Novákoviny

Výzkum schopnosti buněk opravit poškozenou DNA je jedním z největších hitů současné biochemie, a tak se zaměření vědců oceněných Nobelovou cenou za chemii dalo trochu předvídat. Dostali ji Švéd Tomas Lindahl, Američan Paul Modrich a Turek působící v USA Aziz Sancar.

"Jejich práce je rozhodujícím přínosem k pochopení funkcí živých buněk," zdůvodňuje své rozhodnutí nobelovský výbor Královské švédské akademie věd. "Současně objasňuje vznik mnoha dědičných onemocnění, nádorového bujení a průběh procesu stárnutí."

"Je to mnohem víc než jen základní výzkum," dodává Rachel Feltman, vědecká redaktora The Washington Post. "Jejich práce může vést k vytvoření umělých mechanismů opravy poškozené DNA. V konečném důsledku by tak šlo léčit rakovinu, zpomalit nebo zastavit stárnutí, eliminovat genetické faktory vedoucí ke vzniku mnoha onemocnění a odstraňovat dědičné defekty".

S trochou nadsázky se dá říct, že nástroje na opravu DNA mohou být skutečným elixírem života a věčného mládí. William J. Broad z The New York Times v této souvislosti poznamenal, že letošní cena za chemii tak konečně přerušila trend oceňování prací v exotických oblastech výzkumu, s nímž by její zakladatel Alfred Nobel určitě nesouhlasil.

Elixír věčného mládí

Představte si, že do počítačové paměti, v níž máte uložená životně důležitá data, někdo od rána do večera tluče kladivem, sem tam ji poleje vodou, upustí na zem a připálí na plotně. Z uložených informací by určitě brzy nezbylo nic. Přesně to samé se ale děje molekulám DNA uchovávajícím informace o tom, jak má náš organismus vypadat a fungovat. Jemnou a komplikovanou strukturu jejích atomů neustále narušují chemické látky, ultrafialové záření, karcinogenní vlivy a celá řada dalších faktorů.

obr: Laureáti letošní Nobelovy ceny za chemii, Tomas Lindahl, Paul Modrich a Turek a Aziz Sancar. 

Kromě toho při každém dělení buňky dochází během kopírování DNA k chybám v přepisu - a to se děje v lidském organismu každý den mnohomilionkrát. Přitom každý z nás vznikl ze spirál DNA obsažených v jedné spermii a jednom vajíčku, která - kdyby se narovnala - by byla dlouhá asi dva metry. Po mnoha miliardách buněčných dělení vedoucích k dospělému jedinci už by DNA jednoho člověka šla natáhnout mezi Zemí a Slunce 250krát.

Aby kumulace poškození a chyb při neustálém přepisování dědičné informace nezpůsobila rychlé zhroucení životních funkcí, disponuje každá zdravá buňka souborem nástrojů, které defekty průběžně opravují. Rakovina, geneticky podmíněné choroby a vady, ale i obyčejné stárnutí jsou ve skutečnosti důsledky selhávání této opravářské dílny. Kdyby se tedy podařilo přimět pracovníky buněčného servisu, aby svou práci neodbývali, zajistilo by nám to zdraví a věčné mládí. Alespoň teoreticky - zatím...

Cesta k tomuto poznání byla dlouhá, protože vědci věřili, že molekula DNA je mimořádně stabilní a žádnou opravářskou dílnu nepotřebuje. Švédský biolog Tomas Lindahl (nar. 1935) specializovaný na výzkum rakoviny si kladl otázku, zda tomu tak je doopravdy. Během svého působení v USA na Princeton University, Rockefeller University a v britském London Research Institute se zaměřil na zkoumání poruch v přepisu DNA a postupně došel k závěru, že ve skutečnosti je tato molekula velmi nestabilní.

Zbývalo odpovědět na otázku, jak je ovšem možné, že přesto žijeme. A že evoluce založená na předávání genetické informace prostřednictvím této molekuly neskončila hned na svém počátku.

Klíč k pochopení rakoviny

Odpověď začal Tomas Lindahl hledat po svém návratu do Švédska v laboratořích stockholmského Karolinska Institutet. Usoudil, že v buňce musí existovat enzymy, které chyby při přepisu kontrolují a opravují. První z nich objevil v bakteriích roku 1974 a během následujících letech nalezl řadu dalších.

obr: Enzymy opravují řetězec DNA

kresba: Tom Ellenberger

Jeho práce vzbudila v odborných kruzích velkou pozornost. V 80. letech získal podporu od britského Imperial Cancer Resarch Found a roku 1986 se stal ředitelem Clare Hall Laboratory nově založené na půdě The Francis Crick Institute, který sdružuje šest špičkových britských pracovišť zaměřených na medicínský výzkum. Práce Tomase Lindahla tu roku 1996 vyvrcholila cíleným ovlivňováním procesu obnovy DNA lidské buňky v laboratorních podmínkách.

Aziz Sancar se narodil v Turecku roku 1946, vystudoval istanbulskou univerzitu a University of Texas a ve své vědecké práci se specializoval na molekulární biologii. Zkoumal mechanismy, které obnovují bakteriální DNA poškozenou ultrafialovým zářením a našel enzymy díky nimž organismus takové poškození bez následků přežije. Později se mu podařilo prokázat, že obdobné mechanismy fungují i v lidských buňkách.

Třetí z oceněných vědců Maul Modrich se narodil v Novém Mexiku roku 1946. Od dětství jej zajímala příroda a jeho otec - učitel mu doporučil zaměřit se na výzkum DNA, za který právě tehdy James Watson a Francis Crick dostali Nobelovu cenu. Modrich prošel Stanfordem i Harvardem a na Duke University začal zkoumat enzymy účastnící se aktivit DNA v buňce. Koncem 80. let už byl schopný v laboratorních podmínkách uměle vyvolat působení řadu mechanismů opravujících poškozené části DNA.

Brzy se ukázalo, že výzkum má nejen teoretický dopad, ale vede i k pochopení vzniku nádorového bujení, dalšího chování rakovinných buněk a příčin jejich rezistence vůči terapii.
"Tohle se mi na základním výzkumu líbí nejvíc," komentoval to Paul Modrich. "Nikdy nevíte k čemu všemu to nakonec může být dobré".

Jan A. Novák

psáno pro Hospodářské noviny a iHned.cz

You have no rights to post comments