W czasie pandemii i wszechobecnej obawy o przyszłość swoją oraz najbliższych doniesienia o laureatach Nagrody Nobla za 2020 r. wyjątkowo krzepią i dają nadzieję, bo skoro mamy doskonałych naukowców, zaawansowaną technologię i środki materialne, jesteśmy w stanie w krótkim czasie opracować szczepionkę i skuteczne lekarstwa przeciw COVID-19. Każdego dnia otrzymujemy informacje o postępach prac w tym zakresie i często kręcimy z dezaprobatą głową na słowa o „przekładaniu” dat premiery oczekiwanej przez cały świat szczepionki – najpierw na jesień tego roku, potem na wiosnę przyszłego, a może nawet jeszcze później. Wydawałoby się, że przy zaangażowaniu wybitnych specjalistów wyniki ich prac powinny być opublikowane właściwie natychmiast.

WZW typu C

Historia pracy i dokonań trzech wybitnych naukowców, którzy zostali w tym roku uhonorowani Nagrodą Nobla w dziedzinie medycyny i fizjologii, pokazuje, że postęp dokonuje się powoli, ale zaprzęganie do badań najnowszych technologii następuje właściwie natychmiast po ich wynalezieniu i przyspiesza prace w wielu dziedzinach nauki przy bardzo różnorodnych zagadnieniach. Nie inaczej było podczas prac nad skutecznymi lekami na wirusowe zapalenie wątroby – WZW.

WZW było kiedyś i jest nadal wielkim problemem na całym świecie. Nieleczone prowadzi do marskości wątroby lub zmian rakowych. Jest poważnym zagrożeniem dla życia. Przez wiele lat może się rozwijać bezobjawowo, a w tym samym czasie osoba chora często zakaża innych. Od kilkudziesięciu lat wiadomo, że za zakażenie wątroby odpowiedzialne są wirusy. Wydzielono dwa typy takich zakażeń – typ A, czyli tzw. chorobę brudnych rąk, w której do zakażenia dochodzi przez spożywanie nieumytego pokarmu, np. owoców, warzyw, i picie brudnej wody, oraz typ B – przenoszony przez krew i wydzieliny ciała ludzkiego. Okazało się jednak, że WZW typu B nie zawsze jest właściwą diagnozą przy zakażeniach przez transfuzję krwi. Spora grupa pacjentów podczas przetoczeń krwi zakażała się WZW, choć wydawała się ona wolna od patogenów typu B. Tą grupą pacjentów zajmował się Harvey J. Alter.

Wykrył on, że za stan chorych odpowiada zupełnie inny rodzaj wirusa niż odkryte do tej pory. Samą chorobę nazwano „zapaleniem wątroby nie-A i nie-B”. To odkrycie było dopiero początkiem walki z chorobą zabijającą rocznie ok. miliona osób na całym świecie. Aby móc rozpocząć skuteczną walkę o zdrowie pacjentów, należało najpierw wyizolować i poznać wirusa. Dokonał tego zespół, w skład którego wchodził Michael Houghton. Udało się to po kilku latach badań z udziałem szympansów, kiedy to ostatecznie stwierdzono, że wirus nazwany HCV powoduje chorobę opisaną wcześniej przez Harveya J. Altera.

Kolejnym krokiem było stwierdzenie, czy w przetaczanej krwi znajduje się HCV, co było równoznaczne ze znalezieniem skutecznego badania eliminującego zakażoną krew z obiegu szpitalnego. Autorem takiego testu był Charles M. Rice, naukowiec z Washington University w St. Louis. Statystycznie przed pojawieniem się tego badania jedno na trzy przetoczenia krwi mogło skutkować WZW typu C, a obecnie wynosi jeden do dwóch milionów. Odkrycia tych trzech uczonych doprowadziły do powstania diagnostyki oraz opracowanie skutecznych leków na WZW typu C; chociaż na razie nie ma szczepionki na tę chorobę, możemy ją powstrzymać. Obaj uczeni wielokrotnie otrzymywali prestiżowe wyróżnienia, lecz to najważniejsze, czyli Nagrodę Nobla w dziedzinie medycyny i fizjologii, Instytut Karolinska przyznał im 5 października.

Nożyce molekularne

Dwa dni po medykach Nagrody Nobla przyznano dwóm biochemiczkom: Amerykance Jennifer Doudna oraz Francuzce Emmanuelle Charpentier. Ich prace to już najnowocześniejsza technologia, osiągnięcia wręcz kosmiczne, chociaż do podboju kosmosu używa się narzędzi nieporównanie bardziej prymitywnych niż te, którymi na co dzień posługują się laureatki z dziedziny chemii. Obie pracują nad metodą fachowo zwaną CRISPR/Cas, a mniej naukowo nożycami molekularnymi. Chodzi o możliwość edycji genu i zastąpienia jego wadliwej części inną, prawidłową. Proste, prawda?

