Od wielu lat obserwujemy zadziwiające zjawiska w naturze. Kolibry (Trochilus scitulus) poruszają skrzydłami od 8 do 200 razy na sekundę. Lecą z prędkością od 20 do 45 mil na godzinę. Samice modliszek (Mantis religiosa) zjadają samców w czasie kopulacji, ale to nie powstrzymuje samców przed ich zapładnianiem. Rekiny z gatunku Isurus paucus płyną z prędkością 68 km/h. A dorosłe samice moli włosienniczek (Tineola bisselliella) żyją około miesiąca bez pożywienia, składając jaja w wełnianych wyrobach.
Takich fenomenów natury można opisać więcej, są dobrze poznane i udokumentowane, bo w występują w wielkości (od kilku milimetrów do metrów) umożliwiającej obserwację. Zejdźmy do wielkości znacznie mniejszych (mikrometr, nanometr). Tutaj jest już inny świat, nie do końca poznany i zrozumiały. Takim światem są procesy życiowe zachodzące w komórkach i między komórkami.
Procesy życiowe są złożone, tajemnicze, a czasami nieodgadnione. Jak na przykład zaprogramowana śmierć pojedynczych komórek w organizmie. Jakie to ma znaczenie dla organizmu? Czy paradoksalnie zwiększa to organizmowi szansę przeżycia? Aby to zrozumieć, trzeba odwołać się do badań na poziomie biologii molekularnej.
Badania zaprogramowanej śmierci komórki są prowadzone od dawna, ale jakoś nie cieszą się dużym zainteresowaniem społeczeństwa, bo po co sobie głowę zaprzątać śmiercią, zwłaszcza teraz, kiedy media straszą nas koronawirusem. Gdyby szukać jakieś analogii dla apoptozy, czyli zaprogramowanej śmierci komórki, to wyobraźmy sobie zakończenie pracy starej elektrowni atomowej i jej rozbiórkę. Proces rozbiórki elektrowni musi być dokładnie zaplanowany. Najpierw trzeba zatrzymać reaktory atomowe, co jest procesem skomplikowanym, opartym na obliczeniach prowadzonych przez symulacje komputerowe.
Dalej proces rozbiórki elektrowni podzielony jest na trzy części. Po zatrzymaniu pracy reaktorów, trzeba usunąć materiał radioaktywny i wywieźć go ze szczególną ostrożnościa w bezpieczne miejsce. Następnie przeprowadzić rozbiórkę elektrowni według planu wcześniej zatwierdzonego przez odpowiedni urząd. Trzecim etapem jest przygotowanie miejsca zajmowanego przez elektrownię do społecznego użytku.
Każdy z tych trzech etapów składa się z dużej ilości kroków i kroczków, które są realizowane przez specjalistów uzbrojonych w odpowiedni sprzęt i narzędzia. Towarzyszy temu ścisła i określona sekwencja zdarzeń, nie ma tu chaosu i niezaplanowanego przepychania się różnych ekip pracowników między sobą.
Proces śmierci komórki wygląda bardzo podobnie. Zaczyna się od naruszenia homeostazy jej egzystencji. Zachwianie równowagi doprowadza do zaburzenia procesu życia w kierunku nieodwracalnej dekonstrukcji komórki. Działanie przebiega stopniowo, jest wieloetapowe i ostatecznie kończy się śmiercią komórki. Komórka nie włącza programu śmierci samoistnie. Potrzebny jest tutaj sygnał drugiej komórki, która „wie”, że ta komórka ma umrzeć i wysyła jej „pocałunek śmierci”. Po otrzymaniu sygnału komórka zaczyna popełniać „samobójstwo”. Proces ten nazywa się apoptozą. Każdego dnia w naszym organizmie umierają w ten sposób miliardy komórek i… dzięki temu żyjemy.
