Będzie polski Nobel w medycynie?

Żeby sprawdzić, jak niezbędny jest tlen, wystarczy zanurzyć głowę pod wodę, sprawdzając, ile da się wytrzymać. Czasem tak czują się chorzy podczas ciężkiego ataku astmy. Tlen jest niezbędny każdej komórce, a gdy go brakuje, zaczyna umierać. W normalnych warunkach, gdy jesteśmy zdrowi, dostaje tyle tlenu, ile potrzebuje. Ale gdy szybko biegniemy albo wykonujemy inny wysiłek fizyczny, tlenu potrzeba więcej. Organizm radzi sobie z taką sytuacją, przyspieszając oddech i tętno. Jednak np. w wysokich górach, gdy zawartość tlenu w powietrzu jest mniejsza, trudniej nie tylko iść, ale też mózg potrafi popełnić błędy w ocenie sytuacji na skutek niedoboru tlenu.

Przyzwyczajenie do niedotlenienia

Tegoroczni laureaci Nagrody Nobla z fizjologii i medycyny (Gregg L. Semenza, William G. Kaelin, Peter J. Ratcliffe) opisali mechanizm, w jaki sposób funkcjonuje organizm, gdy jest odpowiednia ilość tlenu oraz wtedy, kiedy pojawia się niedotlenienie. – Komórki muszą zacząć wtedy inaczej funkcjonować, by nadal pełnić swoje najważniejsze funkcje. Te zmiany mogą być zarówno krótkoterminowe, np. przy wysiłku fizycznym, jak długoterminowe, np. gdy idziemy na dłużej w góry, albo mamy miażdżycę, chorobę niedokrwienną serca lub inną, której towarzyszy niedotlenienie – tłumaczy prof. Marcin Ufnal, kierownik Zakładu Fizjologii i Patofizjologii Eksperymentalnej Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego (WUM).

Przy dłuższym niedotlenieniu pojawia się wysoka ekspresja białka HIF1 (Hypoxia Inducible Factor, czyli czynnika indukowanego hipoksją, to znaczy obniżonym poziomem tlenu). To z kolei powoduje przestrojenie ponad 300 genów, m.in. odpowiedzialnych za tworzenie nowych czerwonych krwinek. Pobudzane są również geny odpowiedzialne za wytwarzanie nowych naczyń krwionośnych (to tzw. proces angiogenezy), by dać szansę na poprawę ukrwienia i efektywniejsze dostarczenie tlenu do komórek.

Dzięki tym mechanizmom organizm potrafi przystosować się do warunków w wysokich górach (jeśli jesteśmy rozsądni i pamiętamy o aklimatyzacji). Po takim wyjeździe przybywa nam czerwonych krwinek (a więc można poprawić wydolność organizmu). Podobnie organizm próbuje się zaadaptować w przypadku chorób powodujących niedotlenienie (jak przewlekła obturacyjna choroba płuc, choroba niedokrwienna serca czy miażdżyca). Oczywiście, nasze zdolności przystosowawcze są ograniczone, jednak ich mechanizmy, opisane przez tegorocznych noblistów, są już wykorzystywane w leczeniu. Na razie w przypadku niedokrwistości (anemii), jednak w przyszłości mogą być zastosowane np. do leczenia choroby niedokrwiennej serca, miażdżycy, zawału serca, POChP czy nowotworów.

– W próbach przedklinicznych pojawiają się w kardiologii leki, które podwyższają ekspresję HIF1. Mogłyby poprawić ukrwienie mięśnia sercowego, wpłynąć na angiogenezę, czyli tworzenie nowych naczyń krwionośnych. Być może będą nową metodą leczenia choroby wieńcowej, niewydolności serca i innych schorzeń, gdzie dochodzi do niedokrwienia – potwierdza prof. Krzysztof J. Filipiak, kardiolog i hipertensjolog z I Katedry i Kliniki Kardiologii WUM. Zwraca jednak uwagę że to, co cieszy kardiologa, czyli szansa na poprawienie ukrwienia mięśnia sercowego, może z kolei martwić onkologa, gdyż mechanizm angiogenezy świetnie wykorzystują komórki nowotworowe. Wysyłają one sygnały, które zmuszające organizm do wytwarzania naczyń krwionośnych w stronę guza nowotworowego. Oplata się on siatką naczyń krwionośnych, które go odżywiają i zaopatrują w tlen. – W badaniach na zwierzętach okazywało się, że leki, które wpływały na angiogenezę i były dobre dla serca, często działały kancerogennie. Właśnie dlatego musimy dowiedzieć się jeszcze więcej na temat mechanizmów przystosowania się organizmu do niedoboru tlenu, by powstały leki, które spowodują lepsze ukrwienie serca, ale nie poprawią ukrwienia guza nowotworowego – wyjaśnia prof. Filipiak.

