Доктор Осумі винайшов зброю проти найважчих хвороб

Цьогорічним лауреатом Нобелівської премії з фізіології і медицини став Есінорі Осумі (Yoshinori Ohsumi) за дослідження аутофагії - внутрішньоклітинного механізму «збирання сміття». Осумі народився в 1945-му, особливому і трагічному для Японії році ядерного бомбардування Хіросіми і Нагасакі. Після закінчення Токійського університету деякий час працював в Університеті Рокфеллера США, потім повернувся на батьківщину, у стіни рідної альма-матер, де займався фундаментальними дослідженнями живих організмів. У 1988 році він побачив під мікроскопом процес активного руху білка всередині вакуолі клітини. Клітина, що зазнавала недостачу харчування, почала розщеплювати білок, щоб використати його як джерело енергії. Це неабияк зацікавило Осумі, який присвятив дослідженню механізмів аутофагії більш ніж 10 років життя.

У Нобелівському комітеті високо оцінили роботу японського вченого, заявивши, що дослідження Осумі призвело до «нової парадигми в нашому розумінні того, як клітина переробляє свій вміст», а також «відкрило шлях до розуміння фундаментальної важливості аутофагії для безлічі фізіологічних процесів», в тому числі, боротьби проти найважчих напастей людства – раку, діабету, хвороби Альцгеймера тощо.

Свою премію в розмірі 8 мільйонів шведських крон (трохи більше 950 тисяч доларів США) він отримає разом з іншими вченими-лауреатами в Стокгольмі 10 грудня.

Що таке аутофагія?

Аутофагія - один з ключових клітинних процесів, що беруть участь в самооновленні клітини і підтримці її коректного функціонування. Термін, що дав назву процесу, утворений з двох грецьких слів «аутос», що означає «сам», і «фагеін», що означає «з'їсти», які разом переводяться як «самопоїдання».

Явище аутофагії було відкрите вченими ще в 1960-х роках у клітинах людини. Так, науковці знали, що аутофагія притаманна практично всім живим організмам. Завдяки їй клітини позбуваються непотрібних частин, а організм в цілому - від непотрібних клітин. Проте, розібратися в тонкощах механізму дослідники так і не змогли. Ніхто з них не знав, як з'являються так звані аутофагісоми, як регулюється їхня активність, які гени контролюють процес. І, можливо, явище аутофагії залишилося б не дослідженим, але у 90-х роках за справу взявся японський вчений Есінорі Осумі.  

Перш за все, для проведення свого дослідження Осумі вибрав зручний об'єкт – звичайні хлібопекарські дріжджі (вчені часто їх використовують через схожість з клітинами тіла людини). Внаслідок блискучого експерименту дослідник отримав механізми, які дозволили йому визначити і охарактеризувати ключові гени, залучені в процес. Тобто, Осума зумів досконально вивчити процес аутофагії у дріжджів: які білки беруть участь, які каскади реакцій запускаються, що з чим взаємодіє, як передаються сигнали тощо.

Завдяки Осумі наука з'ясувала, що аутофагія контролює важливі фізіологічні функції, пов'язані з розпадом і переробкою клітинних компонентів. Наприклад, в процесі аутофагії клітина здатна забезпечити себе будівельним матеріалом, поживними речовинами і енергією, необхідними для клітинної відповіді на голод та інші види стресу. Також, зіткнувшись з інфекцією, клітина за допомогою механізму аутофагії може потрапити всередину бактерії або вірусу і знищити його.

З’ясувалося, чому голодувати корисно

Аутофагія набуває найбільшої інтенсивності, коли організм перебуває у стресовому стані. Наприклад, голодує. У цьому випадку клітина виробляє енергію за рахунок своїх внутрішніх ресурсів - з будь-якого нагромадилося сміття. І в тому числі - з хвороботворних бактерій.

Відкриття лауреата свідчить, що голодувати, а іноді і постити все ж таки корисно, бо організм дійсно очищається.

Як запевняють колеги Осумі, аутофагія охороняє організм від передчасної старості. Навіть більше - омолоджує, бо створює нові клітини, виводить з організму дефектні білки і пошкоджені внутрішньоклітинні елементи, підтримуючи його в належному стані.

Для медицини це можливість управляти клітинними процесами

Дослідження аутофагії буде використано в медицині, оскільки виявлена японським вченим властивість клітин поїдати власні пошкоджені органели та самі клітини поширюється і на людину як на багатоклітинний організм. Відтак механізм аутофагії використовуватиметься при вивченні процесів старіння, лікуванні діабету, генетичних і деяких ракових захворюваннях.

«Укрінформ» поцікавився у директора Інституту експериментальної патології, онкології і радіобіології ім. Р. Є. Кавецького НАН України Василя Федоровича Чехуна, як процес аутофагії використовуватиметься в медицині, в тому числі при лікуванні раку. Учений каже, що при онкологічних захворюваннях аутофагія одночасно може бути і другом, і ворогом. А саме: знешкоджуючи ракові клітини шляхом програмованої клітинної смерті, або, навпаки,  допомагаючи раковим клітинам виживати при нестачі поживних речовин і кисню. Відтак зсув цього балансу в потрібний бік - можливість управляти аутофагією - дає лікарям новий спосіб боротьби з раком.

Чехун: «Про явище аутофагії було відомо давно, ще у 19 столітті, але тільки сьогодні відкрито конкретні механізми. Аутофагія бере участь у багатьох процесах, в тому числі - злоякісному, коли пухлина набирає ознаки автономності, тобто, підтримує свій енергетичний ресурс. Відтак це відкриття дозволить закцентувати зусилля і винайти механізми впливу на ці процеси. А саме: знешкодити ракові клітини шляхом програмованої клітинної смерті. Відтак, я вважаю, що для медичної науки і суспільства дослідження аутофалії це великий крок вперед».

Аутофагія бореться з діабетом 2 типу

Науковці з Каліфорнійського університету провели доволі цікаве дослідження, яке показало схожість між діабетом 2 типу і хворобою Альцгеймера, а також іншими нейродегенеративними захворюваннями, для яких характерне накопичення токсичних форм амілоїдних білків. На думку вчених, важливу роль в очищенні цих білків грає явище аутофагії.

Дослідження над мишами, в яких процес самоочищення (аутофагія) не працював належним чином, показали, що рівень накопичення токсичних амілоїдних білків вищий. Незабаром у гризунів розвинувся діабет 2 типу. А якщо, управляючи аутофагією, запустити цей процес у зворотньому напрямку… Невже перемога над діабетом-2?   

Мирослав Ліскович, Київ