Premiul Nobel pentru medicină 2004 a fost
acordat pentru descoperirea extraordinarei diversităţi a receptorilor specifici
odoratului. Concizia mă determină să comprim datele biografice ale laureaţilor,
precum şi referirile la lucrările acestora neaflate în relaţie cu studiul
receptorilor olfactivi.
Iniţial, Richard Axel a fost atras de tehnicile de transfer ale genelor în
celule, punând la punct tehnica de transfecţie,
adică introducerea de ADN într-o celulă eucariotă şi integrarea acesteia în
ADN-ul cromozomial al celulei respective. Era apreciat drept „un inventator
genial şi prolific“. În 1970, a devenit autorul a ceea ce se numeşte colocvial „Axel patents“ – devenit sursă de
venituri considerabile pentru Columbia University. Totuşi, deoarece îl pasiona
domeniul, s-a orientat relativ târziu spre neurobiologie, dirijând cercetarea
din laboratorul de la Columbia University (în calitate de profesor de biochimie,
biofizică moleculară şi patologie) către clonarea receptorilor cerebrali pentru
glutamat. Subiectul nu era prea original, mai multe echipe de cercetători având
aceeaşi ţintă. În 1984, Linda B. Buck
începe în laboratorul său stagiul postdoctoral. Şi amândoi se concentrează
asupra cercetării simţului odoratului. Axel avea 40 de ani şi Buck 39, adică
vârste-limită pentru a debuta într-un domeniu nou. A contat însă pregătirea
anterioară. Cu o motivaţie puternică, Axel şi Buck au început cercetarea asupra
naturii moleculare a receptorilor. Ipoteza principală de lucru a fost elaborată
pe baza unor date cunoscute: creşterea concentraţiei mesagerilor secunzi AMPc şi
IP3 după stimularea olfactivă, precum şi faptul că prin contactul unei molecule
odorante cu suprafaţa neuronilor olfactivi primari se produce depolarizarea
membranelor neuronale. Această ultimă observaţie a dus la presupunerea că
receptorii olfactivi puteau fi proteine asociate cu proteinele G. Era o supoziţie
care merita să fie verificată. Încerc să evit detaliile prea tehnice. De
altminteri, în 2004, am publicat o cuprinzătoare prezentare a Nobelului pentru
Medicină în „Viaţa medicală“. Nu ştiu unde s-a ajuns cu numerizarea săptămânalului
nostru, dar sper să o prind încheiată şi accesabilă fără restricţii pentru
studenţi şi medici.
În
esenţă, laureaţii anului 2004 au obţinut ce căutau: verificarea ipotezei
receptorilor asociaţi cu proteine G. Ei au reperat, clonat şi caracterizat 18
gene codante ale acestor receptori exprimaţi la nivelul membranelor celulelor
olfactive de la şobolan. Rezultatele au fost publicate de Buck şi Axel, la 5
aprilie 1991, în revista Cell (Buck
L, Axel R. A novel multigene family may encode odorant receptors: a molecular
basis for odor recognition. Cell. 1991 Apr 5;65:175-87). Excepţional prin încărcătura
ştiinţifică şi prin calitatea demonstraţiei, articolul a avut un rol decisiv în
accelerarea cercetărilor din domeniul bazelor moleculare ale olfacţiei.
Datele obţinute de Buck şi Axel au fost
confirmate la pisică, la câine, la maimuţă şi la om. În scurt timp, datorită
ritmului rapid de lucru, a venit şi cea mai mare surpriză: familia de gene
pentru receptorii olfactivi este, de departe, cea mai vastă la vertebrate.
Fiecare dintre aceste gene corespunde unui receptor specific pentru miros,
generând cea mai extinsă familie de proteine receptoare din organism, depăşind-o
numeric pe cea a receptorilor sistemului imunitar! Mai mult, receptorii
odoratului se pot asocia într-un număr de combinaţii virtual nelimitate. Ca urmare,
evaluarea iniţială a recunoaşterii a peste 100.000 de mirosuri diferite s-a
dovedit mult mai ridicată. Combinarea receptorilor este absolut necesară şi
pentru că un anumit miros rezultă, de regulă, prin asocierea mai multor
molecule emanate de corpul sau de substanţa mirositoare. De pildă, mirosul de
cafea este rezultatul asocierii a 80 de tipuri de molecule. Întru amintirea
unor „emanaţi“ de odinioară, să nu uităm trandafirul, al cărui miros rezultă
din 200 de molecule diferite!
După publicarea excepţionalului articol din
1991, cei doi cercetători s-au despărţit în cele mai bune relaţii. Linda Buck şi-a
încheiat astfel stagiul postdoctoral, fiecare urmând o cale proprie de
cercetare. Colaureata a ajuns în laboratorul de neurobiologie al celebrei Universităţi
Harvard, iar Richard Axel a continuat să lucreze în laboratorul său de la
Columbia University. El şi-a orientat cercetările pe şobolan, şoarece, peşte şi
apoi pe celebra drosofilă (Drosophila
melanogaster), ale cărei servicii aduse cercetării şi chiar practicii
biomedicale sunt incomensurabile. El a urmărit descifrarea căii de la
receptorii specifici unei anumite substanţe odorante la creier. În acest scop,
a fost interesat de individualizarea neuronilor olfactivi, distribuţia lor la
nivelul epiteliului olfactiv, proiecţia axonilor acestora către bulbul olfactiv
şi topografia corticală a memoriei olfactive.
Să continuăm: Axel a publicat un articol
împreună cu colaboratorii săi (Gogos JA, Osborne J, Nemes A, Mendelsohn M, Axel
R. Genetic ablation and restoration of the olfactory topographic map. Cell.
2000 Nov 10;103:609-20). De asemenea, anterior, fusese clonat un receptor
pentru feromoni, de dr. Catherine Dulac, cercetătoare franceză aflată în stagiu
postdoctoral (Dulac C, Axel R. A novel family of genes encoding putative
pheromone receptors in mammals. Cell. 1995 Oct 20;83:195-206). De dată recentă,
Richard Axel şi colab. încearcă să pună în evidenţă modul în care harta
senzorială a creierului ar putea fi integrată printre celelalte regiuni corticale,
spre a putea permite o discriminare mnezică şi un comportament corespunzător.
