Gertrude Belle Elion — w poszukiwaniu nowych związków chemicznych

/   Tomasz Pospieszny   /

 

 

Przez całe życie walczyła o poprawę ludzkiego życia. Cicha, spokojna i niezwykle skromna uczona spędziła większą część życia w laboratorium oddając się swojej największej pasji – poszukiwaniu nowych związków chemicznych, które o szerokim spektrum aktywności farmakologicznej. Dzięki jej pracom ludzkość otrzymała leki zwalczające między innymi białaczkę, gościec, malarię czy wirusy grupy Herpes. Trudno się nie zgodzić z opinią Jamesa Burchalla, że Gertrude Belle Elion żyła w świecie nauki i tworzenia leków. Uważała, że jest to wielkie wyzwanie, fascynacja i wielki cel jej życia. To jej wyzwanie i jej radość.

 

Uczona urodziła się 23 stycznia 1918 roku w Nowym Jorku. Jej rodzicami byli żydowski imigrant z Litwy Robert Elion i polska imigrantka Bertha Cohen. We wspomnieniach Gertrude pisała:

 

Gertude w wieku 5 lat, [za:] www.nobelprize.org
          Urodziłam się w Nowym Jorku w zimną styczniową noc, w trakcie której w naszym mieszkaniu rury z wodą zamarzły i pękły. Na szczęście moja matka była wtedy w szpitalu, a nie w domu. Mój ojciec wyemigrował z Litwy do Stanów Zjednoczonych w wieku 12 lat. Studia wyższe ukończył w 1914 r. w New York University School of Dentistry. Moja matka w wieku 14 lat wyjechała z części Rosji, która po wojnie była częścią Polski; miała dopiero 19 lat, kiedy wyszła za mąż za mojego ojca. Pierwsze siedem lat spędziłem w dużym mieszkaniu na Manhattanie, gdzie mój ojciec miał gabinet dentystyczny, który przylegał do naszego mieszkania.

Mój brat [Herbert] urodził się około sześć lat po mnie, a wkrótce potem przeprowadziliśmy się do Bronxu, który wówczas był uważany za przedmieście Nowego Jorku. Wciąż było tam wtedy wiele otwartych przestrzeni, w których dzieci mogły się bawić – w tym duże parki z ogrodem zoologicznym na czele, gdzie spędzałam sporo czasu. Mój brat i ja mieliśmy szczęśliwe dzieciństwo. Poszliśmy do pobliskiej naszego mieszkania szkoły publicznej, do której chodziliśmy spacerem. Nasze sale lekcyjne były na ogół dość zatłoczone, ale otrzymaliśmy dobre wykształcenie podstawowe.

 

Gertrude jako absolwentka szkoły średniej, 1933, [za:] http://musings-on-science-and-math.blogspot.com/2012/09/gertrude-belle-elion-nobel-prize-winner.html
Elion była doskonałą uczennicą. W wieku piętnastu lat ukończyła z wyróżnieniem szkołę średnią. Wówczas też w jej życiu wydarzyła się tragedia – po długich cierpieniach na raka żołądka zmarł ukochany dziadek. Uczona wspominała:

Byłam dzieckiem z nienasyconym pragnieniem zdobywania wiedzy i pamiętam, że prawie tak samo cieszyłem się wszystkimi moimi kursami. Kiedy przy końcu szkoły średniej przyszedł czas, aby wybrać naukę, w której mam się specjalizować, byłem w rozterce. Gdy miałam piętnaście lat mój dziadek, którego bardzo kochałem, zmarł na raka. Sądzę, że było to jednym z decydujących czynników decydującym o wyborze mojej kariery naukowej. Byłam bardzo zmotywowana do zrobienia czegoś, co ostatecznie może doprowadzić do wyleczenia tej strasznej choroby. Kiedy wstąpiłam do Hunter College w 1933 roku, zdecydowałam się na nauki ścisłe, w szczególności na chemię.

