Τα Νόμπελ της Λειτουργικής Ιατρικής

Τα Νόμπελ της Λειτουργικής Ιατρικής

Τα Νόμπελ της Λειτουργικής Ιατρικής - Νόμπελ 2009 για τα τελομερή

Τα Νόμπελ της Λειτουργικής Ιατρικής – Νόμπελ 2009 για τα τελομερή

 

Το 2009 το Νόμπελ στην Ιατρική απονεμήθηκε σε 3 επιστήμονες που έλυσαν ένα πολύ μεγάλο πρόβλημα στη βιολογία.

 

«Πώς τα χρωμοσώματα μπορούν να αντιγραφούν εξολοκλήρου κατά τη διάρκεια των κυτταρικών διαιρέσεων και μπορούν να προστατευθούν έναντι αποδομής και καταστροφής».

Η λύση βρίσκεται στο τέλος των χρωμοσωμάτων, στα Τελομερή και στο ένζυμο που τα σχηματίζει, την  Τελομεράση.

Οι μακριές, νηματοειδείς αλυσίδες του DNA που φέρουν γονίδια μας, συσκευάζονται σε χρωμοσώματα και τα τελομερή είναι τα «καπάκια» στα άκρα τους.

Οι Elizabeth Blackburn και ο Jack Szostak ανακάλυψαν ότι μια μοναδική αλληλουχία DNA, τα τελομερή, προστατεύει τα χρωμοσώματα από αποικοδόμηση.

Οι Carol Greider και Elizabeth Blackburn προσδιόρισαν την τελομεράση, το ένζυμο που προάγει τη σύνθεση των τελομερών του DNA. Αυτές οι ανακαλύψεις εξηγούν ότι τα άκρα των χρωμοσωμάτων προστατεύονται από τα τελομερή και ότι έχουν κατασκευαστεί από τελομεράση.

 

Όταν μειώνεται το μήκος των τελομερών, τα κύτταρα γερνάνε.

 

Τα τελομερή μικραίνουν με την ηλικία - telomere-shortening-cell-with-age

Τα τελομερή μικραίνουν με την ηλικία

 

Αντιστρόφως, εάν η δράση της τελομεράσης είναι υψηλή, το μήκος των τελομερών διατηρείται και η κυτταρική γήρανση καθυστερεί.

Αυτή η περίπτωση ισχύει στα καρκινικά κύτταρα, τα οποία έχουν το χαρακτηριστικό της «αθανασίας».

Ορισμένες κληρονομικές ασθένειες, σε αντίθεση, χαρακτηρίζονται από ελαττωματική τελομεράση, με αποτέλεσμα κατεστραμμένα κύτταρα.

Η απονομή του Βραβείου Νόμπελ αναγνωρίζει την ανακάλυψη του θεμελιώδους μηχανισμού στο κύτταρο, μια ανακάλυψη που έχει δρομολογήσει την ανάπτυξη νέων θεραπευτικών στρατηγικών.

Τελομερές και Τελομεράση - telomeres-telomerase

Τελομερές και Τελομεράση

 

Λύθηκε λοιπόν ένα σημαντικό κομμάτι του παζλ, σε ότι αφορά στην ανθρώπινη γήρανση, τον καρκίνο και τα βλαστοκύτταρα.

Αυτές οι ανακαλύψεις, είχαν σημαντικό αντίκτυπο εντός της Διεθνούς Επιστημονικής Κοινότητας.

Οι επιστήμονες πιστεύουν, ότι η βράχυνση των τελομερών, είναι αιτία για τη Γήρανση, όχι μόνο σε μεμονωμένα κύτταρα, αλλά και στον οργανισμό ως σύνολο.

Μέτρηση της ηλικίας μέσω των τελομερών - measure-of-age-by-telomeres-infographic-chomosomes

Μέτρηση της ηλικίας μέσω των τελομερών

Η διαδικασία ωστόσο της Γήρανσης (δηλαδή του αρθροίσματος Νόσων) έχει αποδειχθεί να είναι πολύπλοκη. Πιστεύεται ότι εξαρτάται από διάφορους παράγοντες.

Το τελομερές είναι ένας από αυτούς. Η έρευνα στον τομέα αυτό παραμένει έντονη.

