brandelis University w Bostonie oraz Michael Young z Rockefeller University w Nowym Jorku wyizolowali gen Kropka, a następnie Hall i Rosbash dowiedzieli się, co robi zakodowane w niej białko PER - i gromadzi się w komórce w nocy i spędza cały dzień, więc jego stężenie można wykorzystać do oceny pory dnia.

Ten system, jak zasugerowali Hall i Rosbash, reguluje się sam: białko PER blokuje aktywność genu okresu, więc synteza białek zatrzymuje się, gdy jest jej za dużo i wznawia się, gdy białko jest konsumowane. Pozostało tylko odpowiedzieć na pytanie, w jaki sposób białko wnika do jądra komórkowego – w końcu tylko tam może wpływać na aktywność genu.

W 1994 roku Young odkrył drugi gen ważny dla rytmów okołodobowych, ponadczasowy, który koduje białko TIM, które pomaga białku PER przejść przez błonę jądrową i zablokować gen okresu. Kolejny gen podwójny czas, okazało się być odpowiedzialne za białko DBT, które spowalnia akumulację białka PER – dzięki czemu cykl jego syntezy i przerwy między nimi rozciągają się na 24 godziny. W kolejnych latach odkryto wiele innych genów i białek – części delikatnego mechanizmu „zegara biologicznego”, w tym tych, które pozwalają „rysować strzałki” – białek, których aktywność zależy od oświetlenia.

Rytmy okołodobowe regulują różne aspekty życia w naszym ciele, w tym na poziomie genetycznym: niektóre geny są bardziej aktywne w nocy, inne w ciągu dnia. Dzięki odkryciom laureatów z 2017 roku biologia rytmów okołodobowych stała się rozległa dyscyplina naukowa; Dziesiątki są pisane każdego roku prace naukowe o tym, jak działa „zegar biologiczny” różne rodzaje, w tym ludzi.

Według strony internetowej Komitetu Noblowskiego, badając zachowanie muszek owocówek w różnych porach dnia, badaczom ze Stanów Zjednoczonych udało się zajrzeć do wnętrza zegara biologicznego organizmów żywych i wyjaśnić mechanizm ich pracy.

Geoffrey Hall, 72-letni genetyk z University of Maine, jego 73-letni kolega Michael Rosbash z prywatnego Brandeis University oraz 69-letni Michael Young z Rockefeller University odkryli, w jaki sposób rośliny, zwierzęta i ludzie dostosować się do zmiany dnia i nocy. Naukowcy odkryli, że rytmy okołodobowe (z łac. circa – „około”, „wokół” i łac. umiera – „dzień”) są regulowane przez tzw. geny okresu, które kodują białko gromadzące się w komórkach organizmów żywych w nocy i jest spożywany w ciągu dnia.

Laureaci Nagrody Nobla w 2017 r. Geoffrey Hall, Michael Rosbash i Michael Young rozpoczęli badania molekularno-biologicznej natury wewnętrznych zegarów organizmów żywych w 1984 r.

„Zegar biologiczny reguluje zachowanie, poziom hormonów, sen, temperaturę ciała i metabolizm. Nasze samopoczucie pogarsza się, jeśli istnieje rozbieżność między środowiskiem zewnętrznym a naszym wewnętrznym zegarem biologicznym – na przykład, gdy podróżujemy przez wiele stref czasowych. Laureaci Nagrody Nobla odkryli oznaki chronicznej rozbieżności między stylem życia danej osoby a jej stylem życia rytm biologiczny, podyktowany zegarem wewnętrznym, zwiększa ryzyko różnych chorób ”- mówi strona internetowa Komitetu Nobla.

Top 10 laureatów Nagrody Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny

Tam na stronie internetowej Komitetu Noblowskiego znajduje się lista dziesięciu najpopularniejszych laureatów w dziedzinie fizjologii i medycyny przez cały czas jej przyznawania, czyli od 1901 roku. Ta ocena zdobywców Nagrody Nobla została skompilowana na podstawie liczby odsłon strony poświęconej ich odkryciom.

W dziesiątej linii- Francis Crick, brytyjski biolog molekularny, który wraz z Jamesem Watsonem i Maurice Wilkinsem otrzymał Nagrodę Nobla w 1962 r. „za odkrycia dotyczące struktury molekularnej kwasów nukleinowych i ich znaczenia dla przekazywania informacji w żywych układach”, innymi słowy za badanie DNA.

W ósmej linii Ranking najpopularniejszych laureatów Nagrody Nobla w dziedzinie fizjologii i medycyny to immunolog Karl Landsteiner, który w 1930 roku otrzymał nagrodę za odkrycie ludzkich grup krwi, dzięki którym transfuzja krwi stała się powszechną praktyką medyczną.

Na siódmym miejscu- chiński farmakolog Tu Yuyu. Wraz z Williamem Campbellem i Satoshi Omura w 2015 roku otrzymała Nagrodę Nobla „za odkrycia w dziedzinie nowych sposobów leczenia malarii”, a raczej za odkrycie artemizyniny, corocznego preparatu z piołunu, który pomaga zwalczać tę zakaźną chorobę . Zauważ, że Tu Yuyou została pierwszą Chinką, która otrzymała Nagrodę Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny.

Na piątym miejscu na liście najpopularniejszych laureatów Nagrody Nobla znalazł się Japończyk Yoshinori Ohsumi, zdobywca nagrody w dziedzinie fizjologii i medycyny w 2016 roku. Odkrył mechanizmy autofagii.

W czwartej linii- Robert Koch, niemiecki mikrobiolog, który odkrył bakcyla wąglik, vibrio cholerae i prątek gruźlicy. Koch otrzymał Nagrodę Nobla w 1905 roku za badania nad gruźlicą.

Na trzecim miejscu James Dewey Watson, amerykański biolog, który wraz z Francisem Crickiem i Maurice Wilkinsem otrzymał nagrodę w 1952 roku za odkrycie struktury DNA, jest zaliczany do laureatów Nagrody Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny.

Dobrze więc najbardziej popularne laureat Nagrody Nobla na polu fizjologii i medycyny okazał się Sir Alexander Fleming, brytyjski bakteriolog, który wraz z kolegami Howardem Flory i Ernst Boris Chain otrzymał nagrodę w 1945 roku za odkrycie penicyliny, która naprawdę zmieniła bieg historii.

W 2017 roku Nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny przyznano trzem amerykańskim naukowcom, którzy odkryli molekularne mechanizmy odpowiedzialne za rytm dobowy – ludzki zegar biologiczny. Mechanizmy te regulują sen i czuwanie, funkcjonowanie układu hormonalnego, temperaturę ciała i inne parametry organizmu ludzkiego, które zmieniają się w zależności od pory dnia. Przeczytaj więcej o odkryciu naukowców w materiale RT.

Laureaci Nagrody Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny Reuters Jonas Ekstromer

Komitet Noblowski Instytutu Karolinska w Sztokholmie w poniedziałek 2 października ogłosił, że Nagroda Nobla 2017 w dziedzinie fizjologii lub medycyny została przyznana amerykańskim naukowcom Michaelowi Youngowi, Geoffreyowi Hallowi i Michaelowi Rosbashowi za odkrycie mechanizmów molekularnych kontrolujących rytm dobowy .

„Byli w stanie dostać się do zegara biologicznego organizmu i wyjaśnić, jak on działa” – powiedział komitet.

Rytmy okołodobowe nazywane są cyklicznymi fluktuacjami różnych procesów fizjologicznych i biochemicznych w organizmie związanych ze zmianą dnia i nocy. W prawie każdym narządzie ludzkiego ciała znajdują się komórki, które mają indywidualny mechanizm molekularny, a zatem rytmy dobowe są zegarem biologicznym.

Zgodnie z informacją wydaną przez Instytut Karolinska, Young, Hall i Rosbash wyizolowali u muszek owocówki gen, który kontroluje uwalnianie określonego białka w zależności od pory dnia.

„W ten sposób naukowcom udało się zidentyfikować związki białkowe zaangażowane w działanie tego mechanizmu i zrozumieć działanie niezależnej mechaniki tego zjawiska wewnątrz każdej pojedynczej komórki. Teraz wiemy, że zegar biologiczny działa na tej samej zasadzie w komórkach innych organizmów wielokomórkowych, w tym ludzi ”- mówi w komunikacie komitet, który przyznał nagrodę.

