Kemipristagarnas mikroskop underlättar design av läkemedel
Jacques Dubochet, Joachim Frank och Richard Henderson får Nobelpriset i kemi. De belönas för att ha utvecklat ett kryoelektronmikroskop, som ger en möjlighet att se livets molekyler i närbild.
Kemipristagarnas upptäckt kan beskrivas som en metod för att kunna frysa de stora biologiska molekylerna som på olika sätt är aktiva inne i våra kroppar. Utöver att ge mycket detaljerade tredimensionella bilder på molekylerna kan de avbildas mitt i en rörelse, ungefär som ett målfoto.
Upptäckten har betydelse för att bättre förstå hur molekylerna fungerar, reagerar och uppför sig.
– Vi kommer väldigt långt om vi kan ta reda på hur molekylerna ser ut, och kanske även se hur de ändrar sig i form och struktur i de processor de ingår i. Man kan följa det här nästan som i en liten film, säger Gunnar von Heine, professor i biokemi och sekreterare i Nobelkommittén.
Andra metoder, exempelvis röntgenkristallografi, kan användas för att bestämma molekylära strukturer, men de har haft svårt att få fram en fullständig bild av de stora komplexa molekylsystemen.
Nobelpristagarnas upptäckt innebär att man nu kan avbilda mycket stora biomolekyler som exempelvis det maskineri som kroppen använder för att tillverka nya proteiner, ribosomen. Nu kan forskare också närgånget studera molekylerna som är inblandade när vår arvsmassa dupliceras inför celldelning.
– De här är stora molekylkomplex som rör sig väldigt mycket i sin funktion, säger Gunnar von Heine.
Men metoden fångar inte bara normala molekylprocesser i våra kroppar. Även virus som tar sig in i våra kroppar kan fångas på högupplösta bilder. Exempelvis kunde forskare mycket snabbt få bilder av zikaviruset och dess beteende.
– Efter bara någon månad hade man en tydlig molekylär bild av zikaviruset som forskare sedan kunde använda sig av, säger Gunnar von Heine.
Nobelpristagaren Richard Henderson pekar ut ett annat mycket viktigt användningsområde, nämligen läkemedelsutveckling.
– Det viktigaste är att kunna få en högupplöst struktur av alla molekyler för att kunna designa läkemedel eller förstå hur läkemedel verkar, säger kemipristagaren Richard Henderson när Vetenskapsradion ringer honom strax efter tillkännagivandet.
Elekronmikroskop uppfanns redan på 1930-talet, men inledningsvis kunde bara hårda eller döda material studeras eftersom elektronstrålen lätt förstör biologiska material.
Ett annat problem var vakuum inne i mikroskopet. Biologiska molekyler vill nämligen gärna ha vatten omkring sig.
På 1980-talet lyckades Jacques Dubochet föra in vatten. Han lyckades även frysa ner proverna till väldigt låga temperaturer, minus 196 grader celcius. Att kunna frysa biomolekyler mitt i en rörelse bidrar till ökad förståelse för hur de beter sig.
Ett tredje problem var att man bara kunde använda en svag elektronstråle. Det gav väldigt brusiga bilder som var svåra att urskilja. För att kompensera för den dåliga upplösningen tvingades forskarna ta mängder av bilder som sattes ihop i lager med hjälp av datorteknik. Då framträdde skarpa tredimensionella bilder på exempelvis ett protein.
Efter finputsning av tekniken kom ett genombrott 2013. Nu hade utvecklarna optimerat mikroskopet för att få fram tredimensionella detaljerade bilder över livets maskineri på atomnivå.
– Nu har vi redan sett många strukturer, och med kryoelektronmikroskop kommer vi att kunna avbilda alla, berättar den nyblivna kemipristagaren Richard Henderson.
Han fick beskedet om Nobelpriset under en kaffepaus under en konferens. Men tid att fira denna triumf hade han inte idag.
– Jag är mycket glad över det och får nog gratulationer under dagen, men fira får jag nog göra imorgon kväll, säger han.
