Home

25 kwietnia 1953 roku prestiżowy tygodnik naukowy Nature opublikował trzy prace opisujące model struktury DNA oraz dane, na podstawie których ten model stworzono. Do naszej zbiorowej pamięci dostała się tylko praca Francisa Cricka oraz Jamesa Watsona opisująca podwójną helisę. Autorami pozostałych prac, opisującej dane krystalograficzne, bez których Crick i Watson nigdzie by nie zaszli, byli naukowcy z King’s College w Londynie – jednej Maurice Wilkins z kolegami, drugiej zaś Rosalind Franklin i jej doktorant, Raymond Gosling.

W 1953 roku nikt jednak nie wiedział o tym, że dane, na których oparli się Crick i Watson, słynna struktura B (którą udało się uzyskać Franklin i Goslingowi), zostały im przekazana pokątnie i bez zgody autorów przez Maurice’a Wilkinsa. Ta historia, która światło dzienne ujrzała po otrzymaniu przez Cricka, Watsona i Wilkinsa Nagrody Nobla za odkrycie struktury DNA, była zapewne jednym z zaczątków mitu o pokrzywdzonej Franklin, którą przy nadawaniu nagrody pominięto. Ten mit staram się trochę rozwiać – jak wielu innych autorów przede mną – w tekście Pokorna Heroina. Bo i ma ta historia i drugie, i trzecie, i siódme dno; a znamy ją głównie z przekazów nieco mitomańskiego Jamesa Watsona. I chociaż nie ma wątpliwości co do tego, że Franklin nigdy nie udzialała zgody na przekazanie badaczom z Cambridge swoich danych, to już reszta tego obrazu jest nieco bardziej rozmyta, począwszy od tego, że Rosalind zmarła na raka w 1958 r., zaś Nobla przyznano w 1962 – Nobla więc po prostu dostać nie mogła (nagroda ta nie jest przyznawana pośmiertnie).

Myślac jednak o pokrzywodzonych – nie zawsze celowo, ale jednak pominiętych – badaczach, przypomina mi się zawsze Jocelyn Bell Burnell (o niej też wspominałem w tekście o Franklin). A także, z nieco bardziej aktualnej historii, smutny przykład Douglasa Prashera. Prasher po raz pierwszy sklonował i zsekwencjonował gen na białko zielonej fluorescencji (GFP), które jest dzisiaj jednym z najbardziej podstawowych narzędzi biologii molekularnej. Prasher swoimi odkryciami podzielił się z Martinem Chalfie oraz Rogerem Tsienem, a w kolejnych latach z każdym innym naukowcem, który go o to poprosił (trochę w podobny sposób, w jaki George Gey dzielił się komórkami HeLa). Kiedy jednak pieniądze na projekt skończyły się, a Prasherowi nie udało się zdobyć dalszego finansowania, wyleciał na bruk.

W 2010 roku Szwedzka Akademia Nagrodą Nobla z chemii za odkrycie GFP i jego zastosowanie w biologii molekularnej nagrodziła Chalfiego, Tsiena oraz Osamu Shimomurę. I chociaż wkład tych badaczy w badania nad GFP jest nieoceniony, wyraźnie na liście zabrakło jednego nazwiska. Goryczy dodaje tu fakt, że w czasie ogłaszania zwycięzców Prasher pracował jako kierowca autobusu. Tym jednak razem trudno winić samych laureatów. Martin Chalfie powiedział zresztą później, że Akademia powinna była pominąć go, a nagrodzić właśnie Prashera. Za to Prasher bardzo szczerze i bezpretensjonalnie gratulował nagrodzonym. I tu niestety kłania się kolejny aspekt tych wyróżnień: nagrody się nie odbiera, a nazwisk nie podmienia. Chciałbym móc jednak powiedzieć, że historia ma choć trochę szczęśliwe zakończenie: Prasher wrócił do badań naukowych, najpierw dla firmy komercyjnej, a w 2012 w grupie Rogera Tsiena na uczelni w San Diego.

