De Nobelprijs voor Geneeskunde is dit jaar uitgereikt aan de Japanse celbioloog Yoshinori Ohsumi. Hij onderzoekt autofagie, een soort zelfkannibalisme van cellen. Dit proces recyclet overbodige en beschadigde stoffen en structuren.
Kersverse Nobelprijswinnaar Yoshinori Ohsumi is celbioloog aan het Tokyo Institute of Technology. Zijn ontdekkingen wierpen licht op een van de meest veelzijdige processen van de cel: autofagie. Dit is een systeem waamee cellen met een soort blaasjes overbodige of beschadigde stoffen kunnen recyclen. Ook kan een cel op deze manier bacteriën en virussen opslokken. Daardoor voorkomt het ziektes en zorgt het voor een evenwicht van bouwstoffen.
De term autofagie is bedacht door de Belgische biochemici Christian de Duve in 1963. Het woord bestaat uit het Griekse auto (zelf) en phagein (eten), dus een soort zelfkannibalisme. Stoffen die overbodig of beschadigd zijn kunnen tot bouwstenen worden verslonden. Die kan de cel weer gebruiken voor een nieuwe taak die op een stressvol moment – bijvoorbeeld bij voedselschaarste – belangrijker is.
Autofagosomen
Autofagie is een mechanisme met blaasjes, genaamd autofagosomen. Deze kunnen een groep stoffen of celstructuren in het celplasma afzonderen. Die blaasjes fuseren vervolgens met een lysosoom, een ander soort blaasje dat vol zit met zuur en enzymen. Zo’n omgeving breekt een breed scala aan stoffen af. Eiwitten, suikers, DNA en zelfs bacteriën of grote celstructuren worden hierin niet gespaard.
Ohsumi wilde de genen die bij autofagie betrokken zijn identificeren. Daarvoor onderzocht hij het proces in bakkersgist. Hij voorspelde dat autofagie in gisten sterk zou lijken op dat in mensen. Bovendien leent dit organisme zich een stuk beter voor experimenten, omdat gistcellen veel makkelijker te kweken zijn.
Cellen gebruiken autofagie onder andere wanneer zij zich in een voedingsstofarme omgeving bevinden. Daarom onderwierp Ohsumi gist aan een strenge selectieprocedure. De bioloog kon op die manier de cellen die geen autofagie vertoonden vinden en isoleren. Vervolgens keek hij naar de verschillen tussen het DNA van deze autofagie-gebrekige gisten en de normale variant. Daardoor identificeerde de celbioloog allerlei genen die in gisten betrokken zijn bij autofagie.
Menselijk equivalent
Samen met zijn collega’s vond Ohsumi voor de meeste van die gistgenen een menselijk equivalent. Uitschakeling of beschadiging van deze genen bleek een breed scala aan problemen te veroorzaken. De cel ruimt dan bijvoorbeeld de eiwitten betrokken bij de ziekte van Alzheimer niet meer op; of het zet overbodige stoffen niet meer om in nuttige stoffen, een gebrek dat stofwisselingsziektes veroorzaakt.
Nadat Ohsumi de genen die bij autofagie betrokken zijn ontdekte, focuste hij zich op het mechanisme dat voor een correct gebruik van autofagie zorgt in de cel. Het is namelijk van belang dat alleen de stoffen die de cel kwijt wil worden afgebroken. Daar gebruikt de cel een nauwgezet mechanisme met verschillende eiwitten voor. In dit mechanisme werken bijvoorbeeld eiwitten die het autofagosoom vormen, beschadigingen herkennen of de blaasjes naar een lysosoom sturen.
Doelwit
Veel van de genen en eiwitten betrokken bij autofagie zijn nu geïdentificeerd. Deze vormen nu een mogelijk doelwit voor medicijnen die autofagie-gerelateerde ziektes kunnen genezen.
Sinds Ohsumi aan autofagie werkt, is het onderwerp qua populariteit omhooggeschoten. Nu het belang ervan duidelijk is, staat het meer in de belangstelling. Nadat Ohsumi de prijs in ontvangst nam zei hij: ‘We hebben nog zo veel vragen. Op dit moment nog meer dan toen ik begon.’
Altijd op de hoogte blijven van het laatste wetenschapsnieuws? Meld je nu aan voor de New Scientist nieuwsbrief.
Lees verder: