Нобелевские лауреаты по медицине. Проблема на миллиарды: Нобелевскую премию по медицине дали за исследование биологических часов

Нобелевскую премию по медицине дали за изучение биологических часов

Нобелевская премия-2017: комитет объявил победителей в области медицины.

Нобелевская премия в области медицины и физиологии 2017 года присуждена в понедельник, 2 октября, трем американским профессорам — Джеффри Холлу, Майклу Росбашу и Майклу Янгу — за изучение молекулярных механизмов, контролирующих циркадные ритмы живых существ. Об этом говорится на сайте Нобелевского комитета.

В комитете отметили, что лауреаты премии смогли проникнуть внутрь биологических часов и объяснить механизм их работы.

Исследования ученых показывают, как растения, животные и люди приспосабливают свои биологические ритмы к смене дня и ночи. В частности, новоиспеченные нобелевские лауреаты выделили ген, который контролирует ежедневные биологические ритмы, и показали, как именно он работает.

BREAKING NEWS The 2017 #NobelPrize in Physiology or Medicine has been awarded to Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash and Michael W. Young. pic.twitter.com/lbwrastcDN

— The Nobel Prize (@NobelPrize) 2 октября 2017 г.

Внутренние часы человека приспосабливают физиологические процессы к различным фазам дня и регулируют такие важные функции, как поведение, уровень гормонов, сон, температура тела и обмен веществ.

В итоге организм оказывается под угрозой, если существует временное несоответствие между состоянием внешней среды и внутренними биологическими часами, например, во время путешествий через несколько часовых поясов. Хронические нарушения этого баланса приводят к повышенному риску различных заболеваний.

Циркадные (циркадианные) ритмы — циклические колебания интенсивности биологических процессов, связанные со сменой дня и ночи.

Циркадные ритмы имеют эндогенное происхождение, представляя собой биологические часы организма. Они наблюдаются у цианобактерий, грибов, растений, животных и у человека. Период циркадных ритмов обычно близок к 24 часам.

Слева направо: Майкл Росбаш, Майкл Янг и Джеффри Холл | Фото: nytimes.com / Associated Press / The Rockefeller University / Chinese University of Hong Kong

Джеффри Холл родился в 1945 году в Нью-Йорке. Получил докторскую степень в 1971 году в Вашингтонском университете в Сиэтле. С 1970-го по 1973 год работал в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене. С 1974 года работал в Брандейском университете, с 2002 года сотрудничает с Университетом Мэна.

Майкл Росбаш родился в 1944 году в Канзас-Сити. Он получил докторскую степень в 1970 году в Массачусетском технологическом институте в Кембридже. Работал в Эдинбургском университете в Шотландии. С 1974 года работает в Брандейском университете.

Майкл Янг родился в 1949 году в Майами. Получил докторскую степень в Техасском университете в Остине в 1975 году. В период с 1975-го по 1977 год работал в Стэнфордском университете в Пало-Альто. С 1978 года работает в Рокфеллеровском университете в Нью-Йорке.

В своем завещании Альфред Нобель поручил выбор лауреата по физиологии и медицине Каролинскому институту в Стокгольме, основанному в 1810 году и являющемуся одним из ведущих образовательных и научных медицинских центров мира. Созданный при нем Нобелевский комитет состоит из пяти постоянных членов, которые, в свою очередь, имеют право приглашать экспертов для консультаций.

Список номинантов на премию этого года состоял из 361 имени. С 1901 года Нобелевскую премию вручали 579 раз. Лауреатами стали 881 человек и 23 организации. Премия в области медицины присуждалась 107 раз 211 ученым.

Самым молодым лауреатом в 1923 году стал Фредерик Бантинг (32 года) за открытие инсулина, самым возрастным — Пейтен Роус (87 лет) в 1966 году за открытие онкогенных вирусов. В прошлом году премию получил профессор из Японии Есинори Осуми за открытие механизма аутофагии.

На прошлой неделе стало известно, что Нобелевский фонд в 2017 году увеличил размеры премий, выплачиваемых лауреатам, впервые с 2001 года. Сумма премии вырастет на 12,5% — с 8 млн до 9 млн шведских крон (около 1,12 млн долларов).

В ближайшие дни объявят обладателей награды и в других номинациях. Лауреата премии по физике мир узнает 3 октября, по химии — 4 октября, по литературе — 5 октября. Лауреата премии мира назовут 6 октября. Обладатель Премии по экономике памяти Нобеля, учрежденной Банком Швеции в 1968 году, определится 9 октября.

Подписывайтесь на Квибл в Viber и Telegram, чтобы быть в курсе самых интересных событий.

Нобелевская премия по физиологии и медицине 2017 года: молекулярный механизм биологических часов

2 октября 2017 года Нобелевский комитет огласил имена лауреатов Нобелевской премии 2017 года по физиологии и медицине. 9 млн шведских крон разделят поровну американские биологи Джеффри Холл (Jeffrey C. Hall), Майкл Розбаш (Michael Rosbash) и Майкл Янг (Michael W. Young) за своё открытие молекулярного механизма работы биологических часов, то есть бесконечно зацикленного циркадного ритма жизнедеятельности организмов, в том числе человека.