Informacja o tym, w jaki sposób każdy z nas wygląda, na co może przewlekle chorować, znajduje się w naszych genach przekazywanych nam przez rodziców. Niestety, zdarza się, że geny te ulegają nieznacznym uszkodzeniom, często niemającym znaczenia w codziennym życiu. Istnieją jednak przypadki, że jedna malutka zmiana prowadzi do bardzo ciężkich chorób i w metodzie CRISPR/Cas chodzi właśnie o to, aby ciężkie, nieuleczalne choroby genetyczne spowodowane taką pojedynczą zmianą, dało się leczyć. Przykładem są np. mukowiscydoza lub pewne postacie białaczek. Najbardziej znanym przykładem zastosowania terapii metodą edycji genów jest przypadek Layli – dziewczynki, u której w 14. dniu życia stwierdzono ciężką postać białaczki limfoblastycznej. Dziewczynkę poddano chemioterapii, jednak po krótkim czasie poprawy choroba powróciła. Jedyne, co lekarze mieli do zaproponowania Layli, to opieka paliatywna, dlatego w porozumieniu z rodzicami zdecydowali się poddać dziecko leczeniu eksperymentalną metodą edycji genów. Leczenie przyniosło pozytywny efekt. Organizm dziecka zaczął zwalczać komórki nowotworowe, a leki nie zabijały tych zdrowych. Po tygodniach spędzonych w izolatce i kolejnych badaniach okazało się, że Layla jest zdrowa.

Przed metodą edycji genów jest duża przyszłość. Na razie problemem jest precyzja operowania na poszczególnych genach i oczywiście monstrualne koszty takiego leczenia. Przed nauką piętrzą się jednak nie tylko wyzwania techniczne, ale także etyczne. O ile leczenie osób nie wzbudza kontrowersji, o tyle edycja genów zarodków już tak. Wszyscy będziemy musieli odpowiedzieć sobie na pytanie, jak daleko można ingerować w naturę i czy leczenie oraz „ulepszanie” – np. zmiana koloru oczu lub pewnych cech fizycznych – to jest to samo.

Czarne dziury

Królewska Szwedzka Akademia Nauk 6 października przyznała Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki. Podobnie jak dzień wcześniej w przypadku medycyny, mieliśmy trzech laureatów. Są to: Brytyjczyk Roger Penrose, który odkrył, że tworzenie się czarnych dziur mozna wywieść z ogólnej teorii względności opublikowanej 20 marca 1916 r. przez Alberta Einsteina; Amerykanka Andrea Mia Ghez i Niemiec Reinhard Genzel za „odkrycie supermasywnego obiektu kompaktowego w centrum naszej galaktyki”, czyli czarnej dziury.

Słysząc nazwę „czarna dziura”, wyobrażamy sobie najczęściej miejsce, w którym nic nie ma, kompletną pustkę. Nic bardziej mylnego. Z lekcji fizyki wiemy, że każde ciało wytwarza siłę grawitacji, czyli przyciągania. Im większe ciało, tym większa siła. Jeśli podskoczymy, to opadniemy właśnie dzięki tej sile, z jaką przyciąga nas Ziemia. Czarna dziura to w istocie bardzo masywny obiekt, który przyciąga nawet cząstki światła, nie pozwalając im wydostać się z własnego pola grawitacyjnego, tak jak Ziemia nie pozwala nam „wyskoczyć” w kosmos. Trudność w obserwacji polega na tym, że czegoś, co jest doskonale czarne, po prostu w kosmosie nie widać. O obecności czarnych dziur przekonujemy się jednak, gdy obserwujemy ich otoczenie oraz orbitujące wokół gwiazdy, chmury gazów i pyłów. Czarna dziura najczęściej demoluje swoje sąsiedztwo, przyciągając różne obiekty. Opadają one na nią z ogromną prędkością, świecąc i wysyłając w kosmos różnego typu promieniowanie, zanim zostaną wchłonięte. Na skutek tego działania żadne światło nie może się już wydostać, a czarna dziura powiększa swoją masę i zwiększa siłę grawitacji. Obliczenia podają, że ta znajdująca się w centrum naszej galaktyki ma masę ok. 4,33 mln masy Słońca.