Lääketieteen Nobel-palkinto telomeerien tutkijoille

Lääketieteen Nobel-palkinto 2009 on myönnetty kolmelle amerikkalaistutkijalle: Elizabeth Blackburnille, Carol Greiderille ja Jack Szostakille. He keksivät ns. telomeerien toimintaperiaatteen. Telomeerit ovat solujen perimän sisältävien kromosomien päissä olevat osat, jotka suojaavat kromosomeja rikkoutumasta solun jakautuessa. 1980-luvulla tehdyt löydöt ovat vaikuttaneet merkittävästi mm. vanhenemisen ja syövän tutkimukseen.

Telomeerien ja niiden valmistamisessa tarvittavan entsyymin, telomeraasin tutkimus on edelleen erittäin aktiivinen tutkimusalue.

Biologisten olioiden perimä sisältyy pitkään dna-rihmaan, joka esimerkiksi ihmisellä on yli 3 miljardin emäsparin pituinen. Se jakautuu erillisiin paketteihin, kromosomeihin, joita ihmisellä on 23 paria eli 46. Geenit joita ihmisellä on noin 25 000, ovat kromosomien osia.

Solujen jakautuessa dna-ketju kahdentuu, mutta prosessi ei toimi samalla tavalla kromosomien päissä kuin kromosomin sisäosissa. Jo 1930-luvulla, kauan ennen dna-ketjun rakenteen selvittämistä, havaittiin että kromosomien päissä on erikoiset rakenteet. Näiden päätykappaleiden nimeksi annettiin telomeerit ja niiden arveltiin toimivan kromosomien erottajina. Niiden todellinen merkitys löydettiin paljon myöhemmin.

Elizabeth Blackburn kartoitti tutkijauransa alkuaikoina Yalen yliopistossa Yhdysvalloissa dna-sekvenssejä. Hän totesi että Tetrahymena-nimisellä yksisoluisella eliöllä kromosomien päissä oli moninkertaisena toistuva dna-jakso CCCCAA. Sen merkitys oli epäselvä. Samaan aikaan Jack Szostak teki kokeita keinotekoisella minikromosomilla, joka rikkoutui nopeasti kun se istutettiin hiivasoluihin.

Blackburn esitteli tuloksensa vuonna 1980 pidetyssä konferenssissa jossa Szostak oli paikalla. He kiinnostuivat toistensa töistä ja päättivät yhdistää ne. Blackburnin tutkiman Tetrahymenan kromosomien päistä erotettu CCCAA-palanen kiinnitettiin Szostakin minikromosomiin, joka istutettiin hiivaan. Se suojasi istutettua palasta hajoamasta. Näin oli löydetty uudenlainen biologinen mekanismi, joka kesti siirtämisen lajista toiseen. Tulos julkaistiin vuonna 1982. Sittemmin on osoitettu että vastaava dna-jakso eli telomeeri suojaa kromosomeja useimmissa kasveissa ja eläimissä, yksisoluisista eliöistä ihmiseen.

Jatkotutkimuksissa löydettiin telomeraasiksi kutsuttu aine, joka sisälsi sekä geneettistä materiaalia, rna:ta että proteiinia. Löydön teki Elizabeth Blackburnin jatko-opiskelijana ollut Carol Greider. Rna osoittautui telomeerin CCCCAA-jaksoksi jota tarvittiin malliksi kun uusia telomeeripalasia valmistettiin. Proteiinia tarvittiin rakennustyöhön. Telomeerien avulla pystytään solunjakautumisessa kopioimaan koko kromosomi, ilman että sen päät lyhenevät.

Telomeerien havaittiin vaikuttavan solun ikääntymiseen. Jos telomeerit eivät uusiudu kunnolla, solu vanhenee ja kuolee lopulta. Telomeraasin osoitettiin hidastavan ikääntymistä. Telomeerien tutkimuksesta tuli suosittu ala ja niiden arveltiin olevan solujen ja koko eliön vanhenemisen taustalla. Sittemmin on todettu että vanhenemiseen vaikuttaa telomeerien ohella muitakin tekijöitä.

Aikuisen ihmisen elimistössä useimmat solut jakautuvat harvakseltaan, joten niissä ei ole erityisen voimakasta telomeraasiaktiivisuutta. Syöpäsolut ovat poikkeus, sillä ne jakautuvat uutterasti uudelleen ja uudelleen. Niiden telomeerit säilyvät kunnossa koska telomeraasientsyymin toiminta on usein poikkeuksellisen aktiivista. Tämän soveltamista syövän torjumiseen tutkitaan ja meneillään on mm. syöpärokotteen kehittäminen. Siinä pyritään löytämään ja eliminoimaan solut, joissa telomeraasin aktiivisuus on normaalia suurempi. On myös perinnöllisiä sairauksia, joissa solut vanhenevat ennenaikaisesti liian heikon telomeraasiaktiivisuuden vuoksi.

Elisabeth Blackburn on syntynyt Australiassa vuonna 1948 ja toimii nykyisin professorina Yhdysvalloissa Kalifornian yliopistossa. Jack Szostak on syntynyt Englannissa 1951, käynyt koulua Kanadassa ja toimii nykyisin Harvardin yliopiston professorina. Carol Greider on syntyperäinen amerikkalainen, syntynyt 1961 ja työskentelee professorina Johns Hopkins –yliopistossa Yhdysvalloissa.

(YLE tiede, Nobel-säätiö)