I o co cały ten ambaras? Białko zielonej fluorescencji występuje w przyrodzie w meduzie Aequorea victoria. Dzięki wyizolowaniu jego genu możliwe jest tworzenie białek zmodyfikowanych, które wbudowane mają GFP jako fragment. GFP fluoryzuje w zakresie promieniowania widzialnego, co czyni obrazowanie względnie tanim (i bezpiecznym). Białka oznaczone GFP można zatem w komórkach śledzić in vivo: ich rozmieszczenie, ich przemieszczanie itd. GFP ma też przewagę nad fluorescencyjnymi znacznikami chemicznymi, takimi jak fluoresceina: jest znacznie mniej szkodliwe dla komórek, w których jest stosowane.

Dalsze badania nad GFP pozwoliły na stworzenie wariantów tego białka fluoryzujących w różnych kolorach. To zaś oznacza, że stało się możliwe równoczesne obrazowanie wielu białek. Jednym z najbardziej imponujących zastosowań tego fenomenu jest analiza połączeń nerwowych w mózgu tzw. brainbow (ang. gra słów: połączenie brain – czyli mózg, oraz rainbow – czyli tęcza). Zaś do najbardziej zapewne widowiskowych, przynajmniej dla laików, przykładów zastosowania GFP, należy ich zastosowanie w organizmach transgenicznych, zwłaszcza zwierzętach. We wrześniu 2011 roku opisywałem na nicprostszego taki właśnie przypadek: białko GFP było dołączone do innego białka, którego znaczenie w infekcji FIV u kotów (FIV to koci odpowiednik wirusa HIV) badano. GFP służyło tylko do monitoringu: jeśli u kotów gen wbudowany był poprawnie, to automatycznie oznaczało to, że miały one wbudowany też gen na GFP. Dzięki pierwszemu białku koty były zdrowe; efekt uboczny GFP? Świeciły w ciemnościach!

Brainbow: neurony wybarwione tylko GFP (kontrola, po lewej) oraz komórki wybarwione różnokolorowymi wariantami GFP (po prawej). /Przedruk za zgodą Macmillan Publishers Ltd.: Livet et al., Nature 450: 56-62 (©2007)

Brainbow: neurony wybarwione tylko GFP (kontrola, po lewej) oraz komórki wybarwione różnokolorowymi wariantami GFP (po prawej). /Przedruk za zgodą Macmillan Publishers Ltd.: Livet et al., Nature 450: 56-62 (©2007)

I tu warto może dodać słów kilka o niesamowitym rozwoju nauki, jaki dokonał się na polu organizmów transgenicznych. W ostatnich latach bowiem w mediach pojawiają się one zazwyczaj w kontekście debat o żywności modyfikowanej genetycznie, jej szkodliwości bądź nie, jej opłacalności bądź nie, jej ekologiczności bądź nie. I całe GMO wrzuca się do jednego wora, kompletnie zamącając nasz obraz tego, co właściwie potrafimy obecnie dzięki zwierzętom transgenicznym uzyskać.

A już dekadę temu na przykład po świecie hasały transgeniczne kozy produkujące w mleku białko wyizolowane z pajęczej nici – i odpowiedzialne za jej wytrzymałość. Oczywiście pozyskanie dużych ilości tego białka – a co za tym idzie dużych ilości materiału – byłoby wyczynem nie lada, gdybyśmy próbowali jako źródło stosować pająki. Kozy jednak mleka produkują mnóstwo, a izolację białka z mleka mamy świetnie opanowaną. No i wyżywić taką kozę łatwiej. Włókna uzyskane z tego białka stosowane zaś mogą być do produkcji wzmocnionych materiałów: sztucznych ścięgien, kuloodpornych kamizelek (ponoć wytrzymalszych niż kevlar) i ulepszonych poduszek powietrznych do samochodów.

Kozy zajmuja szczególne miejsce w panteonie zwierząt transgenicznych. W 2009 amerykańska agencja FDA zaaprobowała pierwszy lek dla ludzi uzyskiwany od zwierząt modyfikowanych genetycznie. Lek ten, antykoagulant o nazwie ATryn, jest uzyskiwany właśnie z koziego mleka; stosuje się go zaś w celu zapobiegania skrzepom w czasie operacji chirurgicznych.