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

Obecność zegara biologicznego w organizmach żywych została ustalona pod koniec ubiegłego wieku. Znajdują się one w tak zwanym jądrze nadskrzyżowaniowym podwzgórza mózgu. Jądro otrzymuje informację o poziomie światła z receptorów na siatkówce i wysyła sygnał do innych narządów za pomocą impulsów nerwowych i zmian hormonalnych.

Ponadto niektóre komórki jądra, podobnie jak komórki innych narządów, mają własny zegar biologiczny, którego pracę zapewniają białka, których aktywność zmienia się w zależności od pory dnia. Od aktywności tych białek zależy synteza innych wiązań białkowych, które generują dobowe rytmy życia. pojedyncze komórki i całe organy. Na przykład przebywanie w nocy w pomieszczeniach przy jasnym świetle może zmienić rytm dobowy, aktywując syntezę białek genów PER, która zwykle rozpoczyna się rano.

Również wątroba odgrywa istotną rolę w rytmach dobowych w ciele ssaków. Na przykład gryzonie, takie jak myszy lub szczury, są zwierzętami nocnymi i jedzą w nocy. Ale jeśli żywność staje się dostępna tylko w ciągu dnia, ich cykl dobowy wątroby przesuwa się o 12 godzin.

Rytm życia

Rytmy dobowe to codzienne zmiany aktywności organizmu. Obejmują one regulację snu i czuwania, wydzielanie hormonów, temperaturę ciała i inne parametry, które zmieniają się zgodnie z rytmem dobowym – wyjaśnia somnolog Aleksander Mielnikow. Zaznaczył, że od kilkudziesięciu lat naukowcy rozwijają się w tym kierunku.

„Przede wszystkim należy zauważyć, że odkrycie to nie jest ani wczoraj, ani dziś. Badania te prowadzone są przez wiele dziesięcioleci – od lat 80. ubiegłego wieku do chwili obecnej – i umożliwiły odkrycie jednego z głębokich mechanizmów regulujących naturę ludzkiego ciała i innych żywych istot. Mechanizm, który odkryli naukowcy, jest bardzo ważny dla wpływania na dobowy rytm organizmu ”- powiedział Mielnikow.

• pixabay.com

Zdaniem eksperta procesy te zachodzą nie tylko ze względu na zmianę dnia i nocy. Nawet w warunkach nocy polarnej rytmy dobowe będą nadal działać.

„Te czynniki są bardzo ważne, ale bardzo często są zaburzone u ludzi. Procesy te regulowane są na poziomie genów, co potwierdzili laureaci. W dzisiejszych czasach ludzie bardzo często zmieniają strefy czasowe i są narażeni na różne stresy związane z nagłymi zmianami rytmu dobowego. Napięty rytm Nowoczesne życie może wpływać na poprawność regulacji i możliwość odpoczynku organizmu ”- podsumował Mielnikow. Jest przekonany, że badanie Yanga, Halla i Rosbasha daje możliwość opracowania nowych mechanizmów wpływania na rytmy ludzkiego ciała.

Historia nagród

Fundator nagrody Alfred Nobel w swoim testamencie powierzył wybór laureata w dziedzinie fizjologii i medycyny założonemu w 1810 roku Karolinska Institute w Sztokholmie i jednemu z czołowych edukacyjnych i naukowych ośrodków medycznych na świecie. Uczelniany Komitet Nobla składa się z pięciu stałych członków, którzy z kolei mają prawo zapraszać ekspertów na konsultacje. Na liście nominowanych do nagrody w tym roku znalazło się 361 nazwisk.

Nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny przyznano 107 razy 211 naukowcom. Jej pierwszym laureatem został w 1901 r. niemiecki lekarz Emil Adolf von Behring, który opracował metodę uodparniania na błonicę. Komitet Instytutu Karolinska uważa za najważniejszą nagrodę w 1945 r., przyznaną brytyjskim naukowcom Flemingowi, Cheyne i Flory za odkrycie penicyliny. Niektóre nagrody z biegiem czasu stały się przestarzałe, jak na przykład nagroda przyznana w 1949 r. za opracowanie metody lobotomii.

W 2017 r. nagroda została zwiększona z 8 mln SEK do 9 mln SEK (około 1,12 mln USD).