Τα περισσότερα φυσιολογικά κύτταρα δεν διαιρούνται συχνά, ως εκ τούτου τα χρωμοσώματά τους δεν είναι σε κίνδυνο για να συντομεύσουν και δεν απαιτούν υψηλή δραστικότητα τελομεράσης.

Σε αντίθεση, τα καρκινικά κύτταρα έχουν την ικανότητα να διαιρούνται συνεχώς, απεριόριστα και να διατηρούν ακόμη τα τελομερή τους.
Πώς να «γεράσουν» λοιπόν;

Μια εξήγηση έγινε εμφανής, με το εύρημα ότι τα καρκινικά κύτταρα, έχουν συνήθως αυξημένη δραστικότητα τελομεράσης.

Ως εκ τούτου, προτάθηκε ότι ο καρκίνος θα μπορούσε να αντιμετωπιστεί, με την εξάλειψη της τελομεράσης των κυττάρων του.

Αθανασία των Καρκινικών Κυττάρων - cancer-cells-immortality

Αθανασία των Καρκινικών Κυττάρων – cancer-cells-immortality

 

Αρκετές μελέτες βρίσκονται σε εξέλιξη σε αυτόν τον τομέα, συμπεριλαμβανομένων των κλινικών μελετών αξιολόγησης εμβολίων, που κατευθύνονται ενάντια σε κύτταρα με αυξημένη δραστηριότητα της τελομεράσης.

Ορισμένες τώρα κληρονομικές ασθένειες, είναι γνωστό ότι προκαλούνται από ελαττώματα της τελομεράσης. Τέτοιες είναι μορφές συγγενούς απλαστικής αναιμίας, στις οποίες ανεπαρκείς κυτταρικές διαιρέσεις στα αρχέγονα κύτταρα του μυελού των οστών, οδηγούν σε σοβαρή αναιμία. Ορισμένες κληρονομικές ασθένειες του δέρματος και των πνευμόνων επίσης, προκαλούνται από ελαττώματα της τελομεράσης.

Συμπερασματικά, τα ευρήματα από την Elizabeth H. Blackburn, Carol W. Greider and Jack W. Szostak, έχουν προσθέσει μια νέα διάσταση στην κατανόηση του κυττάρου.

Έριξαν φως, στους μηχανισμούς των νόσων και τόνωσαν την ανάπτυξη νέων θεραπειών.

 

 

Το Βραβείο Νόμπελ Ιατρικής 2011 χωρίστηκε.

Το μισό από κοινού, με Bruce A. Beutler και Jules A. Hoffmann «για τις ανακαλύψεις τους σχετικά με την ενεργοποίηση της έμφυτης ανοσίας»  και το άλλο μισό, στον Ralph M. Steinman «για την ανακάλυψη των δενδριτικών κυττάρων και το ρόλο τους στην προσαρμοστική ανοσία».

Τα Νόμπελ της Λειτουργικής Ιατρικής - Νobel-Μedicine-2011

Τα Νόμπελ της Λειτουργικής Ιατρικής – Νobel-Μedicine-2011

 

Η εργασία αυτών των τριών επιστημόνων, έχει αποδειχθεί ζωτικής σημασίας για την ανάπτυξη νέων βελτιωμένων ειδών εμβολίων που καταπολεμούν τα λοιμώδη νοσήματα και για την καινοτόμο προσέγγιση στην καταπολέμηση του καρκίνου.

Η έρευνά τους, έχει βοηθήσει να δημιουργηθούν οι βάσεις για ένα νέο τύπο «θεραπευτικών εμβολίων» που διεγείρουν το ανοσοποιητικό σύστημα, ώστε να επιτίθεται στους καρκινικούς όγκους.

Η καλύτερη κατανόηση της πολυπλοκότητας του ανοσοποιητικού συστήματος, έχει προσφέρει επίσης στοιχεία για τη θεραπεία φλεγμονωδών ασθενειών, όπως η ρευματοειδής αρθρίτιδα.

 

Τα Νόμπελ της Λειτουργικής Ιατρικής - 2011-nobel-prize-medicine

Τα Νόμπελ της Λειτουργικής Ιατρικής – 2011-nobel-prize-medicine

 

Ανοσοποιητικό: ο Προστάτης του οργανισμού. 

