Roger Davis, biolog: „Jeśli stosujesz złą dietę, wywołuje to stres w całym ciele: mięśniach, wątrobie, tłuszczu… wszędzie”.

Ludzkie ciało to niezwykle złożony system, który funkcjonuje prawidłowo, jeśli jest utrzymywany w równowadze. Diety bogate w tłuszcze lub cukier, brak ruchu, substancje toksyczne czy niedobór snu mogą zaburzyć tę harmonię i powodować wszelkiego rodzaju choroby przewlekłe, takie jak otyłość, nowotwory i choroby serca, które należą do głównych przyczyn zachorowań i zgonów w społeczeństwach uprzemysłowionych. Od dawna wiadomo, że reakcja zapalna organizmu na codzienne uszkodzenia, niekiedy ciągłe i o niewielkim nasileniu, wyjaśnia przyczynę wielu z tych zaburzeń. Zrozumienie, jak jest ona regulowana, to jedno z najbardziej ekscytujących pól badań medycyny przyszłości.

Roger Davis (Kent, Wielka Brytania, 67 lat), kierownik Katedry Medycyny Molekularnej w UMASS Chan Medical School (USA), jest jednym ze światowych liderów w tej dziedzinie. Jego prace w latach 90. XX wieku doprowadziły do ​​sklonowania białka JNK, przełącznika, który włącza się w naszych komórkach w przypadku wykrycia problemów, od infekcji po niedobór tlenu lub nadmiar cukru. Kiedy mechanizm działa prawidłowo, pomaga komórkom adaptować się i przetrwać, ale jeśli jest zbyt intensywnie aktywowany lub przełącznik pozostaje włączony, przyczynia się do rozwoju chorób takich jak zapalenie stawów czy cukrzyca.

Davis, jeden z najczęściej cytowanych naukowców na świecie, niedawno odwiedził Madryt, aby wziąć udział w kongresie Hiszpańskiego Towarzystwa Biochemii i Biologii Molekularnej (SEBBM), dzięki współpracy z Fundacją BBVA.

Pytanie: Jak zmieniło się nasze pojmowanie wpływu stresu na komórki i nasze ciała od czasu, gdy rozpoczął Pan swoją pionierską pracę?

Odpowiedź: Minęło wiele lat, odkąd po raz pierwszy sklonowaliśmy JNK – myślę, że niektórzy z moich obecnych studentów jeszcze się nie urodzili – i od tego czasu nasz sposób myślenia bardzo się zmienił. Wiemy też znacznie więcej o mechanizmach molekularnych i szczegółach ich działania. Myślę też, że zmieniło się nasze myślenie o celu tej ścieżki, o tym, dlaczego ją mamy.

Pierwotnie definiowano go jako ścieżkę stresu i aktywowało go wiele różnych bodźców środowiskowych. Ludzie uważali więc, że jest to sposób reagowania na stres. Dziś patrzymy na to inaczej, w kategoriach homeostazy, równowagi, w jakiej powinien znajdować się organizm. Obecnie postrzegamy stres jako utratę równowagi organizmu, a ta ścieżka rozpoznaje tę nierównowagę i ją koryguje. Jest to więc bardziej fizjologiczny proces równowagi niż to, co pierwotnie uważaliśmy za coś złego, co dzieje się pod wpływem stresu.

„Dopiero zaczynamy poznawać, jak działają nasze ciała. Wciąż jest wiele rzeczy, których nie rozumiemy”.

P. Skoro mówimy o mechanizmie, który wpływa na tak wiele różnych układów, który może być zaburzony z tak wielu różnych powodów i który nie działa w sposób tak prosty, jak eliminacja szkodliwego efektu, jak można go wykorzystać z medycznego punktu widzenia? Jak możemy nim manipulować, nie powodując niepożądanych skutków?

A. Kiedy czegoś nie rozumiesz i zaczynasz nad tym pracować, odkrywasz bardzo nieoczekiwane rzeczy. Jedną z rzeczy, które odkryliśmy, było to, że w ciele zachodzi wiele procesów, które nazywamy dialogiem między narządami. Na przykład, jeśli manipulujemy narządem, odkrywamy, że główny wpływ naszych działań ma miejsce gdzie indziej w ciele ze względu na to połączenie między narządami. To coś, o czym musisz wiedzieć, ponieważ jeśli stosujesz terapię lekową, aby naśladować działanie genów, nazwalibyśmy to efektem ubocznym, ale w rzeczywistości może to być efekt główny.

Jeśli chcesz oddziaływać na narząd, jednym ze sposobów jest skierowanie go na ścieżkę, którą chcesz manipulować, ale w innym miejscu, które może być łatwiejsze do leczenia farmakologicznego, aby korzystnie wpłynąć na narząd, który chcesz wyleczyć. Ciało jest połączone. Nie można postrzegać jednej części ciała w izolacji lub oddzieleniu od drugiej. Trzeba patrzeć na nie holistycznie, jako na całość.

Prezes DeepMind, Demis Hassabis, powiedział, że sztuczna inteligencja może wyleczyć wszystkie choroby w ciągu dekady. Czy uważasz, że to realistyczne, czy może inżynierowie nie rozumieją złożoności biologii?

A. Inżynierowie nie muszą rozumieć złożoności; muszą pisać kod oprogramowania, który to potrafi. Zmierzamy w tym kierunku, ale nie sądzę, żeby sztuczna inteligencja rozwiązała za nas ten problem. Będzie to narzędzie, z którego wszyscy będą korzystać w przyszłości, aby interpretować to, co robimy.

