Laureații Premiul Nobel în Medicină (V)

2000: Premiul Nobel pentru descoperirea transducției semnalului în sistemul nervos

Premiul a fost acordat în comun lui Arvid Carlsson (Universitatea Göteborg, Suedia), Paul Greengard (Universitatea Rockefeller, New York, USA) și Eric R. Kandel (Universitatea Columbia, New York, USA), pentru descoperirea transducției semnalului în sistemul nervos.
Celulele nervoase (neuronii) din creier sunt conectate între ele, formând o rețea complexă de procese nervoase. Între doi neuroni se stabilesc puncte de contact (sinapse) la nivelul cărora se transmit mesaje sau semnale (impulsuri nervoase), prin intermediul unor substanțe speciale (semnalizatoare) numite neurotransmițători (dopamină, noradrenalină, serotonină și anumite neuropeptide). Aceste semnale și modul lor de transmitere ne controlează corpul și comportamentul (vigilența, starea de spirit, vorbirea, mișcarea, percepția senzațiilor etc.).
Cei trei laureați Nobel au făcut descoperiri de pionierat, cu privire la transmiterea semnalului între celulele nervoase. Dopamina (descoperită de Arvid Carlsson) are rol în capacitatea noastră de a controla mișcările și de a corecta postura corpului, concentrația anormal de scăzută sau lipsa acesteia în anumite părți ale creierului (determinate de distrugerea neuronilor cu dopamină) cauzând tremurături, rigiditate și incapacitatea de mișcare (boala Parkinson). L-dopa se transformă în creier în dopamină, îndeplinește funcțiile acesteia și restabilește capacitatea de mișcare, fiind un remediu eficient.
Dopamina și alți transmițători acționează asupra unui receptor de pe suprafața celulei, ceea ce declanșează o serie de reacții care modifică anumite „proteine cheie“. La rândul lor, aceste proteine modificate reglează o varietate de funcții în celula nervoasă (mecanism de acțiune descoperit de Paul Greengard).
Conform descoperirii lui Eric Kandel, la nivelul sinapsei sunt localizate memoria pe termen scurt și cea pe termen lung (stimulii mai slabi dau naștere memoriei pe termen scurt, iar un stimul mai puternic și de lungă durată formează memoria pe termen lung care poate rămâne timp de câteva săptămâni). Astfel, s-a clarificat modul în care imaginile complexe de memorie sunt stocate în sistemul nostru nervos și cum este posibil să se recreeze memoria evenimentelor anterioare. În același timp, s-au intensificat cercetările referitoare la obținerea de noi tipuri de medicamente pentru îmbunătățirea memoriei la pacienți cu diferite tipuri de demență.
Aceste descoperiri au fost esențiale pentru înțelegerea modului în care funcționează creierul uman și, de asemenea, a modului în care orice defecțiune apărută în transmiterea semnalului duce la boli neurologice și psihiatrice. Totodată, pe baza acestor constatări s-au dezvoltat noi medicamente (anti-Parkinson, antipsihotice, antidepresive).

1999: Premiul Nobel pentru descoperirea că proteinele au semnale intrinseci

Premiul a fost acordat lui Günter Blobel (Universitatea Rockefeller, New York, USA, Institutul Medical Howard Hughes), pentru descoperirea că proteinele au semnale intrinseci care guvernează transportul lor și localizarea în celule.
O celulă conține multe compartimente (organite) care îndeplinesc diferite funcții în celulă, fiecare fiind înconjurat de o membrană. Un astfel de compartiment este reticulul endoplasmic, numit și „fabrică“ de proteine. Unele proteine constituie „blocurile care construiesc“ celula, iar altele participă în diferite reacții chimice specifice care au loc în celulă și care sunt vitale pentru funcționarea acesteia. În celulă, proteinele se formează și se consumă în mod constant, aminoacizii (cărămizile de bază ale proteinelor), contribuind la crearea de noi proteine. Pentru a-și îndeplini funcțiile, acestea trebuie transportate afară din celulă (traversează membrana printr-un canal) sau spre diferite organite din interiorul celulei.
Încă de la începutul anilor ’70 (în cadrul faimosului laborator de biologie celulară condus de George Palade, laureat al Premiului Nobel pentru Medicină în 1974), Dr. Günter Blobel a descoperit că proteinele au un semnal propriu (lanțurile de aminoacizi din care sunt formate) care specifică localizarea lor corectă în celulă. Aceste semnale determină dacă o proteină va trece prin membrană într-un anumit organit, dacă va intra în structura membranei sau dacă va fi transportată în afara celulei. Practic, aminoacizii pot fi comparați cu etichetele de adresă sau codurile poștale care asigură ca bagajul sau scrisoarea (proteinele) să ajungă la destinația corectă. Când celula funcționează normal, proteinele sunt dirijate spre locurile corespunzătoare. O serie de boli ereditare umane sunt cauzate de greșeli apărute în semnalele proteice și transportul proteinelor, acestea ajungând într-o locație greșită: hiperoxaluria primară (formarea de pietre la rinichi la vârstă fragedă), hipercolesterolemia familială.
Aceste principii s-au dovedit a fi universale, funcționând similar în celulele de drojdii, plante și animale și au avut un impact imens asupra cercetării biologiei celulare moderne. Prin aceste descoperiri au fost înțelese mai bine mecanismele importante din punct de vedere medical (de exemplu, producerea proteinelor anticorpi de către sistemul imunitar), conducând la dezvoltarea de noi strategii terapeutice. Deja medicamentele sunt produse astăzi sub formă de proteine, de exemplu insulina, hormonul de creștere, eritropoietina și interferonul.
De asemenea, va fi posibilă producerea de noi medicamente care vizează un anumit compartiment celular pentru a corecta un defect specific. Cu ajutorul tehnologiei genetice se vor obține noi celule cu gene modificate care pot fi apoi folosite în mod eficient ca fabrici de proteine. Abilitatea de reprogramare a celulelor într-un mod specific va fi, de asemenea, importantă pentru viitoarea terapie celulară și genetică.