Τόσο οι άνθρωποι όσο και τα άλλα είδη, συγκατοικούμε κυριολεκτικά με τους μικροοργανισμούς. Οι περισσότεροι από αυτούς είναι είτε ωφέλιμοι, είτε ουδέτεροι.

Για τη μικρή μειοψηφία εκείνων που είναι απειλητικοί για τη ζωή μας, ο οργανισμός μας έχει αναπτύξει μια σειρά μηχανισμών άμυνας, στους οποίους πρωταγωνιστεί βεβαίως το ανοσοποιητικό σύστημα.

Η μη ειδική ανοσία (φυσική ανοσία), η οποία αποτελεί την πρώτη γραμμή άμυνας του ανθρώπινου οργανισμού, είναι εξελικτικά η παλαιότερη. Είναι η ανοσία που διαθέτουν επίσης τα φυτά, τα έντομα και οι μύκητες . Τα κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος που εμπλέκονται στη φυσική ανοσία, αναχαιτίζουν τις επιθέσεις των μικροοργανισμών με μη ειδικό τρόπο. Με τρόπο δηλαδή που είναι κοινός για κάθε τύπο μικροοργανισμού. Αυτό το είδος ανοσίας, δεν επιφέρει μακρόχρονη προστασία έναντι των εκάστοτε μικροοργανισμών από τους οποίους έχουμε προσβληθεί.

Επόμενη γραμμή άμυνας του οργανισμού, είναι η ειδική ανοσία (επίκτητη ανοσία). Αυτή αναπτύσσεται με τη βοήθεια κυττάρων, που εμπλέκονται στη μη ειδική ανοσία και τα οποία παρουσιάζουν στο ανοσοποιητικό σύστημα τα αντιγόνα των μικροοργανισμών που μας επιτίθενται, έτσι ώστε να δημιουργηθούν ειδικά αντισώματα. Η ειδική ανοσία, επιφέρει μακρόχρονη προστασία έναντι των οργανισμών που μας προσβάλλουν.

2011-nobel_prize_medicine - Immune System

Τα Νόμπελ της Λειτουργικής Ιατρικής – 2011 – Ανοσοποιητικό Σύστημα

 

Συνολικά, οι τρεις τιμώμενοι με τις ανακαλύψεις τους, άνοιξαν το δρόμο για τη δημιουργία αποτελεσματικότερων εμβολίων, αλλά και εμβολίων νέου τύπου.

Tα εμβόλια αυτά, δημιουργούνται προκειμένου να στρέψουν το ανοσοποιητικό μας σύστημα ενάντια σε καρκινικούς όγκους.

Επίσης επέτρεψαν την καλύτερη κατανόηση των Φλεγμονωδών Νόσων. Τις δυνατότητες των εφαρμογών των δενδριτικών κυττάρων αποκαλύπτει η συγκινητική ιστορία του Steinman, ο οποίος, σύμφωνα με την ανακοίνωση του Πανεπιστημίου Rockefeller, διαγνώσθηκε με καρκίνο του παγκρέατος πριν από 4 χρόνια και παρέτεινε τη ζωή του με ένα εμβόλιο δενδριτικών κυττάρων, που σχεδίασε και παρασκεύασε ο ίδιος.

steinnman-2011

 

 

Το Βραβείο Νόμπελ Ιατρικής 2012

Απονεμήθηκε από κοινού, στον Sir John B. Gurdon και Shinya Yamanaka, για την ανακάλυψη ότι «όταν ωριμάζουν τα κύτταρα μπορούν να επαναπρογραμματιστούν για να γίνουν πολυδύναμα».

Εκεί που αρχίζει η ζωή

Όλοι περάσαμε από αυτό το στάδιο, αλλά κανείς δεν το θυμάται.

Πρόκειται για την πρώτη στιγμή της προσωπικής ιστορίας μας. Τη στιγμή που το σπερματοζωάριο του πατέρα μας γονιμοποίησε το ωάριο της μητέρας μας και πυροδοτήθηκαν οι διαδικασίες, που οδήγησαν στη γέννησή μας.