Bardziej zaś przyziemnym zastosowaniem GMO było stworzenie nowej odmiany świń znanych jako wielka biała angielska – zmodyfikowana odmiana posiadała zdolność bardziej efektywnego przyswajania fosforu zawartego w roślinach. Odmianę nazwano Enviropig. Zyski są ponoć dwojakie: mniejsze koszty żywienia świń, a także mniejsze zanieczyszczenie środowiska fosforem.

Świnie w ogóle są chętnie stosowanym obiektem badawczym, zwłaszcza w badaniach medycznych. I to nie od wczoraj – raczej od wielu, wielu dekad. Z pomysłem zastosowania świń jako modelu w badaniach medycznych dedykowanych ludziom badacze bawili się już w latach 60. XX wieku. Pewien autor napisał wręcz: „świnie są idealnymi zwierzętami eksperymentalnymi do badań medycznych; świnie to nie tylko świnie – to niemal ludzie”. Okazuje się bowiem, że świnie na przykład mają podobny poziom czerwonych krwinek, hemoglobiny, wielu mikro i makroelementów i białek we krwi – innymi słowy, są do nas podobne na poziomie biochemicznym. Podobna jest ich fizjologia, i pewne aspekty morfologiczne. Stąd też bardzo intensywnie studiuje się możliwość stosowania świniego naskórka w przeszczepach skóry dla osób z ciężkimi poparzeniami. I chociaż można żartować, że w każdym z nas siedzi czasem świnia, są ludzie, którzy o takim koncepcie myśleć będą pewnie raczej z dumą i ulgą.

Dla mnie bardzo ciekawym aspektem fizjologii świń jest to, że reagują one podobnie, żeby nie powiedzieć, że tak samo, jak ludzie na dużą wysokość. Choroba wysokościowa dotyka większość z nas powyżej wysokości 3000m (dwa ciekawe teksty o chorobie – i o adaptacji do wysokości u niektórych ludzi, np. himalajskich Szerpów, znajdziecie tutaj). Chociaż to schorzenie zależy w dużym stopniu od osoby – czy w ogóle i kiedy się pojawi – to jego objawy są zazwyczaj takie same, a skutek, jeśli osoba dotknięta atakiem tej choroby nie dostanie błyskawicznej opieki medycznej i nie zostanie przetransportowana na niższe wysokości, jest tylko jeden – jakaś forma odmy (płucna, mózgowa) i śmierć. W latach 60. i 70. badano zatem właśnie efekt hipoksji (czyli obniżonej ilości dostępnego tlenu) na świnie. Niestety praca, w której znalazłem wzmiankę na ten temat, nie wspomina, czy robiono to poprzez gonienie świń do stóp Mount Everestu.

Świnia, może mniej medycznie, ale jednak, wpisała się w historię badań nad DNA. Gdy w połowie XIX w. Friedrich Miescher pracował nad izolacją kwasów nukleinowych – wówczas jeszcze bezimiennych – jego badania (o których więcej poczytać możecie we wpisie Pierwsze kroki) wyglądały następująco: z plemników łososia starał się wyizolować tę dziwną substancję obecną przede wszystkim w jądrze komórkowym. Aby to zrobić musiał przeprowadzić serię operacji biochemicznych. Nie zapominajmy jednak – w XIX w. nie było lodówek. Oznacza to, że odczynniki, którymi były na przykład enzymy pozyskiwane od świń, musiały być codziennie pozyskiwane świeże.

Friedrich zatem codziennie rozpoczynał pracę o piątej rano, w rzeźni. Tam ze świeżo ubitych świń pobierał żołądki, z których potem odzyskiwał proteazy – enzymy trawiące białka, potrzebne na jednym z etapów izolacji kwasów nukleinowych. Taka jest widać zawiłość dziejów – historia DNA rozpoczęła się w świńskich trzewiach, i w świńskich trzewiach się kończy.

Autor: Rafał Marszałek, nicprostszego.pl

Reklamy

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Google+

Komentujesz korzystając z konta Google+. Wyloguj / Zmień )

Connecting to %s