W leczeniu wielu typów nowotworów wykorzystywane są leki działające odwrotnie: hamujące powstawanie nowych naczyń krwionośnych. Mają za zadanie „odciąć” od nich nowotwór, a tym samym „zdusić” guza, jak mówi obrazowo doc. Anna Wójcicka, genetyk z Laboratorium Genetyki Nowotworów Człowieka w Centrum Nowych Technologii UW. – W leczeniu wielu nowotworów są już leki nakierunkowane na to, żeby komórki raka nie mogły wytworzyć wokół siebie siatki naczyń krwionośnych. Takie leki mogłyby szczególnie sprawdzić się raku nerki, a jest to nowotwór, który słabo odpowiada na klasyczne terapie – dodaje doc. Wójcicka. Jak na razie tylko jedna terapia antynowotworowa wykorzystuje w leczeniu szlak odkryty przez tegorocznych noblistów, jednak kolejne leki znajdują się w badaniach klinicznych.

Nagroda dla Polaków?

Tegoroczni nobliści pracują w renomowanych uniwersytetach, z których wywodziło się wielu wcześniejszych laureatów tej nagrody. Gregg Samenza pracuje w John Hopkins University, William G. Kaelin w Instytucie Dana Farber oraz na Uniwersytecie Harvarda, a Peter Ratcliffe na Uniwersytecie w Oksfordzie.

Przy przyznawaniu każdej Nagrody Nobla pada pytanie, czy w tej rywalizacji Polacy mają szansę? – Nigdy nie można niczego wykluczyć, ale raczej byłby to naukowiec z polskimi korzeniami pracujący za granicą, gdzie nauka jest lepiej finansowana. Środki finansowe na naukę w Polsce rosną, ale cały czas to zaledwie połowa średniej unijnej – zaznacza prof. Mirosław Wielgoś, rektor Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego. Oprócz mniejszego finansowania problemem naukowców są też procedury administracyjno-biurokratyczne. – Przykład? W Stanach, gdy prowadzi się badania, w ciągu 24 godzin dostaje się niezbędne odczynniki, a sprzęt kupuje się w ciągu 2-3 tygodni, negocjując jak najlepszą cenę. W Polsce często na odczynnik trzeba czekać 6-7 tygodni, a na sprzęt w najlepszym przypadku pół roku. To jest ten czas, w którym naukowcy ze Stanów czy Chin, z którymi konkurujemy, już zdążyli wykonać badania i piszą publikacje do prestiżowych czasopism. W Polsce jest wiele ośrodków wykonujących badania na światowym poziomie, niestety po pewnym czasie naukowcy wyjeżdżają na Zachód. I to nie pieniądze, tylko warunki pracy są najbardziej winne – dodaje prof. Ufnal.

W przeszłości wielu polskich naukowców i lekarzy ocierało się o Nobla. Najwięcej nominacji miał Rudolf Weigl – polski biolog i parazytolog, który jako pierwszy na świecie wykorzystał wszy jako zwierzęta laboratoryjne i wytworzył skuteczną szczepionkę przeciwko tyfusowi plamiastemu, ocalając życie setek tysięcy osób, zarówno przed drugą wojną światową, jak i w jej trakcie. Pochodził z rodziny austriackiej, jednak po przedwczesnej śmierci ojca wychowywał się w rodzinie polskiej i zawsze przyznawał się do polskiego pochodzenia, mimo ryzykował życiem za odmowę podpisania wniosku o wpisanie na niemiecką listę narodowościową. Jego nominacji do Nagrody Nobla sprzeciwili się w 1942 r. Niemcy, aw 1948 r. – polskie władze komunistyczne, które oskarżały go… o kolaborację z Niemcami. Do Nobla nominowany był też prof. Ludwik Hirszfeld, wybitny polski immunolog, odkrywca grup krwi. O nagrodę otarł się też prof. Hilary Koprowski, immunolog i wirusolog, przez wiele lat pracujący w USA; twórca pierwszej na świecie szczepionki przeciw polio. – Był idealnym kandydatem, dzięki tej szczepionce udało się ocalić wiele milionów osób. Inny naukowcem, który był blisko Nobla był prof. Ryszard Gryglewski, który prowadził badania m.in. nad śródbłonkiem naczyń, ważne w kardiologii – przypomina prof. Wielgoś.

W ostatnich latach jednym z wymienianych polskich kandydatów jest prof. Wacław Szybalski, biotechnolog, genetyk i onkolog pracujący w USA. Jednak również w Polsce nie brakuje zespołów, które prowadzą badania, które mogłyby zapisać się na trwale w historii medycyny. Prof. Wielgoś podkreśla osiągnięcia polskiej nauki, zwłaszcza w zakresie immunologii, immunoterapii, medycyny regeneracyjnej. Prof. Filipiak do tych dziedzin dodaje genetykę kliniczną, sekwencjonowanie genów, określanie ryzyka chorób na podstawie genomu, a także osiągnięcia kliniczne, takie jak choćby wykonaną przed kilkoma laty przez zespół pod kierunkiem prof. Włodzimierza Jarmundowicza pierwszą na świecie operację uszkodzonego rdzenia kręgowego, z użyciem komórek glejowych, które „odbudowały” zniszczone komórki rdzenia. Pacjent, do końca życia skazany na wózek inwalidzki i brak czucia połowy ciała, zaczął po tej operacji chodzić.

Będzie kiedyś „polski Nobel”? – Trzeba być realistą: liczba naukowców zajmujących się badaniami podstawowymi i wysokość finansowania w Polsce są nieporównywalne do USA. Jednak Komitet Noblowski często podejmuje decyzje nieoczywiste. Trzeba próbować – mówi prof. Ufnal.