За миллионы лет жизнь адаптировалась к вращению планеты. Давным-давно известно, что у нас есть внутренние биологические часы, которые предвосхищают и адаптируются ко времени суток. Вечером хочется заснуть, а утром — проснуться. Гормоны выбрасываются в кровь строго по расписанию, а способности/поведение человека — координация, скорость реакции — тоже зависят от времени дня. Но как работают эти внутренние часы?

Открытие биологических часов приписывают французскому астроному Жан-Жаку де Мерану, который в 18 веке обратил внимание, что листья мимозы раскрываются к Солнцу днём и закрываются ночью. Он задался вопросом, как будет вести себя растение, если поместить его в кромешную темноту. Оказалось, что даже в темноте мимоза следовала плану — у неё как будто были внутренние часы.

Позже такие биоритмы нашли у других растений, животных и человека. Практически все живые организмы на планете реагируют на Солнце: циркадный ритм намертво встроен в земную жизнь, в метаболизм всего живого на планете. Но каким образом работает данный механизм — оставалось загадкой.

Нобелевские лауреаты изолировали ген, который контролирует дневной биологический ритм, у мух-дрозофил (у человека и мухи немало общих генов в силу наличия общих предков). Своё первое открытие они сделали 1984 году. Открытый ген назвали period.

Ген period кодирует протеин PER, который накапливается в клетках ночью и разрушается в течение дня. Концентрация белка PER изменяется по 24-часовому графику в соответствии с циркадным ритмом.

Затем они идентифицировали дополнительные компоненты белка и полностью раскрыли самодостаточный внутриклеточный механизм циркадного ритма — в этой уникальной реакции белок PER блокирует активность гена period, то есть PER блокирует синтез самого себя, но постепенно разрушается в течение дня (см. схему вверху). Это самодостаточный бесконечно зацикленный механизм. Он работает по такому же принципу в других многоклеточных организмах.

После открытия гена, соответствующего протеина и общего механизма работы внутренних часов не хватало ещё нескольких кусочков головоломки. Учёные знали, что белок PER ночью накапливается в ядре клетки. Они знали также, что соответствующая mRNA производится в цитоплазме. Непонятно было, как белок попадает из цитоплазмы в ядро клетки. В 1994 году Майкл Янг открыл ещё один ген timeless, который кодирует белок TIM, тоже необходимый для нормальной работы внутренних часов. Он доказал, что если TIM присоединяется к PER, то пара протеинов способна внедриться в ядро клетки, где они и блокируют активность гена period, таким образом замыкая бесконечный цикл производства белка PER.

Выяснилось, что этот механизм с изысканной точностью адаптирует наши внутренние часы ко времени суток. Он регулирует разные критические функции организма, в том числе поведение человека, уровни гормонов, сон, температуру тела и метаболизм. Человек плохо себя чувствует, если наблюдается временное несоответствие между внешними условиями и его внутренними биологическими часами, например, при путешествии на большие расстояния в разные часовые пояса. Есть также доказательства, что хроническое несоответствие образа жизни и внутренних часов связано с повышенным риском возникновения различных заболеваний, в том числе диабета, ожирения, рака и сердечно-сосудистых заболеваний.

Позже Майкл Янг идентифицировал ещё один ген doubletime, кодирующий белок DBT, который замедляет накопление белка PER в клетке и позволяет организму более точно подстраиваться под 24-часовые сутки.

В последующие годы нынешние нобелевские лауреаты более подробно осветили участие в циркадном ритме других молекулярных компонентов, они нашли дополнительные протеины, которые участвуют в активации гена period, а также выяснили механизмы, как свет помогает синхронизировать биологические часы с внешними условиями среды.

Слева направо: Майкл Розбаш, Майкл Янг, Джеффри Холл

Исследование механизма внутренних часов ещё далеко не закончено. Мы знаем только основные части механизма. Циркадная биология — изучение внутренних часов и циркадного ритма — выделилась в отдельное бурно развивающееся направление исследований. И всё это произошло благодаря трём нынешним лауреатам Нобелевской премии.

Специалисты уже несколько лет обсуждали, что за молекулярный механизм циркадных ритмов дадут Нобелевскую премию — и вот это событие наконец произошло.

Наука сна: за что вручили Нобелевскую премию по медицине

Нобелевский комитет Каролинского института Стокгольма в понедельник, 2 октября, сообщил, что Нобелевская премия 2017 года в области физиологии и медицины присуждена американским учёным Майклу Янгу, Джеффри Холлу и Майклу Росбашу за открытия молекулярных механизмов, контролирующих циркадный ритм.

«Они смогли проникнуть внутрь биологических часов организма и объяснить их работу», — отметили в комитете.

Циркадными ритмами называются циклические колебания различных физиологических и биохимических процессов в организме, связанных со сменой дня и ночи. Почти в каждом органе человеческого тела есть клетки, обладающие индивидуальным молекулярным часовым механизмом, а следовательно, циркадные ритмы представляют собой биологический хронометр.

Согласно релизу Каролинского института, Янгу, Холлу и Росбашу удалось изолировать у мух-дрозофил ген, контролирующий выделение особого белка в зависимости от времени суток.

«Таким образом, учёным удалось опознать белковые соединения, которые участвуют в работе этого механизма, и понять работу самостоятельной механики этого явления внутри каждой отдельной клетки. Теперь мы знаем, что биологические часы работают по такому же принципу в клетках других многоклеточных организмов, включая людей», — говорится в релизе комитета, присудившего премию.

Наличие биологических часов у живых организмов было установлено в конце прошлого века. Они расположены в так называемом супрахиазматическом ядре гипоталамуса головного мозга. Ядро получает информацию об уровне освещения от рецепторов на сетчатке глаза и посылает сигнал другим органам с помощью нервных импульсов и гормональных изменений.

Кроме того, некоторые клетки ядра, как и клетки других органов, обладают собственными биологическими часами, работу которых обеспечивают белки, активность которых меняется в зависимости от времени суток. От активности этих белков зависит синтез других белковых связей, которые порождают циркадные ритмы жизнедеятельности отдельных клеток и целых органов. Так, например, пребывание в помещении с ярким освещением в ночное время может сдвинуть циркадный ритм, активируя белковый синтез генов PER, обычно начинающийся утром.

Также на циркадные ритмы в организме млекопитающих значительное воздействие оказывает печень. Например, грызуны вроде мышей или крыс являются ночными животными и едят в тёмное время суток. Но если пища становится доступна только днём, их циркадный цикл печени смещается на 12 часов.

Ритм жизни

Циркадные ритмы — это суточные изменения деятельности организма. Они включают регуляцию сна и бодрствования, выделения гормонов, температуры тела и других параметров, которые изменяются в соответствии с суточным ритмом, поясняет врач-сомнолог Александр Мельников. Он отметил, что исследователи вели разработки в этом направлении несколько десятков лет.

«Прежде всего, нужно отметить, что это открытие не вчерашнего и не сегодняшнего дня. Эти исследования велись многие десятилетия — с 80-х годов прошлого века до настоящего времени — и позволили открыть один из глубинных механизмов, регулирующих природу организма человека и других живых существ. Механизм, которые открыли учёные, очень важен для влияния на суточный ритм организма», — рассказал Мельников.

По словам эксперта, эти процессы происходят не только из-за смены дня и ночи. Даже в условиях полярной ночи суточные ритмы будут продолжать действовать.

«Эти факторы очень важны, но очень часто у людей они нарушены. Эти процессы регулируются на генном уровне, что подтвердили лауреаты премии. В наше время люди очень часто меняют часовые пояса и подвергаются разным стрессам, связанным с резкими изменениями циркадного ритма. Напряжённый ритм современной жизни может влиять на правильность регулировки и возможности для отдыха организма», — заключил Мельников. Он уверен, что исследование Янга, Холла и Росбаша даёт возможность разработать новые механизмы воздействия на ритмы человеческого организма.

История премии

Учредитель премии Альфред Нобель в своём завещании поручил выбор лауреатов по физиологии и медицине Каролинскому институту в Стокгольме, основанному в 1810 году и являющемуся одним из ведущих образовательных и научных медицинских центров мира. В Нобелевском комитете университета пять постоянных членов, которые, в свою очередь, имеют право приглашать экспертов для консультаций. В списке номинантов на премию в этом году было 361 имя.

Нобелевская премия в области медицины присуждалась 107 раз 211 ученым. Её первым лауреатом стал в 1901 году немецкий врач Эмиль Адольф фон Беринг, разработавший способ иммунизации против дифтерии. Комитет Каролинского института считает самой значимой премию 1945 года, присуждённую британским учёным Флемингу, Чейну и Флори за открытие пенициллина. Некоторые премии со временем стали неактуальными, как, например, награда, присуждённая в 1949 году за разработку метода лоботомии.

В 2017 году размер премии был увеличен с 8 млн до 9 млн шведских крон (около $1,12 млн).

Церемония награждения лауреатов по традиции состоится 10 декабря — в день кончины Альфреда Нобеля. Премии в области физиологии и медицины, физики, химии и литературы будут вручены в Стокгольме. Премия мира, согласно завещанию Нобеля, вручается в тот же день в Осло.

Источники:

http://quibbll.com/tech/nobelevskuyu-premiyu-po-meditsine-dali-za-izuchenie-biologicheskih-chasov/67379/
http://pikabu.ru/story/nobelevskaya_premiya_po_fiziologii_i_meditsine_2017_goda_molekulyarnyiy_mekhanizm_biologicheskikh_chasov_5383542
http://russian.rt.com/science/article/435886-nobelevskaya-premiya-medicina