Jednym z problemów współczesnej biologii jest to, że ilość danych i szczegółów, z którymi pracujemy, przekracza możliwości ludzkiego umysłu. Sztuczna inteligencja, która przetwarza wszystkie informacje i rozróżnia, co jest ważne, a co nie, będzie bardzo powszechnym narzędziem. Nie sądzę jednak, aby sama sztuczna inteligencja rozwiązała problemy biologii. To jak z każdym innym kodem komputerowym: jeśli wprowadzisz jakieś śmieci, to wyrzucisz jakieś śmieci, i trzeba go używać inteligentnie, w taki sposób, aby oprogramowanie było zaprojektowane do rozwiązania problemu, a nie tylko do ogólnych celów. Jeszcze tam nie dotarliśmy.

„Nie sądzę, żeby sztuczna inteligencja sama w sobie rozwiązała problemy biologii”.

P. W dzisiejszych czasach często można spotkać ludzi w podcastach i mediach społecznościowych uzasadniających pewne zalecenia żywieniowe lub dotyczące stylu życia, wskazując na konkretną cząsteczkę pełniącą określoną funkcję w organizmie. Czy uważa Pan, że takie wykorzystanie informacji z biologii molekularnej do udzielania porad zdrowotnych jest uzasadnione, czy też nadal brakuje wystarczających informacji, aby dostrzec te powiązania?

A. Myślę, że to rozsądne i powinno tak być. Problem polega na tym, że w wielu przypadkach nie mamy wystarczającej wiedzy, aby zrobić to prawidłowo. Rekomendacje muszą być formułowane w sposób, który zmienia się z czasem w oparciu o wiedzę. Wiele wiemy teraz, a wcześniej nie wiedzieliśmy.

W przypadku szlaku JNK, reaguje on na spożywane pokarmy. Jeśli stosujesz złą dietę, na przykład wysokotłuszczową, szlak ten wywołuje stres w całym organizmie: w mięśniach, wątrobie, tkance tłuszczowej… wszędzie. To, co jesz, ma ogromny wpływ na biologię, a otyłość jest poważną epidemią w krajach rozwijających się i zwiększa ryzyko wielu chorób, takich jak rak.

Musimy zwracać uwagę na to, co jemy i co jemy, ale czas posiłków i okresy postu również są ważne. Jednak w wielu przypadkach badania na ludziach nie osiągnęły etapu, na którym można by było przeprowadzić te same badania na innych organizmach, takich jak myszy. U myszy codzienny okres postu może być bardzo korzystny, ale u ludzi istnieje wiele szczegółów, które wymagają wyjaśnienia i zrozumienia.

P. Jakie widzisz najbardziej obiecujące zastosowania obecnej wiedzy o regulacji stresu komórkowego w poprawie zdrowia?

A. Wiele z tego, co wiemy, możemy przełożyć na terapie, ale najlepsze terapie prawdopodobnie będą oparte na informacjach, których obecnie nie posiadamy. Myślę, że jedną z najważniejszych rzeczy jest obecnie podtrzymywanie podstawowych nauk i uczenie się nowych rzeczy, ponieważ to właśnie te nowe rzeczy będą rewolucyjne. Nie będzie to zastosowanie wiedzy, którą posiadamy teraz.

Jeśli pomyślimy o postępach ostatnich lat, na przykład o terapii genowej z wykorzystaniem CRISPR, to nie wyłoniła się ona z zaplanowanej nauki. Została odkryta jako układ odpornościowy u bakterii . I nikt, kto interesuje się otyłością lub chorobami genetycznymi u ludzi, nigdy nie szukałby tego u bakterii.

Innym przykładem klinicznym jest interferencja RNA , w przypadku której istnieje prawie tuzin zatwierdzonych terapii, z których wiele ukierunkowanych jest na wątrobę. Terapia ta wywodzi się z pionierskich badań nad robakami.

Nie sądzę, żeby dało się przewidzieć, skąd nadejdzie kolejny przełom. Potrzebny jest aparat translacyjny, aby nowe odkrycia mogły zostać przeniesione do kliniki i tam wykorzystane. Potrzebny jest jednak stały dopływ nowych odkryć. Myślę, że dopiero drapiemy powierzchnię tego, jak działają nasze ciała; wciąż jest tak wiele niewiadomych.

P. Czy martwi Cię to, co dzieje się w USA w zakresie podstawowej nauki ?

A. Jednym z największych problemów jest obecnie niepewność: istnieją granty, które nie są finansowane i nie jest jasne, czy niektóre z nich zostaną sfinansowane w przyszłości. Ta niepewność stanowi poważny problem dla karier naukowych. Na przykład, z powodu cięć budżetowych, wiele programów studiów podyplomowych zostało anulowanych. Na moim uniwersytecie mamy w tym roku może jedną czwartą studentów w porównaniu ze średnią roczną. Większość programów studiów podyplomowych została zlikwidowana. A kiedy ci studenci widzą, że mają problemy ze zdobyciem pieniędzy na finansowanie nauki, zniechęca ich to do kontynuowania kariery w firmach biotechnologicznych lub na uczelni. Myślę, że ma to duży wpływ na przepływ nowych talentów, nowych studentów i nowych postdoktorantów. I widzę to u moich własnych studentów i postdoktorantów, którzy zawsze pytają mnie, co myślę o tym, jak będzie wyglądała przyszłość. Trudno jest za każdym razem udzielić optymistycznej odpowiedzi.