Z Noblistami w Sztokholmie
Właśnie wróciłem ze Sztokholmu, gdzie spotkałem się z kilkoma tegorocznymi noblistami.
Już tradycyjnie rozmawiałem z laureatami Nagrody Nobla w dziedzinie medycyny i fizjologii (co mnie o tyle interesowało, iż ich prace dotyczą kwestii starzenia się i długowieczności), a także miałem okazję przeprowadzić wywiad z tegoroczną laureatka w dziedzinie literatury – z Hertą Mueller.
Wielce fascynujące jest to, iż to co o długowieczności mówią tegoroczni „medyczni” nobliści w dużej mierze pokrywa się z doświadczeniami, jakie w tej mierze posiadają południowoamerykańscy Indianie Q’ero, z których wielu dożywa 115-120 lat. Tak więc sztokholmskie rozmowy stanowią niezwykle cenne uzupełnienie mojej wiedzy na ten temat zebranej w Andach i na pewno do drugiej części książki o długowieczności („Wyprawa Vilcabamba-Vilcabamba”) wniosą wiele interesujących intuicji.
Z kuluarowych rozmów z przedstawicielami Komitetu Noblowskiego wnoszę, iż Nagroda Nobla dla Obamy miała jeden cel bardzo pragmatyczny: była pomyślana m.in. jako zachęta dla amerykańskiej administracji do zniesienia opodatkowania Nagrody Nobla w USA, co jest o tyle istotne, że najwięcej laureatów tego wyróżnienia pochodzi właśnie z tego kraju.
Jak końce chromosomów stały się początkiem
Z prof. Elisabeth Blackburn – laureatką Nagrody Nobla w dziedzinie medycyny i fizjologii za rok 2009, rozmawia Roman Warszewski
– Nagrodę Nobla – wraz z profesorem Jackiem Szostakiem i profesor Carol Greider – otrzymała Pani za prace nad telomerami. Co to są telomery?
Telomery to ochronne zakończenia chromosomów – molekularnych konstrukcji, w których w każdej komórce zawarta jest informacja genetyczna. Są one czymś w rodzaju pancerza, który osłania owe końcówki. Gdyby telomerów nie było, chromosomy szybko ulegałyby uszkodzeniu. Podlegałyby systematycznemu psuciu przy każdej replikacji komórki. Przez to mielibyśmy do czynienia ze stałym uszkadzaniem materiału genetycznego. Dziedziczenie i życie przestałyby być możliwe.
– Ich wagę porównać można do znaczenia podwójnej helisy DNA. Prace nad telomerami to badania z tej samej półki, co studia Watsona i Cricka nad przestrzenną strukturą DNA. W przypadku prac tej dwójki, też chodziło o odporność struktur molekularnych. Do czasu, gdy Crick i Watson tego nie wyjaśnili, nie było wiadomo, jak białka wchodzące w skład DNA są ze sobą połączone. Pozostawało też tajemnicą, w jaki sposób przy replikacji DNA nie dochodzi do uszkodzenia jego struktur – dlaczego DNA wykazuje tak dużą odporność, również pod względem mechanicznym.
– Czy to znaczy, że spodziewała się Pani tej nagrody? Wszak Watson i Crick w 1959 roku – czyli dokładnie pół wieku temu! – za opracowanie modelu podwójne helisy DNA także otrzymali Nagrodę Nobla...
– Nie, nagrody nie spodziewałam się. Nawet nie przyszło mi to do głowy! Rzecz w tym, że przez długi czas ani ja, ani nikt z naszej nagrodzonej trójki, nie zdawał sobie sprawy ze znaczenia naszych odkryć. W chwili, gdy je podejmowaliśmy, były to badania jak najbardziej podstawowe – niezwykle abstrakcyjne i – jak nam się to wtedy wydawało – bardzo odległe od jakiegokolwiek praktycznego zastosowania. Dopiero dziś, po około ćwierćwieczu, oczywiste stały się praktyczne implikacje naszych dociekań i końce chromosomów stały się prawdziwym początkiem. Ale właśnie coś takiego jest charakterystyczne dla badań podstawowych – gdy są one podejmowane, zdają się być sztuką dla sztuki. Dopiero po upływie wielu lat stają się fundamentem, z którego wyrastają całe nowe działy i dziedziny posiadające jak najbardziej praktyczne implikacje.
– Zanim zajmiemy się stroną praktyczną, wyjaśnijmy, z czego telomery są zbudowane...
