Amerikiečių mokslininkai gauna Paulo Ehrlicho ir Ludwigo Darmstaedterio premiją 2021 m

Visa šių dviejų laureatų atradimų reikšmė mikrobiologijai ir medicinai buvo pripažinta visai neseniai. Dešimtmečius kruopštaus ir kruopštaus darbo, parodė, kad iš esmės visos bakterijos įsisavina bendravimo tarp ląstelių meną. Tai, kas prasidėjo dirbant su Vibrio fischeri ir Vibro harveyi, iš esmės pakeitė bakteriologijos perspektyvą, ir dabar atveria naujas ir precedento neturinčias galimybes kovojant su atsparumu antibiotikams ".

Thomas Boehm, Profesorius ir direktorius, Mokslo tarybos pirmininkas, Maxo Plancko imunobiologijos ir epigenetikos institutas

Trumpa biografija Profesorė dr. Bonnie L. Bassler Ph.D. (58).

Bonnie Bassler yra mikrobiologė. Ji studijavo biochemiją Kalifornijos universitete Davise ir įgijo daktaro laipsnį. iš Johns Hopkins universiteto Baltimorėje. 1990 m. Ji prisijungė prie Michaelio Silvermano laboratorijos La Jolla Agouron institute.

Prinstono universitete ji dirba nuo 1994 m. Bonnie Bassler yra Nacionalinės mokslų akademijos narė, Nacionalinė medicinos akademija, ir Karališkoji draugija. Ji yra Howardo Hugheso medicinos instituto mokslininkė ir Squibb profesorė bei Prinstono universiteto Molekulinės biologijos katedros pirmininkė. Prezidentas Obama paskyrė ją šešerių metų kadencijai JAV Nacionalinėje mokslo valdyboje. Ji yra gavusi daugiau nei dvidešimt prestižinių nacionalinių ir tarptautinių apdovanojimų.

Trumpa biografija Profesorius Michaelas R. Silvermanas, Ph.D. (77).

Michaelas Silvermanas yra mikrobiologas. Jis studijavo chemiją ir bakteriologiją Nebraskos universitete Linkolne ir įgijo daktaro laipsnį. 1972 m. Kalifornijos universitete San Diege. 1972–1982 m. Silvermanas labai prisidėjo prie bakterijų judrumo ir chemotaksės supratimo. Nuo 1982 m. jis dirbo La Jolla Agouron institute, kurio vienas iš įkūrėjų yra jis.

Paulo Ehrlicho ir Ludwigo Darmstaedterio premija

Paulo Ehrlicho ir Ludwigo Darmstaedterio premija tradiciškai teikiama Pauliaus Ehrlicho gimtadienio proga, Kovo 14 d., Paulskirche, Frankfurtas. Ji pagerbia mokslininkus, kurie labai prisidėjo prie Paulio Ehrlicho mokslinių tyrimų srities, ypač imunologija, vėžio tyrimai, mikrobiologija, ir chemoterapija.

Prizas, apdovanotas nuo 1952 m. finansuoja Vokietijos federalinė sveikatos apsaugos ministerija, Heseno valstija, Vokietijos mokslinių tyrimų farmacijos kompanijos „vfa e.V.“ asociacija. ir specialiai numatytos aukos iš šių bendrovių, fondai ir organizacijos:Else Kröner-Fresenius-Stiftung, „Sanofi-Aventis Deutschland GmbH“, C.H. „Boehringer Pharma GmbH &Co.

KILOGRAMAS, „Biotest AG“, Hansas ir Wolfgangas Schleussneris-Stiftungas, „Fresenius SE &Co. KGaA“, F. Hoffmann-LaRoche Ltd., „Grünenthal GmbH“, Janssen-Cilag GmbH, „Merck KGaA“, „Bayer AG“, „Holtzbrinck Publishing Group“, „AbbVie Deutschland GmbH &Co. KG“, die Baden-Württembergische Bank, B. Metzleris. Sohn &Co ir Gėtės universitetas. Nugalėtojus renka Paulo Ehrlicho fondo mokslinė taryba.

Paul Ehrlich fondas

Paulo Ehrlicho fondas yra teisiškai priklausomas fondas, kurį patikėtinai valdo Gėtės universiteto draugų ir rėmėjų asociacija, Frankfurtas. Fondo garbės pirmininkas, kurį įkūrė Hedwig Ehrlich 1929 m. yra profesorė daktarė Katja Becker, Vokietijos tyrimų fondo prezidentas, kuris taip pat skiria išrinktus Mokslo tarybos ir patikėtinės tarybos narius.

Mokslo tarybos pirmininkas yra profesorius Thomas Boehm, Freiburgo Makso Plancko imunobiologijos ir epigenetikos instituto direktorius, patikėtinių tarybos pirmininkas yra profesorius dr. Jochenas Maasas, Mokslinių tyrimų ir plėtros vadovas ir valdybos narys, Sanofi-Aventis Deutschland GmbH. Profesorius Wilhelmas Benderis, eidamas Gėtės universiteto draugų ir rėmėjų asociacijos pirmininko pareigas, yra Mokslo tarybos narys. Gėtės universiteto prezidentas tuo pat metu yra ir patikėtinių tarybos narys.