Ποιές είναι οι δυνάμεις που ωθούν το γονιμοποιημένο ωάριο να διαιρεθεί, για να παραχθούν τα πρώτα κύτταρα;

Και πώς από αυτά τα πρώτα κύτταρα που μοιάζουν μεταξύ τους, παράγονται τελικά άκρως εξειδικευμένα κύτταρα, όπως είναι τα νευρικά ή τα μυϊκά ή τα κύτταρα του ήπατος;

Φως στα κεντρικά αυτά ερωτήματα της αναπτυξιακής βιολογίας έριξαν, με διαφορά τεσσάρων και πλέον δεκαετιών, οι δύο τιμώμενοι με το βραβείο Νόμπελ Ιατρικής 2012.

 

Τα Νόμπελ της Λειτουργικής Ιατρικής - 2012-nobel-prize-medicine

Τα Νόμπελ της Λειτουργικής Ιατρικής – 2012-nobel-prize-medicine

 

Ο John Gurdon

Γεννήθηκε το 1933 στο Dippenhall της Βρετανίας. Ήταν φοιτητής, όταν αποπειράθηκε να δώσει απαντήσεις στα μεγάλα ερωτήματα.

Δεν είχαν περάσει παρά μόνο λίγα χρόνια, από τη διαλεύκανση της δομής του DNA και η επιστημονική κοινότητα αγνοούσε σχεδόν τα πάντα για το μόριο της κληρονομικότητας.

Έτσι, το γεγονός ότι τα εξειδικευμένα κύτταρα, διέφεραν τόσο πολύ μεταξύ τους, είχε οδηγήσει στην υπόθεση, ότι προκειμένου να υιοθετήσει την ταυτότητά του κάθε κύτταρο, επέλεγε να κρατήσει τα τμήματα του DNA που του χρειάζονταν και απαλλασσόταν από τα υπόλοιπα.

Εργαζόμενος με ωάρια βατράχου, τα οποία είναι άφθονα και μεγάλα, ενώ διαθέτουν και το πρόσθετο πλεονέκτημα να γονιμοποιούνται εκτός σώματος, κάτι που χαρίζει αμεσότητα στην παρακολούθηση του πειράματος, ο Gurdon θέλησε να διαπιστώσει την αλήθεια της παραπάνω υπόθεσης.

Έτσι, αφού αφαίρεσε από ωάρια βατράχου τους πυρήνες τους, τους αντικατέστησε με πυρήνες από κύτταρα του εντερικού επιθηλίου των αμφιβίων.

Η γέννηση γυρίνων από τα ωάρια αυτά, έδειξε στον νεαρό φοιτητή, ότι η υπόθεση δεν έστεκε.

Τα εξειδικευμένα κύτταρα, διατηρούσαν το σύνολο του γενετικού υλικού τους, παρά το γεγονός ότι αξιοποιούσαν μόνο ένα μέρος του.

Παράλληλα διαπιστώθηκε, ότι το ωάριο κατείχε μια ζωοποιό δύναμη, ικανή να κάνει τον πυρήνα του εξειδικευμένου κυττάρου να «ξεχάσει» τις εντολές που είχε και να επιστρέψει στην αρχική του κατάσταση, σε αυτήν όπου το σύνολο του DNA είναι διαθέσιμο.

2012-nobel-frog-experiment

Τα Νόμπελ της Λειτουργικής Ιατρικής – 2012-nobel-το πείραμα με το βάτραχο

 

Όλα αυτά έγιναν στα τέλη της δεκαετίας του 1950 και στις αρχές της δεκαετίας του 1960.

Και ενώ ο Gurdon και οι συνεργάτες του μελετούσαν (επιτυχώς!) τους παράγοντες που καθορίζουν την ταυτότητα των κυττάρων στο αναπτυσσόμενο έμβρυο, για διαφόρους λόγους είχε θεωρηθεί ότι, σε αντίθεση με αυτό που συνέβαινε στα αμφίβια, οι πυρήνες των κυττάρων των θηλαστικών, δεν θα ήταν εξίσου δεκτικοί στις εντολές του ωαρίου.

Η γέννηση της Ντόλι στις 5 Ιουλίου 1996, του πρώτου κλωνοποιημένου θηλαστικού, κατέρριψε την παραπάνω άποψη.

