Katere molekule in procesi krmilijo celice

Molekule življenja skupaj z živobarvno podobo morskega konjička opozarjajo na dogodek, ki ga ni mogoče spregledati. Na mednarodni konferenci FEBS3+ je te dni, od 16. do 19. septembra, namreč več kot 350 udeležencev z vsega sveta v Portorožu razpravljalo o najnovejših raziskovalnih rezultatih znanosti o življenju.

O konferenci, ki je torej v celoti posvečena razpravam o molekulah in procesih, ki omogočajo življenje – in različnih motnjah, ki vodijo v bolezen – smo se pogovarjali s predsednikom Slovenskega biokemijskega društva prof. dr. Jankom Kosom, rednim profesorjem za farmacevtsko biokemijo na ljubljanski fakulteti za farmacijo in vodjem odseka za biotehnologijo na Institutu Jožef Stefan.

Kot obsežno in težko pregledno polje znanosti o življenju tudi mednarodne konference FEBS3+ združujejo več področij oziroma aktivnosti. Kaj vse?

Evropska zveza biokemijskih društev, FEBS, podpira regijsko sodelovanje s sofinanciranjem znanstvenih konferenc o biokemiji in molekularni biologiji, ki jih organizirajo tri ali več strokovnih združenj. Tako si prizadevajo povezati raziskovalce v regiji, spodbuditi sodelovanje, povečati kakovost raziskav in konkurenčnost pri pridobivanju sredstev ter omogočiti mladim znanstvenikom stike z izkušenimi kolegi. Strokovno srečanje smo pripravili v Slovenskem biokemijskem društvu v sodelovanju z madžarskimi, hrvaškimi in srbskimi kolegi, prav tako sodelujejo raziskovalci iz preostale Evrope, Kanade in ZDA. Poleg predstavnikov iz akademskih krogov, znanstvenikov in raziskovalcev, sodeluje s predavanji in predstavitvami razvojnih dosežkov tudi veliko domačih in tujih predstavnikov gospodarstva.

Katere aktualne raziskave v biokemiji in molekularni biologiji bi z novimi temeljnimi spoznanji o molekulah življenja lahko pospešile razvoj farmacije, biomedicine, kliničnih strok?

Poglavitni cilj biokemije in molekularne biologije je proučevanje molekul in procesov, ki omogočajo delovanje celic kot osnovnih gradnikov vsega živega, pa tudi mehanizmov, ki določajo soodvisnost celic v višje razvitih organizmih. Ob množici znanstvenih ved, ki obravnavajo posamezne segmente delovanja živih organizmov, nam biokemija in molekularna biologija dajeta celovito sliko molekularnih procesov, ki opredeljujejo življenje. Da to lahko razumemo, moramo poznati strukturo molekul, način delovanja, njihovo lokacijo v celici, transport med celičnimi predelki in celicami in še mnogo drugega. Pomembno področje biokemije so raziskave različnih bolezni; če vemo, katere molekule so pri tem okvarjene, jih lahko nadomestimo ali pa vplivamo na njihovo delovanje, to pa je danes temelj za načrtovanje novih zdravil in terapevtskih pristopov.

Obravnavate obsežne tematsko zaokrožene in prepletajoče se temeljne raziskave, ob tem pa tudi aktualno vprašanje o znanosti in družbi ...

Razpravljamo o področjih, ki so v našem prostoru najbolj aktualna in zanimiva za večino raziskovalcev. Med njimi so proučevanje strukture in z njo povezane funkcije proteinov, funkcijska genomika, ki nam pove, kako se informacije kompleksno prenašajo iz DNK do proteinov, in lipidomika, veda, ki se ukvarja z delovanjem lipidov, pomembnih gradnikov celičnih membran in hormonov, pa tudi prenašalcev signalov. Raziskovalne skupine predstavljajo še druge molekule, ki so udeležene pri prenosu signalov med celicami ali v samih celicah, pa celično smrt, diferenciacijo matične celice, sistemsko biologijo in bioinformatiko, delovanje molekul v imunskih in vnetnih procesih ter uporabnost novih spoznanj v biotehnologiji, na primer pri razvoju novih zdravil in diagnostičnih testov ali pa pri pripravi probiotikov. Vse to in še marsikaj je pomembno za boljše razumevanje molekularnih osnov nastanka in poteka bolezni. Velikokrat lahko okvara že samo ene molekule povzroči hude motnje pri delovanju celic. Primer so mutacije tumorskih onkogenov in supresorskih genov, ki povzročijo nenadzorovano rast celic in nastanek tumorjev.

Z razpravo o znanosti in družbi odpiramo aktualna vprašanja predvsem o dveh perečih problemih sodobne znanosti – o integriteti znanstvenih objav in etičnih vidikih genomskih raziskav v medicini.