 

Gertrude Elion ok. 1940 roku, [za:] https://amazingwomeninhistory.com/gertrude-b-elion-biochemist/
Dyplom summa cum laude otrzymała w 1937 roku. Po ukończeniu studiów Gertrude nie mogła znaleźć płatnej pracy naukowej. Początkowo pracowała jako sekretarka i nauczycielka fizyki i chemii w szkole średniej. Później znalazła nieodpłatny etat w laboratorium chemicznym. Zaoszczędziła wystarczająco dużo pieniędzy, aby studiować na New York University i ukończyć studia w 1941 roku jako magister inżynier. Podczas drugiej wojny światowej Elion pracowała w laboratorium kontroli artykułów żywnościowych w przedsiębiorstwie Quaker Maid. Później pracowała też w laboratorium farmaceutycznym Johnson & Johnson. Wcześniej odmawiano uczonej etatu podając jako argument między innymi jej urodę, która miałaby rozpraszać innych pracowników. Wojna wszystko zmieniła. Wszystkie zastrzeżenia co do zatrudniania kobiet w laboratoriach po prostu się ulotniły – wspominała.

 

W 1944 roku za sugestią ojca złożyła podanie w firmie farmaceutycznej Burroughs-Wellcome (obecnie GlaxoSmithKline). Podczas rozmowy kwalifikacyjnej natrafiła na biochemika i kierownika działu badawczego Georgeʼa H. Hitchingsa. Był on zwolennikiem innowacyjnego sposobu prowadzenia badań. Uważał, że poszukiwanie nowych leków powinno opierać się na podobieństwie strukturalnym do ich naturalnych pochodnych. Twierdził ponadto, że syntetyczne leki powinny hamować przemianę materii mikroorganizmów, przez co powinny być skutecznymi w walce z wieloma chorobami. Hitchings zlecił Elion prace nad purynami (zasadami azotowymi wchodzącymi w skład kwasów nukleinowych DNA i RNA) – adeniną i guaniną. Gertrude oddała się pracy z nieopisaną wręcz pasją. Pracowała w weekendy, wakacje, zostawała po godzinach, każdą wolną chwilę poświęcała chemii i biochemii. Przez krótki czas podjęła się studiów doktoranckich, ale gdy dziekan wydziału oświadczył jej, że powinna zrezygnować dla nich ze swojej pracy i uczestniczyć w zajęciach w pełnym wymiarze godzin Elion zrezygnowała. Wykluczone, nigdy nie zrezygnuję z mojej pracy. Wiem doskonale, kiedy mam to co jest dla mnie najlepsze i czego pragnę – powiedziała. Gertrude Elion nigdy nie zrobiła doktoratu i nie miała formalnego stopnia doktora. We wspomnieniach pisała:

Z biegiem lat moja praca stała się zarówno moim powołaniem, jak i przeznaczeniem. Ponieważ tak bardzo mi się podobała, nigdy nie czułam potrzeby wychodzenia na zewnątrz w celu relaksu. Mimo to zostałam zapaloną fotografką i podróżniczką. Być może moja miłość do podróży wynika z wczesnych lat, kiedy moja rodzina rzadko wyjeżdżała na wakacje. […] Podróżowałam dość dużo po świecie, ale wciąż jest wiele miejsc do odkrycia. Innym moim ważnym zainteresowaniem jest muzyka, nie dlatego, że jestem utalentowana muzycznie, ale dlatego, że uwielbiam jej słuchać. Jestem miłośniczką opery i jestem subskrybentem Metropolitan Opera od ponad 40 lat. Lubię też koncerty, balet i teatr.

