27. októbra 2020

Nobeloveny ceny 2020: Hepatitída C, čierne diery a genetické nožnice

Fyziológia a medicína
Harvey J. Alter, Michael Houghton a Charles M. Rice

Tohtoročná Nobelova cena za fyziológiu a medicínu bola udelená trom vedcom, ktorí sa podieľali na objave vírusu spôsobujúceho zápal pečene – hepatitídy. Hlavným pôvodcom zápalov pečene, alebo hepatitídy, nie je nadmerná konzumácia alkoholu alebo autoimunitné ochorenia, ako by sa mohlo zdať. Sú to vírusy. Už v roku 1940 boli známe 2 typy týchto vírusov: A a B. Zaujímavé je, že rôzne typy vírusov hepatitídy pochádzajú z rôznych čeľadí, majú výrazne rozdielnu štruktúru, a tým aj závažnosť infekcie. Napríklad hepatitída A sa prenáša hlavne cez znečistenú vodu alebo jedlo. Nákaza týmto vírusom nespôsobuje dlhodobejšie ťažkosti. Oproti tomu, vírus hepatitídy B je prenášaný ľudskými tekutinami, napr. krvou. Jeho nákaza je oveľa vážnejšia ako u hepatitídy A, keďže môže spôsobiť chronické ťažkosti, cirhózu alebo dokonca aj rakovinu pečene. Tento vírus je veľmi zákerný, keďže môže v ľudskom tele byť nenápadne dlhé roky pred nástupom vážnejších príznakov. Podľa WHO je hepatitída celosvetovým zdravotníckym problémom porovnateľným s AIDS alebo tuberkulózou.

V roku 1960 Baruch Blumberg zistil, že jeden typ hepatitídy prenášanej krvou je spôsobený vírusom, dnes známym ako vírus hepatitídy typu B. Tento objav viedol k vyvinutiu diagnostického testu na vírus hepatitídy B, ktorý dovtedy neexistoval. Harvey J. Alter si v 70. rokoch všimol, že napriek diagnostike a zákazu transfúzii krvi nakazenej hepatitídou B, pacienti podstupujúci transfúzie stále vykazujú príznaky nákazy hepatitídou, aj keď v menšej miere. Toto spôsobilo vo vedeckej komunite rozruch, pretože bolo vylúčené, že by krv, ktorá im bola darovaná bola nakazená vírusom hepatitídy B. Preto bolo jasné, že okrem vírusov hepatitídy A a B musí existovať ešte iný vírus spôsobujúci podobné príznaky. Táto záhadná choroba vtedy dostala názov „nie-A, nie-B“ hepatitída.

Identifikácia tohto neznámeho nepriateľa bola následne prioritou virológov a molekulárnych biológov po celom svete. Vírus odolával všetkým tradičným technikám diagnostiky viac ako desaťročie. Michael Houghton pracoval pre farmaceutickú firmu Chiron a mal za úlohu izolovať genetický materiál tohto vírusu. Houghton s kolegami infikovali šimpanzy a potom sa z ich infikovanej krvi snažili vyizolovať genetický materiál vírusu. Väčšina vyizolovaného materiálu pochádzala od šimpanza, avšak Houghton predpokladal, že krv, hoci v menšej miere, musí obsahovať aj genetický materiál vírusu. Napadlo mu, že na zistenie, ktorý genetický materiál patrí tomuto neznámemu vírusu môže použiť krv z nakazených ľudí, keďže tá bude obsahovať protilátky proti obalovým proteínom vírusu. Preto zaklonoval časti DNA, ktoré izoloval zo šimpanza, z nich získal proteíny a tieto proteíny potom testoval či budú reagovať s protilátkami izolovanými z nakazených ľudí. Po dlhom hľadaní napokon jeden klon proteínu ukázal silnú reakciu s protilátkami. Následne spätne zistil, čomu vlastne patrí tento klon proteínu a ukázalo sa, že patrí novému, zatiaľ neobjavenému RNA vírusu z čeľade Flaviviridae. Dostal názov vírus hepatitídy C. To, že protilátky z nakazených ľudí reagovali s týmto vírusom dávalo veľmi silné indície, že toto je ten neznámy nepriateľ spôsobujúci hepatitídu po transfúzii krvi.

Vedci sa ale sporili či naozaj tento nový vírus sám o sebe spôsobuje hepatitídu. Nie je to len zhoda náhod, že ho našli v krvi infikovaného šimpanza? Charles M. Rice sa zameral na koncovú časť genetického kódu vírusu, o ktorej nik presne nevedel čo robí. Predpokladalo sa však, že je dôležitá pre množenie vírusu. Rice si tiež všimol, že táto časť genómu je v mnohých izolovaných vzorkách trochu iná a predpokladal, že niektoré varianty môžu blokovať množenie vírusu. Pomocou génového inžinierstva vytvoril umelý RNA genóm vírusu hepatitídy C, ktorý obsahoval variantu genómu, ktorý sa s istotou dokáže množiť.  Potom tento RNA genóm vpichol do zdravého šimpanza a po krátkej dobe sa ukázalo, že tento šimpanz má v krvi vírus hepatitídy C. Po čase dokonca začal vykazovať príznaky tohto ochorenia. Tým, že vpichnutie genetického kódu vírusu hepatitídy C do zdravého šimpanza spôsobilo infekciu týmto vírusom, bol definitívy dôkaz, že vírus hepatitídy C je naozaj ten neznámy nepriateľ spôsobujúci hepatitídu.