Danes je dosegljiv hiter prenos informacij, a je dobro, pravite, da zlasti mladi raziskovalci spremljajo tudi razlage »iz prve roke«. Koga lahko pri tem še neposredno pocukajo za rokav?

Med uglednimi plenarnimi predavatelji je vsekakor prof. dr. Andrej Šali s kalifornijske univerze v San Franciscu, ki je najbolj citiran slovenski avtor s področja znanosti o življenju. Rezultati njegovih raziskav napovedovanja struktur bioloških molekul so temelj strukturne biokemije. Pomembno je razumeti načine določanja združb bioloških molekul in njihovo mrežno delovanje.

Ugledni prof. dr. Yosef Yarden z izraelskega Weizmannovega inštituta Rehovot je svoje znanstvenoraziskovalno delo posvetil prenosu signalov med celicami in pojasnjuje mehanizme, ki jih sprožijo tumorske celice, da se izognejo učinkom tarčnih protitumorskih zdravil, ki ciljajo tirozin kinazne receptorje. V konkretnem primeru gre za mehanizme, ki zmanjšajo učinkovitost tarčnih zdravil erlotiniba in trastuzumaba.

Prof. dr. Andras Nagy s kanadske univerzitetne klinike Mount Sinai Hospital v Torontu, je vrhunski raziskovalec s področja celične biologije. Posebej se posveča molekularnim mehanizmom, ki vodijo do nastanka pluripotentnih celic, iz katerih lahko nastanejo različne vrste tkiv. Pluripotentne celice lahko danes pridobimo s spremembo somatskih in ne kot včasih iz zarodnih matičnih celic. To bo omogočilo številne nove možnosti obnavljanja in presajanja tkiv ter napredek klinične biomedicine.

Zanimivi pa so tudi eksperimentalni modeli in razlage molekularnih mehanizmov pri multipli sklerozi, ki jih je razvil prof. dr. Djordje Miljković, priznan strokovnjak za imunske in vnetne bolezni z beograjske univerze.

Kakšni so položaj in možnosti slovenske biokemije in molekularne biologije v primerjavi s svetom?

Čeprav je biokemija razmeroma mlada znanstvena veda, ima v Sloveniji že kar lepo tradicijo. Njene začetke lahko povezujemo tudi z delom Nobelovega nagrajenca Friderika Pregla v organski mikroanalizi na začetku prejšnjega stoletja. V drugi polovici 20. stoletja se je biokemija tudi pri nas začela razvijati kot samostojna veda. V 60. in 70. letih sta mednarodno zelo odmevne raziskovalne rezultate dosegali skupini prof. dr. Andreja Župančiča in prof. dr. Sava Lapanjeta na področjih holinergičnih encimov in stabilnosti

in zvitja proteinov. Pomembne mejnike v proteolizi je postavila skupina prof. dr. Vita Turka na Institutu Jožef Stefan z odkritjem novih proteoliznih encimov in njihovih inhibitorjev. Vito Turk je bil tudi prvi predsednik Slovenskega biokemijskega društva, ki je še vedno največje združenje biokemikov in molekularnih biologov pri nas, in organizator kongresa FEBS v Ljubljani leta 1987. Pozneje so stik s svetovnim vrhom dosegle tudi skupine na drugih raziskovalnih institucijah, tako na univerzah kot raziskovalnih inštitutih, kakovost njihovega dela se kaže v številnih odličnih publikacijah in mednarodni odmevnosti, še posebej če te rezultate primerjamo z razmeroma skromnimi sredstvi, ki jih družba pri nas namenja za raziskovalno delo. Prav tako je pomembno delo kolegov biokemikov in molekularnih biologov v farmacevtskih in drugih podjetjih. Vrsta odličnih raziskovalcev deluje tudi v tujini, mislim, da jih bo v prihodnje še več, saj se v zadnjem času dogaja, da najboljši mladi sodelavci po podoktorskem usposabljanju ostanejo tam, ker doma zaradi znanih varčevalnih ukrepov skoraj nimajo možnosti zaposlitve. Žal bomo prepozno spoznali, da si žagamo vejo, na kateri sedimo.

Kako bi ocenili dosežke vaše raziskovalne skupine?

V zadnjem obdobju smo odkrili nove mehanizme, ki vodijo do napredovanja malignih procesov in vključujejo proteolizne encime. Ti so pomembni tudi pri delovanju nevronskih celic, njihovo nenormalno delovanje povezujemo s procesi, ki vodijo do nastanka nevrodegenerativnih bolezni, kot sta alzheimerjeva in parkinsonova. Prizadevamo si poiskati specifične zaviralce teh encimov, bodisi s kemijsko sintezo ali pa s testiranjem različnih spojin naravnega izvora, in jih na primeren način dostaviti okvarjenim celicam in tkivom. Kar nekaj spojin je na celičnih modelih in poskusnih živalih dalo zelo obetavne rezultate in upam, da nam bo v prihodnje uspelo te rezultate prenesti tudi do klinične uporabe.