Elion w swoim laboratorium ok. 1960 roku, [za:] Jewish Women’s Archive
Jednak najważniejsza była praca. Jej motywacja, aby poświęcić się i oddać swój twórczy geniusz pracy naukowej była jeszcze większa. W 1941 roku narzeczony uczonej Leonard Canter – znakomity statystyk w City College – zachorował na ostre bakteryjne zapalenie wsierdzia. Niestety choroba była na tyle inwazyjna, że spowodowała zatrzymanie akcji serca i śmierć ukochanego Trudy. To złamało mi serce i tak naprawdę nigdy w pełni ta rana się nie zabliźniła – wyznała bratu. Nigdy nie wyszła za mąż. Później na raka szyjki macicy zmarła matka Elion oraz na białaczkę jej bliski przyjaciel. Natomiast po śmierci ojca uczona wyznała – Zupełnie jakby [jego śmierć] zawierała wiadomość skierowaną do mnie: »To jest choroba, z którą będziesz musiała walczyć«. Pierwszy sukces przyszedł w 1948 roku, kiedy Elion i Hitchings otrzymali w swoim laboratorium 2,6-diaminopurynę substancję, która hamowała rozwój białaczki. Niestety okazała się także dość toksyczna, dlatego Elion otrzymała inną pochodną puryny 6-merkaptopurynę. Ten związek hamował białaczkę, był mniej toksyczny, i co najważniejsze, można było go stosować w terapii u dzieci. Lek ten włączając się w szlak biosyntezy nukleotydów purynowych, powoduje zahamowanie replikacji DNA, co stanowi o jego wysokiej skuteczności w terapii. Wkrótce uczeni przeprowadzili syntezę 6-tioguaniny, która skutecznie hamowała rozwój leukocytów, co z kolei wiąże się z osłabieniem reakcji układu odpornościowego. Prace nad lekami pochodnymi puryn stanowiły krok milowy związany z przeszczepianiem narządów, bowiem niektóre z nich wywoływały cytotoksyczność limfocytów. Elion i Hitchings otrzymali serię związków, które służyły już nie tylko do walki z chorobami nowotworowymi, ale osłabiały także reakcję organizmu na odrzucenie przeszczepów.

Innym wielkim osiągnięciem uczonych było przeprowadzenie przez nich syntezy allopurynolu leku będącego inhibitorem oksydazy ksantynowej, który zmniejsza wytwarzanie ksantyn i kwasu moczowego. Powoduje on zahamowanie powstawania kwasu moczowego, a co za tym idzie, zmniejszenie jego stężenia we krwi i moczu. Największą radość Elion sprawił, za sprawą allopurynolu, powrót do zdrowia w 1963 roku pewnego stróża nocnego, który od lat zmagał się z dną moczanową.

Elion i Hitchings na Uniwersytecie Georga Washingtona, 1969, Jewish Women’s Archive

Z wielu innych sukcesów uczonych należy wymienić syntezę azatiopryny leku o silnym działaniu immunosupresyjnym i cytotoksycznym, pirymetaminy stosowanej w leczeniu malarii, toksoplazmozy i zapalenia płuc, trimetoprymu – chemioterapeutyku, będącego inhibitorem reduktazy kwasu dihydrofoliowego czy nelarabiny – cytostatyku, antymetabolitu, stosowanego w trzecim rzucie leczenia białaczki limfoblastycznej i chloniaka limfoblastycznego. Najtrafniej wspólnie spędzony czas w laboratorium ujął Hitchings:

            Badania, które rozpoczęliśmy w latach czterdziestych XX wieku, przyniosło także nowe terapie lekowe na malarię (pirymetaminę), białaczkę (6-merkaptopurynę i tioguaninę), dnę moczanową (allopurinol), przeszczepianie narządów (azatiopryna) i infekcje bakteryjne (kotrimoksazol). Nowa wiedza wniesiona przez nasze badania wskazała drogę do badań, które doprowadziły do opracowania głównych leków przeciwwirusowych stosowanych w zakażeniach opryszczki (acyklowir) i AIDS (azydotymidyna).

W 1967 roku Hitchings przeszedł na emeryturę, a Gertrude została mianowana kierowniczką wydziału doświadczalnej terapii w Burroughs Wellcome Department of Experimental Therapy. Oboje uczonych, poza przeszło trzydziestoma latami niezwykle owocnej współpracy, łączyły więzy szczerej i prawdziwej przyjaźni. Elion zaprzyjaźniła się również z żoną Hitchingsa Beverly Reimer i dziećmi. Często spędzali razem wakacje. Kilkadziesiąt lat później nadal odwiedzała jego dzieci i ich rodziny. Po śmierci Beverly w 1985 roku Hitchings ożenił się ponownie w 1989 roku z Joyce Carolyn Shaver-Hitchings, która także zaprzyjaźniła się z Trudy.

