Wyznaczanie trendów w nauce: Nagroda Nobla za badania nad rytmami okołodobowymi

Uhonorowane nagrodą prace przeprowadziło trzech amerykańskich naukowców: Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash i Michael W. Young. Ich badania przyczyniły się do lepszego poznania zasadniczego problemu dotyczącego „(…) sposobu, w jaki rośliny, zwierzęta i ludzie dostosowują swój rytm biologiczny, aby był zsynchronizowany z ruchem obrotowym Ziemi”. Ta dziedzina badań zyskuje na znaczeniu, bowiem nasilają się czynniki zaburzające pracę zegara biologicznego człowieka, takie jak praca zmianowa czy zespół nagłej zmiany strefy czasowej.

W jej ramach można wyróżnić wiele obszarów badań, na przykład technologię edycji genów CRISPR, która może pomóc w tworzeniu upraw odpornych na zmianę klimatu i zapewnić przełomowe sposoby na usuwanie genów odpowiedzialnych za wyniszczające choroby, czy immunoonkologię, która pobudza układ immunologiczny pacjenta, dzięki czemu chorzy na raka nie muszą poddawać się napromienianiu ani chemioterapii.

Tak oto Zgromadzenie Noblowskie przy Karolinska Institutet uzasadniło swoją decyzję:

„Zegar biologiczny jest zaangażowany w wiele aspektów naszej złożonej fizjologii. Teraz wiemy, że wszystkie organizmy wielokomórkowe, w tym ludzie, wykorzystują podobny mechanizm kontroli rytmu okołodobowego. Duża część naszych genów jest regulowana przez zegar biologiczny, a zatem starannie skalibrowany rytm okołodobowy dostosowuje naszą fizjologię do różnych faz dnia. Od czasu brzemiennych w skutki odkryć dokonanych przez trzech laureatów, biologia rytmów okołodobowych przekształciła się w rozległą i niezwykle dynamiczną dziedzinę badawczą, mającą znaczenie dla naszego zdrowia i dobrostanu”.

Prace badawcze w tle nagrody

Trzech naukowców wykorzystało w swoich badaniach muszki owocówki do wyizolowania genu kontrolującego dobowy rytm biologiczny. Ustalili, że białko jest kodowane przez gen oraz że gromadzi się w ciągu nocy, a w ciągu dnia jego zasoby ulegają uszczupleniu. Następnie zaczęli analizować ten mechanizm bardziej szczegółowo, odkrywając kolejne komponenty białkowe, co pozwoliło nakreślić klarowniejszy obraz funkcjonowania mechanizmu zegarowego w komórkach. Od organizmów jednokomórkowych po małpy człekokształtne, zegar reguluje kluczowe funkcje, między innymi stężenie hormonów, sen, zachowanie, metabolizm i inne, które jeszcze czekają na odkrycie.

Jak donosi internetowy magazyn technologiczny Wired, wpływ rytmu okołodobowego na sen jest przedmiotem zainteresowania sektora farmaceutycznego i informatycznego. Przyszli biohakerzy mogliby pomagać w korygowaniu dysfunkcyjnych wzorców snu, a stawka jest wysoka zważywszy na fakt, że wyniki badań wskazują na większą skłonność nocnych marków do otyłości, a także powiązanie depresji z brakiem snu. Tegoroczna Nagroda Nobla w dziedzinie fizjologii lub medycyny uhonorowała przełomowy dorobek badawczych trzech naukowców, który posłuży za pożywkę dla dalszych odkryć.