Uroczystość wręczenia nagród tradycyjnie odbędzie się 10 grudnia, w dniu śmierci Alfreda Nobla. Nagrody w dziedzinie fizjologii i medycyny, fizyki, chemii i literatury zostaną wręczone w Sztokholmie. Pokojowa Nagroda, zgodnie z wolą Nobla, przyznawana jest tego samego dnia w Oslo.

Zapisz się do nas

Nagroda Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny. Jej właścicielami była grupa naukowców ze Stanów Zjednoczonych. Michael Young, Jeffrey Hall i Michael Rosbash otrzymali nagrodę za odkrycie molekularnych mechanizmów kontrolujących rytm dobowy.

Zgodnie z wolą Alfreda Nobla nagroda przyznawana jest temu, „kto robi ważne odkrycie w tym zakresie Redakcja TASS-DOSIER przygotowała materiał na temat procedury przyznania tej nagrody i jej laureatów.

Przyznawanie i nominowanie kandydatów

Za przyznanie nagrody odpowiada Zgromadzenie Noblowskie Instytutu Karolinska w Sztokholmie. Zgromadzenie składa się z 50 profesorów Instytutu. Jej ciałem roboczym jest Komitet Noblowski. Składa się z pięciu osób wybieranych przez zgromadzenie spośród jego członków na trzy lata. Zgromadzenie spotyka się kilka razy w roku, aby omówić kandydatów wybranych przez komisję, aw pierwszy poniedziałek października większością głosów wybiera laureata.

Uczeni mogą nominować różnych krajach, w tym członkowie Zgromadzenia Nobla w Karolinska Institute oraz laureaci Nagród Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny i chemii, którzy otrzymali specjalne zaproszenia od Komitetu Noblowskiego. Kandydatów można zgłaszać od września do 31 stycznia następnego roku. O nagrodę w 2017 roku ubiega się 361 osób.

Laureaci

Nagroda przyznawana jest od 1901 roku. Pierwszym laureatem został niemiecki lekarz, mikrobiolog i immunolog Emil Adolf von Behring, który opracował metodę uodparniania na błonicę. W 1902 nagrodę otrzymał Ronald Ross (Wielka Brytania), który studiował malarię; w 1905 - Robert Koch (Niemcy), który badał czynniki wywołujące gruźlicę; w 1923 Frederick Banting (Kanada) i John McLeod (Wielka Brytania), którzy odkryli insulinę; w 1924 - założyciel elektrokardiografii Willem Einthoven (Holandia); w 2003 roku Paul Lauterbur (USA) i Peter Mansfield (Wielka Brytania) opracowali metodę obrazowania metodą rezonansu magnetycznego.

Według Komitetu Noblowskiego Instytutu Karolinska, nagroda z 1945 r. przyznana Alexandrowi Flemingowi, Ernestowi Cheyne i Howardowi Flory (Wielka Brytania), którzy odkryli penicylinę, pozostaje najbardziej znana. Niektóre odkrycia z czasem straciły na znaczeniu. Wśród nich jest metoda lobotomii stosowana w leczeniu chorób psychicznych. Za jego opracowanie w 1949 roku nagrodę otrzymał Portugalczyk Antonio Egas-Moniz.

W 2016 roku nagrodę przyznano japońskiemu biologowi Yoshinori Ohsumi „za odkrycie mechanizmu autofagii” (procesu przetwarzania przez komórkę niepotrzebnej w niej zawartości).

Jak podaje portal Nobel, dziś na liście laureatów znajduje się 211 osób, w tym 12 kobiet. Wśród laureatów są dwaj nasi rodacy: fizjolog Iwan Pawłow (1904; za pracę w dziedzinie fizjologii trawienia) oraz biolog i patolog Ilja Miecznikow (1908; za badania odporności).

Statystyka

W latach 1901-2016 nagrodę w dziedzinie fizjologii lub medycyny przyznano 107 razy (w latach 1915-1918, 1921, 1925, 1940-1942 Zgromadzenie Noblowskie Instytutu Karolinska nie mogło wybrać laureata). Nagroda została podzielona 32 razy między dwóch laureatów i 36 razy między trzema. Średnia wieku laureatów to 58 lat. Najmłodszym jest Kanadyjczyk Frederick Banting, który otrzymał nagrodę w 1923 roku w wieku 32 lat, najstarszym jest 87-letni Amerykanin Francis Peyton Rose (1966).