– Składają się z gęsto upakowanych odcinków DNA, które tworzą rodzaj czapeczek na końcach chromosomów. Owe czapeczki można porównać do skuwek na końcach sznurowadeł. Dzięki owym skuwką, końce sznurowadeł nie strzępią się. Natomiast dzięki telomerom nie strzępią się – można powiedzieć – zakończenia chromosomów. Przez to może dochodzić do kompletnej replikacji zawartego w nich materiału genetycznego. Bez nich – w czasie kolejnych replikacji – materiał genetyczny stawałby się coraz mniej kompletny, ułomny, fragmentaryczny. To, w sposób nieuchronny, prowadziłoby to do śmierci organizmów, w skład których komórek wchodziłyby coraz bardziej uszkodzone chromosomy...
– W ten sposób dotarliśmy do praktycznego aspektu Pani badań...
– Tak, bo – jak udało się ustalić – istnieje bardzo ścisła korelacja między długością telomerów, a śmiertelnością organizmów. Wykazałam, że stopniowe skracanie się telomerów jest ściśle skorelowane ze starzeniem się organizmu. Ze studiów tych wynika, że telomery – w przyszłości – mogą okazać się kluczem do zapanowania nad procesami starzenia się. Wiele wskazuje na to, że zahamowanie ich skracania się, może być równoznaczne ze znacznym spowolnieniem procesów starzenia.
– Telomery są zatem kluczem do długowieczności?
– Co najmniej – jednym z takich kluczy. Nie jedynym – bo procesy starzenia są bardzo złożone i na ich zaistnienie składa się wiele różnych czynników. Ale telomery w procesach tych na pewno odgrywają rolę pierwszoplanową. Jestem o tym przekonana.
– Wierzy Pani, że oddziałując na telomery można sterować długością życia?
– Nie tylko wierzę, ale wiem, że tak jest. W sposób jednoznaczny wynika to z badań.
– Na czym one polegają?
– Na razie nie są to badania kliniczne na ludziach, lecz na myszach; ale to coś całkowicie normalnego w dziedzinie, która prezentuję. Krzyżując ze sobą myszy o ponadprzeciętnie długich telomerach, w kolejnych generacjach bardzo wyraźnie wydłużał się okres ich życia. Natomiast krzyżując ze sobą myszy o stosunkowo krótkich telomerach, w kolejnych pokoleniach myszy żyły coraz krócej.
– Czy jest szansa, że taka sama prawidłowość mogłaby wystąpić u ludzi?
– Tak, nie mam co do tego wątpliwości. Telomery są bowiem strukturą typową dla wszystkich organizmów żywych. Równie uniwersalne są procesy, na które wywierają one wpływ oraz wynikające z tego konsekwencje.
– Ale droga do wydłużania ludzkich telomerów jest – jak się domyślam – bardzo daleka i najeżona jeszcze wieloma przeszkodami...
– To prawda, ale nawet jeśli w tej chwili nie podjęlibyśmy się jeszcze wydłużania telomerów (choć wiemy już jak można stymulować ich wzrost), już teraz możemy starać się przeciwdziałać ich skracaniu.
– W jaki sposób?
– Wiemy już np., że każdy stres pozostawia coś w rodzaju blizny na telomerach, co w dalszej konsekwencji prowadzi do ich skracania. Na pewno należy więc unikać stresów. Natomiast bardzo pozytywne skutki na poziomie molekularnym niesie wraz ze sobą.... medytacja, która stres rozładowuje i niweluje! Skazy widoczne na telomerach w mikroskopach elektronowych, po kilkugodzinnych sesjach medytacyjnych po prostu znikają! By efekt ten utrwalić, sesje medytacyjne trzeba kilka razy powtórzyć.
– Naprawdę?
– Tak, to co wielu do tej pory wiedziało tylko intuicyjnie, teraz – dzięki badaniom nad telomerami – jesteśmy w stanie wyjaśnić na poziomie molekularnym.
– Czy z tego – na przykład – wynika, że pesymiści mają krótsze telomery?
– To zależy od tego, jakie telomery odziedziczyli. Na pewno jednak ich telomery ulegają szybszemu skracaniu niż ma to miejsce u bardziej odpornych na stres optymistów. Nie ma co do tego wątpliwości.
– Skracanie się telomerów to proces nieodwracalny?
– Otóż... – z moich badań wynika, że wcale nie. Że organizm – posiadając ogromny potencjał samonaprawczy – jest w stanie wiele z powstających na telomerach blizn, usunąć i wymazać. Problem tylko z tym, że często owych mikrourazów jest tyle, iż nie jest on w stanie z pracą tą uporać się na czas.
– Można mu w tym jakoś dopomóc?
– Tak jak mówiłam – telomery składają się z DNA. Naprawiać można je więc w taki sam sposób, jak staramy się naprawiać DNA: poprzez wprowadzanie do organizmów antyoksydantów, które mogą być porównane do... wszechstronnie przygotowanych ekip naprawczych.
– Ray Kurzweil – znany futurolog, zajmujący się m.in. medycyną, uważa, iż takie ekipy naprawcze w przyszłości powstaną dzięki zastosowaniu nanotechniki: stanowić je będą mini-roboty poruszające się w organizmie wraz z krwią...
– Ale budowanie takich mini-robotów – moim zdaniem – całkowicie mija się z celem, bo w przyrodzie są one dostępne i to w formie jak najbardziej naturalnej...
– Właśnie jako antyoksydanty?
– Oczywiście!
– A która z tych substancji jest – według pani – najskuteczniejsza i najbardziej uniwersalna?
– Z moich ustaleń wynika, że wiodący jest resweratrol – związek chemiczny występujący m.in. w czerwonym winie. Używając obrazowego porównania, można powiedzieć, iż jest on posłańcem, który nieustannie namawia organizm do podjęcia wszystkich możliwych samonapraw na poziomie molekularnym. Jakby mówił organizmowi: „Jeśli chcesz długo żyć, nie śpij i weź się wreszcie do roboty. Napraw to, co jesteś w stanie skorygować”. I siła jego perswazji jest tak duża, że organizm najczęściej go słucha...
– Znany jest mechanizm, który o tym decyduje?
– Nie, tego jeszcze nie wiemy. Ale – na poziomie molekularnym – jesteśmy w stanie obserwować pozytywne skutki jego działania.
– Czy dlatego w czasie bankietu, który 10 grudnia, w Sztokholmie, został wydany na cześć tegorocznych laureatów Nagrody Nobla – oprócz szampana – dominowało czerwone wino?
– Taka była moja skromna sugestia.
Nobel za skok na głęboką wodę
Pańskie nazwisko brzmi bardzo polsko...
Rzeczywiście, ale muszę pana rozczarować: niewiele wiem na ten temat. Rodzinna tradycja mówi co prawda, że pięć pokoleń temu – na przełomie XIX i XX wieku - nasz wspólny przodek przybył z Europy Wschodniej do USA, ale w Stanach to całkiem normalne: jeśli nie jest się Indianinem, to każdy kiedyś skądś przybył. Nie jestem więc – co pewnie pana rozczaruje - niedawno naturalizowanym na gruncie amerykańskim Polakiem, lecz Amerykaninem z krwi i kości. Oczywiście nie mówię też po polsku.
Co nobel zmienił w pańskim życiu?
Na razie jest wiele zamieszania z tego powodu i mogę spędzać w laboratorium znacznie mniej czasu niż bym sobie tego życzył. Ale trzeba jakoś przetrwać to tsunami, za jakiś czas wody szeroko rozlanej rzeki znów wrócą do swego pierwotnego koryta. Na razie często jestem pytany o rzeczy wykraczające poza granicy mojej specjalności i co chwila muszę wypowiadać się na tematy, o których – tak naprawdę – nie mam najmniejszego pojęcia...
Ja chcę jednak rozmawiać z panem o tym, co robi pan w laboratorium. Konkretnie, które z pana prac zostały nagrodzone?
Powiedziałbym, że dostałem nobla przede wszystkim za odwagę. To, co zrobiłem i na co się porwałem, nie miało prawa zadziałać; to był autentyczny skok na głęboką wodę. Podejmując na początku lat 80. – wraz z Elisabeth Blackburn – kluczowy eksperyment, który po prawie trzydziestu latach skłonił Komitet Noblowski do przyznania mi tegorocznej Nagrody Nobla, zarówno Elisabeth jak i ja wiedzieliśmy, że w zasadzie porywamy się z motyką na Słońce; że jest minimalna szansa, by wynik przeprowadzanego przez nas doświadczenia był pozytywny. Ale – ku naszemu ogromnemu zdumieniu – był! Na dodatek był tak wyraźny i tak jednoznaczny, iż nie pozostawiał miejsca na żadne wątpliwości! W związku z tym, że w tym eksperymencie zdarzyło się coś bardzo dziwnego i niespodziewanego, natychmiast zdaliśmy sobie sprawę, że jest to coś ważnego.
Na czym polegało owo kluczowe doświadczenie?