 

Wraz z objęciem funkcji kierowniczej Elion skierowała swoje zainteresowania na syntezę leków zwalczających choroby wywoływane przez wirusy. Ogromnym sukcesem uczonej była synteza acyklowiru leku hamującego rozwój herpeswirusów. Uczona założyła, że lek powinien być koniem trojańskim dla wirusa. Wirus powinien go aktywować i tym samym doprowadzać swojej dezaktywacji. W końcu udało nam się wykazać, że środki antywirusowe mogą działać selektywnie i że można wykorzystać różnice między enzymami komórki i wirusa – napisała uczona. Warto zaznaczyć, że jej podejście zostało także zastosowane w projektowaniu i syntezie AZT (3′-azydo-3′-deoksytymidyny) leku pomocnego w zwalczaniu wirusa HIV.

Gertrude Elion i George Hitchings — laureaci Nagrody Nobla, 1988, Domena Publiczna

Nie powinno dziwić, że o 6:30 rano 17 października 1988 roku Elion otrzymała telefon z informacją, że otrzymała Nagrodę Nobla z fizjologii i medycyny. Nagrodę dzieliła z Georgeʼm Hitchingsʼem i Jamesem W. Black’iem z University of London, który jako pierwszy opracował klinicznie użyteczny lek do blokowania receptorów beta. Elion i Hitchings zostali wyróżnieni za sformułowanie znaczących zasad leczenia farmakologicznego (w szczególności nad wytycznymi dotyczącymi chemioterapii) i stworzenie w oparciu o nie nowej generacji leków przeciwnowotworowych. Podczas ceremonii odebrania nagrody w Sztokholmie towarzyszyło Trudy jedenastu członków najbliższej rodziny. Z całą pewnością uczona należy do niewielkiego grona laureatów Nagrody Nobla bez formalnego doktoratu. Otrzymała natomiast co najmniej dwadzieścia doktoratów honorowych oraz ogrom innych wyróżnień.

 


George Herbert Hitchings zmarł 27 lutego 1998 roku w wieku dziewięćdziesięciu trzech lat. Rok później 21 lutego 1999 roku w Północnej Karolinie w wieku osiemdziesięciu jeden lat zmarła spokojnie Gertrude Belle Elion. Wielka uczona, której ludzkość zawdzięcza tak wiele, pod koniec życia napisała:

            Po moim oficjalnym przejściu na emeryturę z funkcji kierowniczki działu w Burroughs Wellcome, pozostałam tam jako emerytowany konsultant naukowy i starałam się brać czynny udział w dyskusjach, seminariach i spotkaniach personelu związanych z badaniami. Ponadto zostałam profesorem nauk medycznych i farmakologii na Uniwersytecie Duke’a i co roku pracuję z jednym studentem medycyny trzeciego roku, który chce prowadzić badania w dziedzinie biochemii i farmakologii nowotworów. To było bardzo stymulujące doświadczenie, które mam nadzieję kontynuować przez pewien czas. Zasiadam w wielu redakcjach i nadal wykładam i piszę. W pewnym sensie wydaje mi się, że moja kariera zatoczyła koło od wczesnych lat bycia nauczycielką do dzielenia się teraz moimi doświadczeniami badawczymi z nowymi pokoleniami naukowców.

 

Literatura zalecana:

[1] G. B. Elion, Autobiography, dostęp online 25-06-2020.

[2] R. Swaby, Upór i przekora. 52 kobiety, które odmieniły naukę i świat, Warszawa 2017.

[3] S. Mukherjee: Cesarz wszech chorób. Biografia raka, Warszawa 2015.

[4] S. B. McGrayne, Nobel Prize Women in Science: Their Lives, Struggles, and Momentous Discoveries: Second Edition, Joseph Henry Press 2001.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany.