Mitől világít a medúza? A tudósok számára ez az egyszerű kérdés egy olyan hatékony új eszközhöz vezetett, amely teljesen átalakította az orvostudományt – és Nobel-díjat kapott!

2007-ben a San Diegó-i Kaliforniai Egyetem kutatói valós időben figyelték a mellrákos sejtek vándorlását. 2009-ben a UC Davis és a Mount Sinai School of Medicine tudósai videóra vették, ahogy a HIV terjed az immunsejtek között. Olyan biológiai folyamatok, amelyek egykor rejtve voltak előttünk, ma már megvilágíthatók, mint egy szentjánosbogár, és mindez egy eldobott kísérletnek köszönhetően lehetséges.

1960-ban Osamu Shimomura nem a tudomány forradalmasítására törekedett – ha így lett volna, talán nem a medúzák tanulmányozásával kezdte volna. Shimomura egy fiatal kutató volt egy egyszerű kérdéssel:

A medúza lumineszcens luciferáz enzimjének izolálására tett kísérletei csak részben működtek. A laboratóriumban végzett különböző finomítások után a medúzából izolált mintákból csak gyenge világítást tudott előállítani, ezért a mintákat a mosogatóba dobta, hogy kitakarítsa a napot. Amikor a folyadék a mosogatóhoz ért, hirtelen élénk kék villanás jelent meg.

Shimomura gyorsan rájött, hogy nem maga a mosogató, hanem a tengervíz – pontosabban a tengervízben lévő kalcium – lépett reakcióba a kristálymedúzából származó mintákkal, és hozta létre a kék villanást. De volt még egy további rejtély: A kristálykocsonyák nem kék, hanem zöld színben világítanak.

Shimomura feltételezte, hogy a medúzában van egy további vegyület, amely elnyeli a kék fényt, majd zöld fényt bocsát ki. Kiderült, hogy ez a vegyület egy egyedi fehérje, amelyet Shimomura zöld fluoreszcens fehérjének, röviden GFP-nek nevezett el.

A ragyogás felvillanása

A nyolcvanas évek közepén Martin Chalfie a Columbia Egyetemről átlátszó körféreggel, a C. elegans-szal dolgozott, és azt próbálta tanulmányozni, hogy bizonyos gének hol fejeződnek ki a féregben.

Az organizmus DNS-ében lévő gének megtalálása ekkorra már sokkal könnyebbé vált, de annak kiderítése, hogy a gén miért felelős, és hol fejeződik ki, nagy kihívást jelentett.

Miután részt vett egy előadáson, ahol véletlenül szóba került a GFP, Chalfie-t egy pillanatra megihlette az ihlet: Mivel a GFP egy fehérje, a GFP-t kódoló DNS-szekvenciát be tudta illeszteni a fonálférgek DNS-ébe, hogy azok az általa vizsgált bármely génnel együtt kifejezzék a világító fehérjét. Az izzó fehérje markerként szolgálna, hogy megmutassa, hol fejeződnek ki a gének.

Chalfie módszere működött. Hirtelen láthatatlan folyamatok váltak láthatóvá, ami a biológiai és orvosi kutatások új világát nyitotta meg.

Az agyi ív minden színe

Míg a GFP megnyitotta az ajtót, voltak korlátai. Egyes kutatásokhoz túl gyorsan elhalványult, és csak egy színben volt elérhető. Roger Tsien, az UC San Diego biokémikusa fogta a GFP-t, és új variációkat fejlesztett ki, amelyek világosabbak voltak és különböző színekben világítottak, amelyeket Tsien szeszélyes nevekkel ruházott fel, mint például “Monomerikus banán” és “Tandem dimer paradicsom.”

A GFP színeinek sokasága lehetővé tette a kutatók számára, hogy egyszerre több folyamatot figyeljenek meg, minden eddiginél nagyobb pontossággal. A Harvard kutatói a többszínű megközelítést egéragy egyes neuronjainak feltérképezésére használták, létrehozva az “agyi ív” néven ismert ikonikus képet.”

2008-ban Shimomura, Chalfie és Tsien megosztva kapta a Nobel-díjat a GFP felfedezéséért és fejlesztéséért. Egy olyan korszakban, amelyet az alkalmazott kutatásra való fokozódó összpontosítás jellemez, érdemes emlékezni arra, hogy egy tudományos forradalom alapkutatással, izgatott medúzával és egy lecsúszott kísérlettel kezdődött.

szolgáltatta.