Równowaga procesów życiowych w komórce jest jak huśtawka, po jednej stronie huśtawki są białka prowadzące do śmierci (białka proapoptotyczne), po drugiej stronie są białka, które powstrzymują komórke przed śmiercią (białka antyapoptotyczne). Sprawa wydania wyroku śmierci na komórkę nie jest ostatecznie przesądzona, bo to zależy od tego, które z tych białek przeważy na tej huśtawce życia. Jeżeli w komórce skazanej na śmierć jest więcej białek antyapoptotycznych, to komórka przeżywa, staje się „rebeliantem” i wyłamuje się spod kontroli komórek układu immunologicznego.
Takie zjawisko zostało zaobserwowane wiele lat temu. Wymknięcie się komórki spod apoptozy, to pozbawienie kontroli organizmu nad życiem i śmiercią komórek i w konsekwencji może to prowadzić do rozwoju komórek nowotworowych. W takiej sytuacji komórki układu immunologicznego wysyłają „wyrok śmierci” komórkom nowotworowym, a one sobie z tego nic nie robią. Stają się „nieśmiertelne”, co paradoksalnie prowadzi do śmierci człowieka.
Kluczowym białkiem w takim procesie może być antyapoptyczne białko nazwane Bcl-2. Mutacja części regulatorowej w genie tego białka może doprowadzić do jego zwiększonej produkcji. Zjawisko to zostało zaobserwowane w przewlekłych białaczkach u człowieka. Nowotworowa choroba krwi pozostawiona samej sobie prowadzi do powstania zwiększonej ilości limfocytów niefunkcjonalnych. To prowadzi do nagromadzenia się tych komórek w śledzionie, wycięńczenia organizmu nadmierną ilością komórek, aż w końcu do zablokowania układu krążenia i śmierci. Proces ten jest powolny, rozłożony na lata, stąd białaczka nazwana jest przewlekłą.
Obraz to ponury, ale na szczęście firmy farmaceutyczne zaprojektowały i wyprodukowały inhibitor, który blokuje funkcję białka Bcl-2. Inhibitor ten został zatwierdzony jako lek przez amerykańską administrację FDA (Food and Drug Administration) i od roku 2016 jest udostępniony do leczenia ludzi chorych nie tylko na przewlekłą białaczkę, ale i na inne pokrewne choroby nowotworowe. Podanie choremu leku powoduje, że komórki białaczkowe mają zablokowane białko Bcl-2 i umierają masowo, a to daje pacjentowi szansę na dłuższe życie.
Opisany tutaj bardzo pobieżnie i w wielkim uproszczeniu proces apoptozy i wyłamanie się procesu spod dyktatu układu immunologicznego, umożliwił lepsze zrozumienie koncepcji samobójczej śmierci komórki, która paradoksalnie chroni organizm przed śmiercią. Dokładniejsze poznanie tego procesu przyczyniło się do poznania „pięty Achillesa” komórek białaczkowych i możliwość wyeliminowania ich z ogranizmu chorego. Jest to przykład, że biologia molekularna daje nam szansę na odszyfrowanie patologicznej strony komórek nowotworowych i ewentualnie kompletne wyleczenie chorego. Niestety nie zawsze to dociera do świadomości społeczeństwa. Wciąż trwa poszukiwanie alternatywnych dróg terapii chorych na nowotwory, a to często prowadzi ich do aktywności hochsztaplerów, szarlatanów i zwykłych oszustów, którzy obiecują chorym „cudowne” wyzdrowienie w zamian za wysokie sumy pieniędzy.
Od autora:
Jeżeli tematy, które tutaj poruszyłem interesują Czytelnika, to zapraszam do przeczytania moich miniwykładów (https://wp-projektu.pl/artykuly/teksty-autorskie/zaprogramowana-smierc-komorek-w-zywych-organizmach/) na stronie internetowej Fundacji En Arche, która zajmuje się działaniem na rzecz nauki i edukacji (enarche.pl).
