Prace noblistów z chemii to rewolucja farmaceutyczna — prof. Adam Liwo

Prace noblistów z chemii to rewolucja, dzięki której badacze są w stanie szybciej poznać strukturę białka, a przez to przyspieszyć prace nad nowymi lekami. To też oszczędność aparatury, pracy ludzkiej, zwierząt doświadczalnych i środowiska – ocenił prof. Adam Liwo z Uniwersytetu Gdańskiego.

Prace noblistów z chemii to rewolucja – prof. Adam Liwo

.Naukowcy z USA i Wielkiej Brytanii: David Baker, Demis Hassabis i John M. Jumper zostali laureatami Nagrody Nobla z chemii za przewidywanie trójwymiarowej struktury białek oraz projektowanie białek o określonej strukturze i właściwościach – ogłosił 9 października w Sztokholmie Komitet Noblowski.

„Spodziewałem się od kilku lat, że ci naukowcy otrzymają Nagrodę Nobla” – ocenił chemik, prof. Adam Liwo z Uniwersytetu Gdańskiego. Jak stwierdził, w tej chwili żadna poważna firma farmaceutyczna nie opiera się wyłącznie na metodzie prób i błędów w poszukiwaniu leków, czyli w zasadzie wszystkie korzystają z metod opracowanych przez tegorocznych noblistów.

„Rewolucją jest to, że w wyniku prac noblistów potrafimy poznać kształt białka bez metod eksperymentalnych i metodami komputerowymi przewidzieć, jak molekuła, która jest kandydatem na cząsteczkę leku, wiąże się z białkiem” – stwierdził prof. Liwo. Jak przypomniał, do połowy XX wieku uważano, że strukturę trójwymiarową mają głównie białka składające się np. na jedwab, białka włosów, czyli tzw. białka fibrylarne. Pierwszą strukturę trójwymiarową białka rozwiązano w połowie XX wieku i była to struktura białka krwi, czyli hemoglobiny.

„Okazało się, że bez określonej struktury trójwymiarowej białka nie mogłyby pełnić swoich funkcji. Składają się one z aminokwasów, połączonych wiązaniami chemicznymi. Od tego, jak wygląda sekwencja aminokwasów, ich połączenie, zależy funkcja i działanie białka. Można wyobrazić sobie to, jak połączenie klocków Lego. Byle jak nie da się ich połączyć. Muszą sobie odpowiadać. W zależności od tego, jak się je połączy, budowla uzyskuje odpowiedni kształt. Tak samo jest z białkami. Od określonego ułożenia – struktury – cegiełek powiązanych wiązaniami chemicznymi, zależy jak białko będzie funkcjonować” – opisał ekspert.

Metoda AlphaFold

.Dodał, że jeżeli szukamy leków, to aby zablokować enzym, albo zagłuszyć receptory, konieczna jest znajomość kształtu białka, by wiedzieć np., w którym miejscu wstawić dany bloker, osłabiając przyczyny danej choroby. „Przyrost poznawanych nowych białek, sekwencji aminokwasów, które trzeba poznać przy projektowaniu leków, jest jednak wielokrotnie większy, niż to, co udaje się rozwiązać metodami eksperymentalnymi” – wskazał.

Demis Hassabis i John M. Jumper opracowali więc metodę AlphaFold. „Mając sekwencję nowego białka, są w stanie przewidzieć jego strukturę na podstawie struktur, które są już w bazie rozwiązanych białek. To podobnie do nauki języka obcego. Na początku musimy wszystkiego się nauczyć, ale jeśli już wiele umiemy i widzimy nowe słowo, to na podstawie reguł słowotwórstwa, jesteśmy w stanie powiedzieć, jaki obraz może odpowiadać temu słowu” – opisał badacz.

Dzięki AlphaFold – dodał – naukowcy oszczędzają hektolitry odczynników, czasu aparatury i pracy ludzkiej; metoda sprzyja też środowisku. Badacze są również w stanie znacznie szybciej przewidzieć strukturę białka, niż gdyby jej szukali metodami eksperymentalnymi. Metodą wirtualnego projektowania leków można przebadać miliony cząsteczek i wybrać do badań laboratoryjnych zaledwie kilka najlepszych.

„David Baker poszedł o krok dalej w stosunku do prac Hassabisa i Jumpera, zajął się znacznie bardziej ekscytującym zagadnieniem. Opracował metody, które umożliwiają zaprojektowanie nanomaszyny, niekoniecznie białka, o określonych właściwościach. To jeszcze bardziej wizjonerskie” – stwierdził prof. Liwo. Podkreślił przy tym, że obie prace – zarówno Bakera, jak i Hassabisa i Jumpera – są jednak tego samego kalibru, zarówno jeśli chodzi o znaczenie dla nauki, jak i dla codziennego życia.