Άνοιξε το δρόμο, για την εργασία του έτερου τιμωμένου το 2012, του Shinya Yamanaka.
human-somatic-cells-reprogramming-stem-cells-nobel-2012

Human Somatic Cells – Reprogramming-Stem-Cells – Nobel-2012

 

Ο Shinya Yamanaka

Γεννημένος στην Οσάκα της Ιαπωνίας, ο  Yamanaka, αναζήτησε τις ζωογόνες εκείνες δυνάμεις που καθιστούν τα αρχικά (αρχέγονα) εμβρυϊκά κύτταρα, να είναι  Βλαστικά.

Ικανά δηλαδή, να διατηρούνται στην αδιαφοροποίητη εκείνη κατάσταση, που τους επιτρέπει αφενός να λειτουργούν ως πηγή κυττάρων και αφετέρου, υπό συγκεκριμένες συνθήκες, να διαφοροποιούνται προς όλους τους κυτταρικούς τύπους.

Εργαζόμενος με ποντίκια, ο Yamanaka εντόπισε το 2006 τα τέσσερα γονίδια που εξασφαλίζουν τη «βλαστικότητα» των βλαστικών κυττάρων.

Ο Ιάπωνας ερευνητής και οι συνεργάτες του, εισήγαγαν τα τέσσερα γονίδια σε ινοβλάστες (διαφοροποιημένα κύτταρα του συνδετικού ιστού).

Διαπίστωσαν, ότι αυτά έχαναν τη διαφοροποίησή τους και γίνονταν όντως Βλαστικά.

Τα αδιαφοροποίητα κύτταρα του Yamanaka ονομάστηκαν iPS cells (induced Pluripotent Stem cells) και η δημιουργία τους χαιρετίστηκε ως ένα μεγάλο επιστημονικό επίτευγμα.

Όχι  άδικα, καθώς πάνω σε αυτά βασίζεται η υλοποίηση του τολμηρότερου επιστημονικού ονείρου από καταβολής Ιατρικής.

Ιατρικές εφαρμογές Αδιαφοροποίητων Κυττάρων - Stem-cells - Νόμπελ 2012 - ips-cell-applications-nobel-2012

Ιατρικές εφαρμογές Αδιαφοροποίητων Κυττάρων – Stem-cells – Νόμπελ 2012

 

Ούτε λίγο ούτε πολύ, οι ερευνητές ευελπιστούν, ότι θα είναι σε θέση να θεραπεύουν ασθένειες με χρήση αυτών των κυττάρων.

Από αυτά, θα παράγονται όργανα και ιστοί για μεταμοσχεύσεις.

Περιττό να πούμε ότι τα όργανα και οι ιστοί αυτοί, θα προκύπτουν από κύτταρα του ίδιου του ασθενούς και έτσι δεν θα απορρίπτονται (αυτόλογες μεταμοσχεύσεις).

Όσο για το πότε όλα αυτά θα αποτελέσουν κλινική καθημερινότητα, κανείς δεν μπορεί να είναι βέβαιος. Η πρόοδος ωστόσο των τελευταίων ετών και το πλήθος των ερευνητών που έχουν ριχθεί σε αυτή τη μάχη, δείχνουν ότι σύντομα θα βιώσουμε την Ιατρική Επανάσταση.

Οι ανακαλύψεις αυτές, άλλαξαν ριζικά την κατανόησή μας για την ανάπτυξη των οργανισμών.

Δημιούργησαν νέα επιστημονικά πεδία.

Χάρη σε αυτές, οι ερευνητές ελπίζουν ότι στο εγγύς μέλλον, πολλές ασθένειες θα αντιμετωπίζονται με τη βοήθεια Κυτταρικών Θεραπειών.

 

Να είστε πάντα καλά.

 

 Dr. Κυριάκος Τίγκας, M.D.

Χειρουργός Γυναικολόγος – Μαιευτήρας
Εξειδίκευση σε: Λειτουργική Ιατρική,
Ορμονική Υποκατάσταση γυναικών με Βιομιμητικές Ορμόνες,
Χειρουργική  Γυναικολογική Ογκολογία,  Χειρουργική Μαστού