Bakterinis chit-chat

Bakterijos bendrauja tarpusavyje ir koordinuoja elgesį, kad pasiektų žygdarbių, kurių negalėjo įvykdyti viena bakterija, veikianti viena. Net virusai, užkrečiantys bakterijų ir aukštesniųjų organizmų ląsteles, įskaitant žmogaus ląsteles, prisijunkite prie šio visur paplitusio bakterijų šnekučio. Manipuliavimas šia polifonija suteikia naujų galimybių apsiginti nuo bakterinių patogenų, sutrikdant jų ryšių tarp ląstelių galimybes.

Kaip atskira bakterija informuoja save ir tinkamai reaguoja į perpildytą ir įvairią bendruomenę? Ar aplink yra kitų bakterijų rūšių? Jei taip, jie draugai ar priešai? Ką apie kitų sričių organizmus, tokius kaip virusai ir žmonės?

Bakterijos, seniausi Žemės gyvi organizmai, rinkti informaciją apie kaimynystę, kad išsiaiškintų, ar prasminga dalyvauti kolektyvinėje veikloje. Tai darydamas, bakterijų grupės gauna naudos, kurios neįmanoma vienai atskirai veikiančiai bakterijai.

Norėdami pasiekti šį žygdarbį, bakterijos naudoja cheminį ryšį, procesas, vadinamas kvorumo jutimu, kuri informuoja juos apie kitų netoliese esančių organizmų skaičių ir tapatybę.

Šių metų Paulo Ehrlicho ir Ludwigo Darmstaedterio premija pagerbia du amerikiečių mokslininkus už tai, kad jie atrado bakterijų bendravimo tarp ląstelių molekulinį pagrindą:profesorius Michaelas R. Silvermanas, mokslų daktaras, Agouron instituto emeritas La Jolla CA, ir profesorė Bonnie L. Bassler Ph.D. Prinstono universiteto ir Howardo Hugheso medicinos instituto.

Bakterijos veikia kolektyviai

Prieš atrandant ryšį tarp ląstelių ląstelėse, į šiuos senovinius vienaląsčius organizmus buvo žiūrima kaip į vienišus, kurių primityvus gyvenimo būdas visų pirma buvo jų palikuonių padalijimas ir išsklaidymas.

Gebėjimas bendrauti su savo rūšimi, kitos bakterijų rūšys, virusai, o šeimininkai organizmai buvo neįsivaizduojami. Šiandien, dėl novatoriškų Silvermano ir Basslerio tyrimų, mes žinome, kad tokie sudėtingi bendravimo sugebėjimai yra norma bakterijų pasaulyje.

Atradimai prasidėjo aštuntajame dešimtmetyje, kai pastebėjo velionis amerikiečių mokslininkas Woody Hastingsas. Jis parodė, kad bioliuminescencinė jūrų bakterija Vibrio fischeri tamsoje šviečia tik tada, kai ji išauga iki tam tikro ląstelių tankio.

Bet kaip Vibrio fischeri „žinojo“, kada gaminti šviesą, o kada - likti tamsiam? Hastingsas ir jo auklėtiniai parodė, kad Vibrio fischeri gamina ir išskiria molekulę, komanda pavadino „autoinduceriu“, kuris kaupiasi aplinkoje, kai bakterijų daugėja. Kai automatinis induktorius pasiekia slenksčio lygį, jis įspėja Vibrio fischeri bakterijas, kad jos turi kaimynų, ir vieningai, visos bakterijos įjungia šviesą.

Vibrio fischeri sinchroninės šviesos gamybos molekulinis mechanizmas liko paslaptingas iki Michaelo Silvermano, kartu su magistre JoAnne Engebrecht, susižavėjo kolektyvinio elgesio bakterijomis galimybė.

Jie teigė, kad naudojant molekulinius genetinius metodus, jie galėtų rekonstruoti Vibrio fischeri bioliuminescencijos sistemą laboratorijoje Escherichia coli ir nustatyti genus bei baltymus, kontroliuojančius šviesos gamybą. Svarbiausia, ši strategija atskleidė fermentą, reikalingą autoinducerio molekulei gaminti, ir receptorių baltymą, kurio užduotis yra stebėti autoinducerio kaupimąsi, ir atsakydamas, pradėti mėlynai žalios šviesos gamybą visoje populiacijoje.

Silvermano eksperimentas pateikė pirmąjį molekulinį mechanizmą, kuriuo grindžiamas bakterijų grupės elgesys. Šiandien, Yra žinoma, kad tūkstančiai bakterijų rūšių turi genus, beveik identiškus tiems, kuriuos atrado Silvermanas. Visais šiais atvejais šie komponentai leidžia bakterijoms elgtis grupėje. Šis cheminio bendravimo procesas dabar vadinamas kvorumo jutimu.

Draugas ar priešas?