Wtedy, na początku lat 80. pracowałem nad sztucznymi chromosomami. Problem polegał jednak na tym, iż te chromosomy były bardzo nietrwałe. Ich końce były źle zaplecione i przez to w kolejnych replikacjach, następne generacje minichromosomów ulegały bardzo szybkiej degradacji. Wtedy na jednaj z konferencji naukowych spotkałem Elisabeth Blackburn, która mówiła o pewnych sekwencjach DNA, które udało jej się wyodrębnić z końców chromosomów pantofelków - Tetrahymena. Owe odcinki DNA składające się z sekwencji białek GGGGTT charakteryzowały się wielką trwałością. Wpadliśmy więc na pomysł, by owe wyodrębnione odcinki DNA przenieść na końce moich łatwo rozszczepiających się minichromosomów. Ponieważ chromosomy pantofelka i moje sztuczne chromosomy nie miały z sobą nic wspólnego, sądziliśmy, iż odcinki DNA wyodrębnione przez Elisabeth nie miały prawa przyjąć się na nowym gruncie. Stało się jednak inaczej. Sekwencje białek GGGGTT doskonale połączyły się z moimi minichromosomami, a one same przez to bardzo się ustabilizowały. W wyniku kolejnych replikacji nie ulegały już takiemu psuciu się jak poprzednio i zaczęły funkcjonować jak normalne, pełnowartościowe chromosomy.
Czy zaobserowane zjawisko mogło wynikać z tego, że pana mini-chromosomy były sztuczne?
Też tak początkowo przypuszczaliśmy. Dlatego w następnym doświadczeniu użyliśmy już chromosomów drożdzy. Skutek był jednak dokładnie taki sam jak w przypadku sztucznych mini-chromosomów. W ten sposób narodziły się telomery – bo taką nazwę nadaliśmy białkowym sekwencjom GGGGTT. Nie było wątpliwości, że były one czymś bardzo istotnym i absolutnie podstawowym dla narodzin życia na Ziemi. W związku z tym, że chromosomy bez nich nie mogły funkcjonować, były one najprawdopodobniej znacznie starsze niż same chromosomy. Mieliśmy zatem przed sobą – pod względem genetycznym – jedną z najstarszych cząsteczek białkowych – coś w rodzaju białkowej skamieniałości.
W tej chwili jednak nie zajmuje się już pan telomerami...
Nie, i tu mój prawdziwy podziw dla Komitetu Nobliwskiego za stopień skrupulatności, z jaką dokonał on w zasadzie ściśle historycznej kwerendy dokonań biologii molekularnej z początku lat 80. ... Moje odejście od telomerów po odkryciu jakiego z Elisabeth Blackburn dokonaliśmy prawie 30 lat temu, było podyktowane tym, iż zaraz potem telomerami zainteresowało się bardzo wielu badaczy (zwłaszcza, gdy stwierdzono, iż stopniowe skracanie się telomerów jest ściśle skorelowane ze starzeniem się organizmów). Wiedziałem, że w tej dziedzinie w przyszłości będzie panował bardzo duży tłok, tymczasem ja preferuję poruszanie się po terenach absolutnie dziewiczych.
Czym więc zajmuje się pan w tej chwili?
Pracuję nad... początkami ewolucji w wymiarze molekularnym. Staram się odpowiedzieć na pytanie, w jaki sposób doszło – w wymiarze molekularnym – do przerzucenia mostu między materią nieożywioną a ożywioną. Inaczej mówiąc, chcę odpowiedzieć na pytanie, co umożliwiło dokonanie się pierwszego podziału cząstki nieożywionej, która – poprzez dokonanie się owej replikacji, nagle ożyła.
Bardzo fascynujący temat...
O tak, jesteśmy mniej więcej w takim stadium rozwoju naszej wiedzy w tej dziedzinie, jak to, gdy w 1982 ropku z Elisabeth Blackburn dokonywaliśmy naszego – teraz okazuje się – przełomowego eksperymentu.
A co pana zdaniem zadecydowało o przekroczeniu granicy między tym, co nieożywione, a tym, co już żyje (i się replikuje)?
Z moich badań wynika, że kluczowe były trzy czynniki: chaos, spontaniczność i czas. Reszta wynikała z rachunku prawdopodobieństwa.
O telomerach już pan więc prawie zapomniał?
O nie, właśnie teraz wszyscy mi o nich bardzo intensywnie przypominają, a ponadto – badając pierwociny ewolucji molekularnej, będę chyba niedługo w stanie odpowiedzieć na pytanie, skąd się wzięła telomeraza: kluczowy enzym dla utrzymania w dobrej formie telomerów, który w 1984 roku odkryła Carol Greider – także wyróżniona „medycznym noblem”.
