Nobelprijs voor opheldering Celcyclus

Voor de ontdekking van genen die een belangrijke rol spelen bij de regulatie van de celcyclus bij eukaryoten ontvingen Leland Hartwell, Paul Nurse en Timothy Hunt op 8 oktober de Nobelprijs voor de geneeskunde. De prestigieuze prijs wordt ieder jaar uitgereikt voor een ontdekking met grote voordelige gevolgen voor de mensheid. De opheldering van de regulatie van de celcyclus, de kringloop van celdeling, DNA-replicatie en celgroei, leidt tot betere mogelijkheden om ziekten zoals kanker te behandelen.

De drie onderzoekers hebben het controlemechanisme van de celcyclus afzonderlijk opgehelderd. Leland Hartwell, werkzaam bij het Fred Hutchinson Cancer Research Center in Seattle (VS), deed begin jaren zeventig onderzoek naar de celcyclus bij bakkersgist. Hij gebruikte Saccharymyces cerevisiae waarbij de genen die de celcyclus reguleren, gemuteerd waren. Dit organisme en de methode die Hartwell gebruikte bleken uitermate geschikt voor onderzoek naar de celcyclus. De wetenschapper identificeerde meer dan honderd genen betrokken bij de celdeling. Eén van deze genen controleert het beginpunt van de celcyclus, het zogenoemde ‘start’-gen. Het onderzoek van Hartwell maakte ook duidelijk dat vóór elke fase van de celcyclus een controle plaatsvindt. Hij noemde deze momenten ‘checkpoints’. Als bij zo’n controlepunt blijkt dat iets niet goed is gegaan, stopt de celdeling zodat reparatie plaats kan vinden.

Paul Nurse, werkzaam bij het Imperial Cancer Research Fund in Londen, paste dezelfde methode toe als Hartwell maar gebruikte een ander soort gist, namelijk Schizzosaccharomyces pombe. Ook bij deze eukaryoot komt een gen voor dat identiek is aan het eerder door Hartwell geïdentificeerde ‘start’-gen. In 1987 ontdekte Nurse dat eenzelfde gen ook bij mensen voorkomt. Dit gen werd cyclin dependent kinase (CDK) genoemd. Verder onderzoek toonde aan dat de CDK-genfamilie in alle eukaryoten (mensen, dieren en gisten) aanwezig is.

‘Start’ en de door Nurse ontdekte genen kregen de naam CDK’s na Tim Hunts ontdekking dat de CDK’s worden gereguleerd door zogenoemde cyclines. Hunt, werkzaam bij hetzelfde instituut als Nurse, deed zijn ontdekking bij zee-egels. Cyclines zijn tijdelijk (oftewel cyclisch) aanwezig tijdens de celcyclus. Als de CDK’s op een gegeven moment door de cyclines zijn geactiveerd, kan de celcyclus voortgaan.

De toekenning van de Nobelprijs voor geneeskunde geeft volgens prijswinnaar Hartwell aan dat er een grote verbondenheid bestaat tussen al wat leeft. Zelf betwijfelde hij begin jaren zeventig nog of zijn ontdekking bij gist wel op mensen van toepassing was. Hartwell stelt dat de toekenning van de prijs aan deze ontdekkingen de enorme hoeveelheid informatie afkomstig uit het onderzoek naar modelorganismen zoals gist, fruitvliegen en muizen legitimeert.

René Medema, leider van de werkgroep ‘celcyclus checkpoints’ bij de afdeling Moleculaire biologie van het Nederlands Kanker Instituut, stelt dat de ontdekkingen van de Nobelprijswinnaars het hart van de celdeling hebben blootgelegd. ‘Een groter inzicht in de regelmechanismen van de celdeling kan worden gebruikt om kanker - waarbij deze regelmechanismen zijn verstoord - te behandelen’. Volgens Medema stelde Paul Nurse al eerder voor om de inzichten in de celcyclus te gebruiken om ‘de kankercel nog verder mank te laten lopen’. Het effect hiervan is dat de kankercel zichzelf te gronde richt. De werking van radiotherapie is op dit principe gebaseerd. De ontdekkingen van de Nobelprijswinnaars hebben duidelijk gemaakt hoe straling werkt als behandeling tegen kanker. << TvV