Bonnie Bassler prisijungė prie Silvermano laboratorijos 1990 m., Baigusi doktorantūros studijas. Jai buvo įdomu, ar ląstelių ir ląstelių bendravimas gali būti daugiau nei komponentai, kuriuos „Silverman“ atrado „Vibrio fischeri“. Bassler pradėjo tyrimus Silvermano laboratorijoje su artimu Vibrio fischeri giminaičiu, šviesą gaminanti bakterija, pavadinta Vibrio harveyi, kuri, kaip žinoma, turėjo įvairesnį ir egzotiškesnį gyvenimo būdą nei Vibrio fischeri.

Bassleris ir Silvermanas sužinojo, kad „Vibrio harveyi“ turi kelias kvorumo jutimo sistemas, ir kad daugiau nei vienas automatinis induktorius naudojamas bendravimui. Savo nepriklausomoje karjeroje Bassler identifikavo naują Vibrio harveyi molekulę ir pavadino ją autoinducer-2.

Ji nustatė, kad autoinducer-2 yra plačiai pagamintas bakterijų pasaulyje. Nepaprastai, o ne informuoti bakterijas apie savo ląstelių skaičių, autoinducer-2 informuoja juos apie kitų netoliese esančių bakterijų rūšių ląstelių skaičių.

Taigi, Bassleris parodė, kad bakterijos gali susikalbėti per rūšių ribas, naudodami universalią kalbą, panašią į esperanto. Šis atradimas atskleidė, panašus į aukštesniųjų organizmų ląsteles, Bakterijos skiriasi nuo kitų. Be to, Bassleris pademonstravo, kad yra įprasta, kad bakterijos yra „daugiakalbės“ ir dažniausiai naudoja kelių autoinduktorių derinius, kad surašytų save, giminaitis, ir ne giminės. Remdamiesi informacija, kurią jie gauna iš šių cheminių mišinių, ir ar kaimyninės bakterijos yra sąjungininkės ar priešės, bakterijos tinkamai įgyvendina įvairius įžeidžiančius ar gynybinius kolektyvinius veiksmus.

Visai neseniai, Bassleris atrado, kad virusai klausosi bakterijų kvorumo jutimo ir žmogaus žarnyno ląstelės susivienija su mikrobiomų bakterijomis, bakterijų bendruomenė, kuri natūraliai gyvena žarnyne, sintezuoti dar vieną naują kvorumą jautrią molekulę, kuri naudojama tiek žmonių, tiek mikrobiomų bendruomenei ginti nuo įsibrovusių patogenų. Taigi, Basslerio darbas parodė, kad kvorumo jutimas peržengia karalystės ribas kaip virusai ir aukštesni organizmai, įskaitant žmogaus šeimininkus, dalyvauti šiuose cheminiuose pokalbiuose.

Didelė medicininė reikšmė

Silvermano ir Basslerio darbas pakeitė mikrobų bendruomenių supratimą, novatoriškas pasiekimas, kurio esminė svarba dabar pripažįstama po dešimtmečių atkaklaus darbo ir puikių publikacijų.

Dešimtmečius po pirmųjų atradimų, buvo manoma, kad kvorumo jutimas yra tiesiog savitas reiškinys, apsiribojantis neaiškiomis bioliuminescencinėmis bakterijomis. Tačiau, tai, kas atrodė kaip atskiras smalsumas, bakterijų pasaulyje pasirodė universalus.

Šių išvadų medicininė svarba dabar akivaizdi. Bassleris ir kiti tyrėjai parodė, kad kvorumo jutimas kontroliuoja ligas sukeliančių bakterijų virulentiškumą. Bassleris pirmasis sukūrė anti-kvorumo jutimo strategijas ir sėkmingai jas panaudojo gyvūnų modeliuose, kad sustabdytų infekciją visuotinai svarbiais patogenais.

Tokios išvados rodo, kad gali būti įmanoma sukurti visiškai naujas ir skubiai reikalingas antimikrobines terapijas, kurios trukdo kvorumo jutimui, o ne naikina bakterijas, kaip ir tradiciniai antibiotikai. Todėl, laureatai pagerbiami ne tik už esminius atradimus, susijusius su bakterijų bendravimo tarp ląstelių molekuliniu pobūdžiu, tačiau jie taip pat pripažįstami už didžiulį jų tyrimų potencialą gydant infekcijas, kurias sukelia bakterijos, atsparios įprastiems antibiotikams.

Dabar dedama daug pastangų, kad šios sąvokos būtų įgyvendintos praktikoje. Galiausiai, kvorumo jutimo moduliavimo strategijos taip pat galėtų būti panaudotos naudingiems bakteriniams procesams panaudoti, pavyzdžiui, sustiprinti žmogaus žarnyne ar odoje esančių mikrobiomų bakterijų sveiką poveikį.

• Naujagimių gydymas antibiotikais, susijęs su berniukų svorio ir ūgio sumažėjimu
• Tyrimas nagrinėja per didelio antibiotikų vartojimo priežastis