1998: Premiul Nobel pentru descoperirile referitoare la oxidul nitric ca moleculă semnalizatoare în sistemul cardiovascular

Premiul a fost acordat în comun lui Robert F. Furchgott (Centrul de Sănătate SUNY, Brooklyn, NY, USA), Louis J. Ignarro (Școala de Medicină a Universității din California, Los Angeles, CA, USA) și Ferid Murad (Școala Medicală a Universității din Texas Houston, TX, USA), pentru descoperirile referitoare la oxidul nitric ca moleculă semnalizatoare în sistemul cardiovascular.
Oxidul nitric (NO) este un gaz pe care corpul nostru îl produce pentru a ajuta celulele să comunice una cu alta prin transmiterea semnalelor prin corp. Transmiterea semnalului de către un gaz produs de o celulă, pătrunderea prin membrană și reglarea funcției unei alte celule reprezintă un principiu complet nou pentru semnalizare în sistemele biologice. NO a primit cea mai mare atenție datorită beneficiilor cardiovasculare. Lui Alfred Nobel, fondatorul Premiului Nobel, care suferea de atacuri de cord, medicul său i-a prescris nitroglicerină (substanță cunoscută că fiind un exploziv foarte puternic, dar care în organism furnizează oxid nitric), dar acesta a respins la acel moment utilizarea ei ca medicament (cauza dureri de cap și a exclus că ar putea elimina durerea toracică). Pe atunci nu se știa cum acționează nitroglicerina în organism și ce efecte are.
Încă din anii ’70 s-a observat că cel mai intim strat al vaselor de sânge, endoteliul, are un rol mai mult decât protector. Ferid Murad a analizat modul în care acționează nitroglicerina și compușii vasodilatatori înrudiți, descoperind în anul 1977 că aceștia eliberează NO, care relaxează celulele musculaturii netede din pereții vaselor de sânge, crescând oxigenarea și circulația sanguină. În anul 1980, Robert Furchgott a demonstrat că în endoteliu se formează o substanță cu efect dilatator. În anul 1986, el și Louis Ignarro (inspirat de studiile lui Ferid Murad), independent unul de celălalt, au demonstrat că această substanță este oxidul nitric. Rezultatele ulterioare ale cercetărilor au confirmat rapid faptul că NO este o moleculă de semnal de importanță majoră pentru sistemul cardiovascular. De asemenea, acționează ca o moleculă de semnal în sistemul nervos, ca o armă împotriva infecțiilor, ca reglator al tensiunii arteriale, de prevenire a formării cheagurilor de sânge și în asigurarea fluxului sanguin către diferite organe. Poate regla și alte funcții (de la comportament la motilitatea gastrointestinală), este important pentru simțul olfactiv și pentru capacitatea de recunoaștere a diferitelor mirosuri și chiar pentru memorie.
Această descoperire a făcut posibilă obținerea de noi medicamente, cum ar fi cele utilizate pentru tratarea bolilor cordului și cardiovasculare și a impotenței. În ateroscleroză (formarea de plăci în artere), endoteliul are o capacitate redusă de a produce NO, de aceea pacienților cardiaci li se administrează nitroglicerină. În prezent este vizată generarea de medicamente cardiace mai puternice și selective, pornind de la NO ca moleculă de semnal. Deoarece oxidul nitric este indirect implicat în acțiunea acestui medicamentului Viagra, Louis J. Ignarro este uneori denumit „tatăl“ acestui produs. Viagra a fost creată în 1998 ca tratament obișnuit pentru angina pectorală (afecțiune cardiacă care contractă vasele care alimentează inima cu sânge). Studiile s-au dovedit a fi dezamăgitoare cu privire la tratamentul anginei pectorale, dar voluntarii au raportat un efect secundar deosebit de surprinzător: un număr crescut de erecții.

Surse:

www.britannica.com/topic/history-of-medicine

www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/