[Dominik]

Fyzika
Roger Penrose, Reinhard Genzel a Andrea Ghez

Nobelova cena za fyziku bola udelená za výskum čiernej dier. Rozdelili si ju traja ľudia, čo je pomerne bežné. Menej bežné však je, že ich hlavný prínos oddeľujú desaťročia. Roger Penrose dostal cenu za svoj (mimochodom trojstranový) článok z roku 1965, v ktorom preukázal, že čierne diery sú bežným dôsledkom Einsteinovej teórie relativity. Reinhard Genzel a Andrea Ghez zas viedli tímy výskumníkov, ktoré sa doteraz venujú výskumu supermasívnej čiernej diery v strede našej galaxie.

Názor ľudí na čierne diery sa minulé storočie menil. Keď sa objavili ako riešenie rovníc, ľuďom sa nepozdávali. Verilo sa, že príroda ich vzniku zabráni. Toto vyvrátila postupne séria prác, ktoré ukázali, že dostatočne silnej gravitácii nedokáže žiadna známa sila zabrániť. Jedna vec však nebola jasná. Vyžadujú si čierne diery na svoj vznik až nereálne špecifické počiatočné podmienky? Práve v tomto bol zlomový Penrosov článok, v ktorom ukázal, že čierne diery vyberavé jednoznačne nie sú, vzniknú pri pomerne všeobecných počiatočných podmienkach gravitačného kolapsu a tým pádom vznikajú relatívne bežne.

Tímy Genzela a Ghezovej skúmali pohyb hviezd v blízkostí stredu našej galaxie. Z ich pohybu určili, že v strede galaxie sa nachádza niečo veľmi hmotné, zároveň však neviditeľné. Vďaka ich výskumu vieme, že sa tam nachádza čierna diera o hmotnosti štyroch miliónov našich sĺnk. Veľkosťou by sa však pohodlne zmestila do našej slnečnej sústavy. Mimochodom, je možné, že súčasťou Nobelovej ceny mal byť aj zástupca kolaborácie EHT, ktorá odfotila prvú čiernu dieru. Fotia aj druhú, len to mešká a možno im tak aj ušla nominácia. Tento projekt symbolicky zavŕšil storočie čiernych dier.

[Samuel]

Chémia
Emmanuelle Charpentier a Jennifer Doudna

Tohtoročná Nobelova cena za chémiu bola udelená dvom vedkyniam, Emmanuelle Charpentier (Max Planck Unit, Berlin) a Jennifer Doudna (University of Berkeley, California) za objavenie jedného z najostrejších nástrojov génovej technológie: genetické nožnice CRISPR/Cas9, ktoré spôsobili revolúciu v biológii. CRISPR/Cas9 umožňuje vedcom prepísať DNA, kód života, v akomkoľvek organizme vrátane ľudských buniek s nevídanou účinnosťou a mimoriadne vysokou presnosťou a ľahkosťou.

CRISPR/Cas9 je imunitný systém v baktériách a iných mikroorganizmoch, ktorý poskytuje ochranu voči cudzím genetickým prvkom, ktoré sú prítomne vo vírusoch. Charpentier a Doudna ukázali, že tento obranný systém sa dá využiť aj inak. Je možné ho prerobiť na presný a ľahko použiteľný nastroj na úpravu génov so schopnosťou rozrezať ktorúkoľvek molekulu DNA na vopred určenom mieste. Systém CRISPR/Cas9 je vedený molekulou RNA, aby sa naviazal na špecifickú oblasť v DNA, a proteín Cas9 strihá DNA, ktoré sa dá potom v laboratóriu opraviť.

Pred objavením CRISPR/Cas9 boli zmeny génov v bunkách veľmi časovo náročne, ťažké a niekedy nemožné. Pomocou týchto genetických nožníc je teraz možné zmeniť DNA v každej bunke ľahko a v priebehu niekoľkých týždňov. Technológia CRISPR/Cas9 sa stala bežnou v laboratóriách po celom svete. Obrovská priekopnícka sila a všestrannosť tejto techniky znamená, že ju musíme používať s veľkou opatrnosťou, ale je aj rovnako dôležité si uvedomiť, že vie poskytnúť ľudstvu obrovské možnosti, či už od vývoja novej generácie plodín, ktoré lepšie odolajú klimatickým zmenám až po medicínu, kde môže pomôcť k novým liečbam rakoviny a genetických chorôb.

[Michaela]

P.S. Odporúčam knihu A Crack in Creation od Doudnovej. Pekne vysvetľuje pre širokú verejnosť ako CRISPR funguje, jej cestu k objavu a aký to malo dopad na vedeckú komunitu a spoločnosť.

Pre úplnosť ešte dodajme, že Nobelovu cenu za literatúru dostala americká poetka Louise Glücková. Nobelovu cenu za mier získala organizácia World Food Programme spadajúce pod Valné zhromaždenie Organizácie Spojených národov za boj s hladom(orom). V roku 2019 poskytli jedlo takmer sto miliónom ľuďom po celom svete.

[Samuel]

– – –

Zdroje
Medicína
https://www.niddk.nih.gov/news/archive/2016/story-discovery-hepatitis-c-from-non-a-non-b-hepatitis-cure
https://www.healio.com/news/infectious-disease/20140610/j467_0103_04_news_print_1

Fyzika
https://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/multimedia/black-hole-SagittariusA.html
https://vedator.space/vedatorsky-podcast-9-storocie-ciernych-dier/

Chémia
https://www.nobelprize.org/prizes/chemistry/2020/press-release/
https://www.nature.com/articles/d41586-020-02765-9
https://science.sciencemag.org/content/337/6096/816.long
https://www.goodreads.com/book/show/30971755-a-crack-in-creation

Literatúra
https://medziknihami.dennikn.sk/clanky/nobelova-cena-za-literaturu-v-roku-2020/

Pridaj komentár