Margarita Salas oli espanjalainen biokemisti, joka sai Euroopan keksijäpalkinnon vuonna 2022-2023. Hän omisti suurimman osan tieteellisestä urastaan bakteriofagivirus nimeltä ϕ29 (phi29), jolla on nykyään suuria bioteknologisia sovelluksia.
Jotta saisit käsityksen siitä, mikä tämä virus on, sana bakteriofagi tulee yhdistelmästä "bakteerit" ja "faagit" (mikä tarkoittaa syömistä, kreikan kielellä). Siksi, puhumme viruksista, jotka "syövät" bakteereja.
Alla esittelemme yksinkertaisimmalla mahdollisella tavalla seuraavat tiedot suuresta löydöstä, jonka Salas teki tästä solullisesta kokonaisuudesta ja sen hyödyllisyydestä tutkimusmaailmassa.
Viruksen rakenne
Virus on mikroskooppinen aine, joka tartuttaa monia organismeja eläimistä, kasveista ja sienistä bakteereihin. Viruksilla ei ole omaa kokonaisuutta, eli Ne ovat riippuvaisia muista soluista lisääntyäkseen, minkä vuoksi niitä pidetään pakollisina loisina.
Sen sisällä on geneettistä materiaalia, DNA: ta tai RNA: ta, joka on välttämätön koodaamaan sen proteiineja, ja sitä ympäröi ulkoisesti kapseli, jossa on tarttumisproteiineja, joita se käyttää sitoutuakseen muiden solujen pintaan.
Termi bakteriofagi ja sen merkitys
Bakteriofagit (tai faagit) ovat viruksia, jotka tartuttavat bakteereja. Toisaalta on olemassa niitä, jotka yhdistävät genominsa isäntäsolun kromosomiin (lysogeeniset faagit) ja tarjoavat bakteereille geenejä, jotka koodaavat uusia proteiineja, ja toisaalta on niitä, jotka replikoituvat sen sisällä ja tuottavat sen hajoaminen (lyyttiset faagit).
Niiden merkitys johtuu niiden kyvystä vähentää bakteeripopulaatioita.
Sen käyttö juontaa juurensa 1920-luvulle, jolloin Félix d'Herelle antoi faagin dysenteryn hoitoon 12-vuotiaalle pojalle ja oireet lakkasivat vähitellen, kunnes hän toipui muutamassa päivässä. Richard Bruynoghe ja Joseph Maisin hoitivat vuonna 1921 ihosairautta Staphylococcus spp. bakteriofagien kanssa ja potilaat paranivat asteittain 24–48 tunnin kuluessa. Niitä on myös käytetty lääkittämään tuhansia ihmisiä, joilla on kolera tai buboninen rutto.
Nykyään faagiterapiaa käytetään elintarviketeollisuudessa hallintaan E. coli O157: H7 ja kliinisessä käytännössä tarttuvien peritoneaalisten sairauksien, ulkoisen välikorvatulehduksen tai niiden poistamiseksi P. aeruginosa ihmisillä, joilla on kystinen fibroosi.
Margarita Salas ja faagi ϕ29
Margarita Salas, valmistunut biokemiasta, on ollut yksi Espanjan suurista tiedemiehistä. Hän oli Severo Ochoan (lääketieteen Nobel -palkinto) opetuslapsi, jonka kanssa hän työskenteli Yhdysvalloissa, ja omisti 45 vuotta elämästään faagin ϕ29 tutkimukselle 60 -luvulla. Hän luotti kolmeen ominaisuuteen suunnitellessaan tätä tartunta -ainetta:
- Sen pieni koko (20 geeniä).
- Sen morfologian monimutkaisuus.
- Se oli faagi, josta tiedettiin vähän.
Phage ϕ29 on lyyttinen virus, joka kuuluu perheeseen Podoviridae. Se koostuu kaksijuosteisesta DNA-molekyylistä ja tartuttaa bakteereja Bacillus subtilis ja muut suvun bakteerit Basilli.
Tätä bakteriofagia on pidetty molekyylibiologian tutkimusmallina ymmärtämään geeniekspression hallintaa ja erilaisia biologisia mekanismeja, kuten DNA: n replikaatiota (duplikaatio).
Vaikka Salasin työ oli perustutkimusta, hänen tekemällään löydöllä on tärkeä bioteknologinen sovellus tänään: faagin ϕ29 DNA -polymeraasientsyymin käyttö DNA: n monistamiseen.
Tämän tapahtuman ymmärtämisen helpottamiseksi kerron teille, että entsyymit ovat proteiineja, jotka nopeuttavat kaikissa organismeissa esiintyviä kemiallisia reaktioita. Tässä tapauksessa DNA -polymeraasi suorittaa DNA -synteesin templaattina toimivasta DNA: sta.
Mutta … Mikä on DNA -monistus?
DNA -monistus suoritetaan laboratoriossa PCR (Polymerase Chain Reaction) -menetelmällä, jolla saadaan pienestä määrästä kiinnostavaa DNA: ta miljoonia kopioita kyseisestä sekvenssistä, mikä helpottaa sen analysointia ja tunnistamista. Luojasi, Kary mullis sai kemian Nobelin palkinnon vuonna 1993.
Salas löytää faagin ϕ29 DNA -polymeraasientsyymin monistaminen paljon pienemmistä palasista, jopa solun koko, jossa on alle miljoona emäsparivirhettä. Tämä järjestelmä tunnetaan nimellä MDA (Multiple Displacement Amplification). Tällä tavalla DNA -testit ovat nopeampia ja luotettavampia.
Lopuksi on huomattava, että hänen keksimällään tekniikalla on useita sovelluksia eri tieteenaloilla, kuten onkologia, arkeologia ja oikeuslääketiede. Sen avulla voidaan esimerkiksi tunnistaa rikospaikalta löydettyjen hiusten omistaja ja onkologit lähestyä pienisoluisia alaryhmiä, jotka voivat aiheuttaa kasvaimia.
Margarita Salas omisti koko elämänsä tutkimukselle. Sitä pidetään vertailukohtana tiedemaailmassa, ja sen löytäminen avaa monia ovia uusille tieteellisille saavutuksille.