Z prof. Carol W. Greider – laureatką Nagrody Nobla w dziedzinie medycyny, rozmawia Roman Warszewski
- Odkrycia, za które otrzymała pani tegoroczną Nagrodę Nobla, dokonała pani w dniu Bożego Narodzenia 1984 roku. Czy to znaczy, że nawet święta spędza pani w laboratorium?
- W 1984 roku miałam 23 lat i byłam dopiero studentką, mająca szczęście pracować z prof. Elizabeth Blackburn. Razem wkraczałyśmy na całkiem nieznany obszar wiedzy. W tamtym okresie był to jeden z najciekawszych tematów biologii molekularnej. Poza tym czułam, że coś wisi w powietrzu... Nie było mnie wtedy w laboratorium, poszłam tylko odebrać wywołane klisze ze zdjęciami rentgenowskimi. Było naprawdę warto – dostałam najpiękniejszy prezent pod choinkę: po raz pierwszy ujrzałam ślad nowej, nieznanej dotąd substancji chemicznej – enzymu, które wkrótce potem nazwany został telomerazą.
- Czym jest telomeraza?
- To substancja, która powoduje, iż telomery – ochronne zakończenia chromosomów, którymi w tamtym czasie zajmowała się Elizabeth Blackburn i Jack Szostak – mogą się odnawiać. Istnienie tej substancji wyjaśniło to, co do tej pory było niewytłumaczalne: w jaki sposób chromosomy mogą się replikować na całej swojej długości. Telomeraza była substancją, która to umożliwiała, dostarczając do tego m.in. budulca.
- Dlaczego telomeraza jest substancją tak ważną?
- Jest istotna, bo telomery są bardzo ważne. Telomery decyduja o starzeniu się organizmu, natomiast telomeraza – gdy odpowiednią ją chromosomom dostarczać – może spowodować, iż chromosomy przestają się starzeć...
- A przez to przestaje się starzeć cały organizm?
- Dokładnie. Można wręcz doprowadzić do nieśmiertelności komórki!
- Brzmi to zbyt pięknie, by mogło być prawdą.
- Prawdą jest, ale ta prawda ma też drugie oblicze. Bo obfitość telomerazy może prowadzić do powstania nowotworów. Komórki nowotworowe bardzo dobrze rozmanażają się dzięki obfitości telomerazy. Tak więc próby wydłużania życia za pomocą telomerazy nie mogą się udać. Droga ku dłuższemu życiu musi prowadzić innym szlakiem...
- Jakim?
- Telomeraza sama nie znajdując tu zastosowania, naprowadza nas na odpowiedni ślad: krótkie telomery, powstające na skutek niedoboru telomerazy, indukują niszczenie DNA poprzez emisję białka P53, odpowiedzialnego za inicjowania apoptozy - samobójczej śmierci komórek. By do tego nie dopuścić, należy stale dokonywać napraw uszkadzającego się DNA. To natomiast robić potrafimy i jest to stosunkowo proste: należy podawać duże ilości antyoksydantów, które albo naprawiają DNA, albo opóźniają jego psucie.
- Można się domyślać, że istnieje jakiś związek między skracaniem się telomerów, a chorobami wieku zaawansowanego...
- Tak, moje badania to potwierdzają. Tak jak nadmiar telomerazy prowadzić może do nowotworów, jej niedobór (powodujący skracanie się telomerów) związany jest z występowaniem różnych chorób: cukrzycy typu II, schorzeń hematologicznych, chorób szpik kostnego, zwłóknienia płuc, czy z nietolerancją na chemioterapię. Krótkie telomery powodować mogą też spadek odporności poprzez zmniejszanie liczby limfocytów B i T. Oddziaływanie skracania się telomerów na organizm jest zatem bardzo kompleksowe. Przeciwdziałając temu procesowi, można osiągnąć równie kompleksowe skutki. Tym razem jednak jak najbardziej pozytywne.
- Wierzy pani w realną możliwość znacznego wydłużenia ludzkiego życia w niedalekiej przyszłości?
- O realności takiej możliwości jestem jak najbardziej przekonana. I nie mam tu na myśli wydłużenie ludzkiej wegetacji, lecz życia pełnego i bardzo aktywnego. Trwającego w zdrowym komforcie do bardzo późnych lat.
- Czy tegoroczne święta Bożego Narodzenia znów zamierza pani spędzić w pracy?
- Obawiam się, że tak. Nobel dodał mi wielu nowych, nieprzewidzianych obowiązków i stracony czas będę musiała teraz choć częściowo nadrobić.
Rozmowy z noblistamiwywiady
