V tem japonskem imenu je družinsko ime Tonegawa.

Susumu Tonegawa (rojen 6. septembra 1939) je japonski znanstvenik, ki je leta 1987 prejel Nobelovo nagrado za fiziologijo ali medicino. Prejel jo je za odkritje mehanizma, ki razlaga, kako imunski sistem z majhnim genomom ustvari izjemno veliko raznolikost protiteles.

Ključno odkritje

V seriji prelomnih poskusov, ki se je začela okoli leta 1976, je Tonegawa s pomočjo molekularnih tehnik (med drugim primerjave DNK z Southernovimi blot analizami) primerjal DNK celic B (vrsta belih krvničk) pri embrionalnih in odraslih miših. Ugotovil je, da se geni, ki kodirajo spremenljivi del protiteles (t. i. spremenljivo območje), v zrelih B celicah preurejajo na ravni DNK: geni se premikajo, rekombinirajo in včasih delno izbrišejo, kar povzroči nastanek velikega števila različic spremenljive regije protiteles.

Njegovo delo je neposredno potrdilo hipotezo o somatski rekombinaciji genov imunoglobulinov (pogosto imenovano V(D)J rekombinacija) kot glavnem mehanizmu za ustvarjanje repertoarja protiteles iz omejenega števila genskih segmentov. S tem je odpravil potrebo po milijonih ločenih genov za vsako protitelo posebej.

V originalnem besedilu se pojavi tudi izraz cepljenje RNK, vendar je treba poudariti, da glavni mehanizem, ki ga je razkril Tonegawa, deluje na ravni DNK in gre za somatsko gensko rekombinacijo, ne pa za »cepljenje« ali prenovo RNK.

Metode in dokazi

Tonegawina ekipa je dokazila spremembe z neposrednim molekularnim dokazovanjem sprememb v genomu B celic: z uporabo restrikcijskih encimov in Southernovih blotov so pokazali različne velikosti DNK fragmentov v odvisnosti od zrelosti celic. To je bil prvi jasen dokaz, da imunske celice spreminjajo svojo lastno DNK, da ustvarijo variabilnost receptorjev za antigene.

Pomen in posledice odkritja

Odkritje je imelo daljnosežne posledice za razumevanje imunskega sistema in razvoj biomedicinskih tehnologij. Pojasnilo mehanizma V(D)J rekombinacije je:

  • osnova za razumevanje nastanka specifičnih protiteles in delovanja adaptivnega imunskega sistema,
  • pomembno pri razvoju cepiv, terapevtskih protiteles in diagnostike,
  • ključ za razumevanje mehanizmov, ki lahko prispevajo k avtoimunskim boleznim ali nastanku limfomov, kadar rekombinacija poteka nepravilno.

Kasnejše delo

Čeprav je Nobelovo nagrado prejel za delo na področju imunologije, je Tonegawa po izobrazbi molekularni biolog in se je v kasnejših letih usmeril v raziskave molekularnih in celičnih osnov spomina. V svojem delu je preučeval, kako so informacije kodirane in shranjene v možganskih vezjih, zlasti v hipokampusu, ter je prispeval k razvoju pojmov, kot so engramske (spominske) celice in mehanizmi, ki omogočajo shranjevanje in priklic spominov.

Sklep

Susumu Tonegawa je s svojim odkritjem preoblikoval razumevanje imunskega sistema: pokazal je, da z reorganizacijo majhnega števila genskih segmentov celice B lahko ustvarijo ogromno raznolikost protiteles. To odkritje je imelo močan vpliv na osnovno biologijo, medicino in terapevtski razvoj ter je utrdilo Tonegawino mesto med vodilnimi molekularnimi biologii 20. stoletja.