Szczepionki mRNA – Nagroda Nobla w dziedzinie chemii 2023

.Na temat Nagrody Nobla z chemii, która w 2023 r. została przyznana za opracowanie skutecznych szczepionek mRNA przeciwko COVID-19, na łamach „Wszystko co Najważniejsze” pisze prof. Piotr CZAUDERNA w tekście „Szczepionki mRNA – nagroda Nobla w dziedzinie medycyny„.

„W bieżącym roku nagrodę Nobla za odkrycia dotyczące modyfikacji zasad nukleozydowych, które umożliwiły opracowanie skutecznych szczepionek mRNA przeciwko COVID-19 otrzymali Katalin Kariko z Węger i Drew Weissman z USA”.

„Jak powszechnie wiadomo, proces zaszczepienia się stymuluje powstawanie odpowiedzi immunologicznej na konkretny patogen. Na pomysł ten wpadł jako pierwszy brytyjski lekarz, Edward Jenner stosując szczepienie dzieci łagodnym wirusem ospy krowianki w celu zapobieżenia zachorowaniu na ospę prawdziwą. Odkrycie to oparte było na jego obserwacji, że osoby, które zaraziły się od bydła zwierzęcą postacią ospy, tzw. krowianką, nie chorują potem na ospę prawdziwą. Od niego też pochodzi angielska nazwa szczepionki „vaccine”, która pochodzi od łacińskiego określenia krowy, czyli „vacca”. Za pocżatek procesu szczepień uznaje się dzień 14 maja 1796 roku, kiedy to Edward Jenner dokonał zaszczepienia materiałem zakaźnym ospy krowianki ośmioletniego chłopca Jamesa Phippsa. Chłopiec przechorował krowiankę i następnie Jenner zaszczepił go ponownie, jednak już materiałem zakaźnym ospy prawdziwej. Chłopiec nie zachorował, ponieważ uzyskał odporność W 1800 roku Jenner w uznaniu swoich osiągnięć został nawet przedstawiony królowi angielskiemu, a do roku 1801 w Anglii zaszczepiono ponad sto tysięcy ludzi. W ciągu kolejnych 100 lat liczba zgonów Anglii i Prusach spowodowanych ospą spadła niemal do zera. W 1977 w Somalii zaobserwowano ostatni znany przypadek zachorowania na ospę prawdziwą, zaś w roku 1980 Światowa Organizacja Zdrowia, oficjalnie ogłosiła koniec ospy prawdziwej na Ziemi”.

„Proces szczepień pozwala uzyskać ludzkiemu organizmowi przewagę poprzez wcześniejsze wytworzenie odpornościowych przeciwciał w walce z chorobami zakaźnymi w przypadku późniejszego zakażenia. Standardem były dotąd szczepionki oparte na zabitych lub osłabionych wirusach, a ich przykładami są szczepionki przeciwko polio, odrze i żółtej febrze. Jednak dzięki postępowi biologii molekularnej, obecnie możliwe jest wytworzenie szczepionek opartych na ekspozycji na pojedyncze składniki wirusowe, a nie na całe wirusy. Do ich wytworzenia wykorzystuje się wirusowy kod genetyczny, zwykle kodujący białka znajdujące się na powierzchni wirusa, co stymuluje ludzki układ odpornościowy do tworzenia przeciwciał blokujących wirusy”.

.”Przykładami takiego podejścia są szczepionki przeciwko wirusowi zapalenia wątroby typu B i wirusowi brodawczaka ludzkiego. Alternatywnie, część kodu genetycznego wirusa można przenieść do nieszkodliwego wirusa nosiciela, tzw. „wektora”. Ta metoda była zastosowana, np. w szczepionkach przeciwko wirusowi Ebola. Po wstrzyknięciu szczepionek wektorowych w naszych komórkach produkowane jest białko, stymulujące odpowiedź immunologiczną przeciwko docelowemu wirusowi. Jednak wytwarzanie szczepionek zawierających całe wirusy, białka i wektory wymaga zastosowania hodowli komórkowych na dużą skalę, co sprawia, że jest to proces dość powolny i wymagający dużych zasobów, co ogranicza możliwości szybkiej produkcji szczepionek w odpowiedzi na epidemie i pandemie” – pisze prof. Piotr CZAUDERNA.

PAP/WszystkocoNajważniejsze/MJ