De amerikanska forskarna (från vänster) Jeffrey C Hall, Michael Rosbash och Michael W Young prisas för sina upptäckter av molekylära mekanismer som styr cirkadiansk rytm. Bild: Nobelstiftelsen

2017 års Nobelpris i fysiologi eller medicin belönar forskning om hur den biologiska klockan hos människor och andra levande organismer fungerar. 

De amerikanska forskarna Jeffrey C Hall, Michael Rosbash och Michael W Young prisas för sina upptäckter av molekylära mekanismer som styr cirkadiansk rytm. Enligt Nobelförsamlingen har de tre pristagarna lyckats »lyfta på locket till cellernas inre klocka« och visa hur den fungerar.

Principerna för den biologiska klockan är desamma i alla flercelliga organismer. Klockan styr i sin tur många av våra gener och har betydelse för sömn, hormonnivåer, kroppstemperatur, blodtryck samt metabolism, till exempel genom att påverka glukoneogenes och insulinkänslighet. Störningar i den cirkadianska rytmen har bland annat kopplats till sömnproblem, depression, kognitiv dysfunktion och flera neurologiska sjukdomar. 

Redan på 1700-talet upptäckte astronomen Jean Jacques Dortous de Mairan att växter har en biologisk klocka efter att ha studerat hur mimosaplantans blad öppnas respektive slokar oavsett om plantan utsätts för ljusets naturliga växlingar eller står i konstant mörker. När årets Nobelpristagare tog sig an forskningsområdet var genen med namnet »period« redan identifierad. På 1970-talet hade Seymour Benzer och Ronald Konopka visat att den då okända genen styrde bananflugors dygnsrytm.

En bit in på 1980-talet lyckades två forskarteam isolera period-genen. I det ena teamet fanns två av årets pristagare, Jeffrey Hall och Michael Rosbash, båda vid Brandeis University i Boston, och i det andra den tredje pristagaren Michael Young vid Rockefeller University i New York.

Jeffrey Hall och Michael Rosbash kunde därefter visa att det protein (PER) som period-genen kodade för ansamlades i neuron i bananflugans hjärna under natten, för att sedan brytas ner under dagen. Dessutom visade de att också själva genaktiviteten (nivåer av period-mRNA) följde ett 24-timmarsförlopp, men med en höjdpunkt flera timmar tidigare än när PER-nivån var som högst.

Forskarnas hypotes var att proteinsyntesen hämmades cykliskt av proteinet självt via en återkopplingsmekanism. De lyckades också visa att PER-proteinet under natten fanns på plats inuti cellkärnan – och därmed hade möjlighet att blockera genen.

Nästa fråga att besvara blev hur PER kunde befinna sig i cellkärnan.

För detta stod Michael Young, som 1994 upptäckte ytterligare en gen som var inblandad i dygnsrytmen. Genen kallas »timeless« och proteinet den kodar för TIM. Michael Young upptäckte att PER kan binda till TIM och att den bindningen är avgörande för både närvaron av PER i cellkärnan och hämningen av aktiviteten hos period-genen. Detta genom en komplicerad mekanism kallad TTFL (transcription–translation feedback loop).

Nästa steg handlade om att förstå hur hastigheten i återkopplingsmekanismen för PER kunde följa dygnsvariationen. Det ledde till att Michael Young identifierade genen »doubletime« med genprodukten DBT. DBT är ett proteinkinas som fosforylerar PER-proteinet, som därmed bryts ned. Nedbrytningen bidrar till tidsfördröjningen mellan period-genens toppaktivitet och PER-proteinets toppkoncentration och därmed till att processen drar ut på tiden så att den matchar med 24 timmar.

De tre Nobelpristagarna och andra forskare har därefter upptäckt att det finns fler proteiner som behövs för att till exempel aktivera period-genen och för att det cykliska förloppet i den biologiska klockan ska styras av ljus.

Upptäckterna av årets Nobelpristagare har lett till att cirkadiansk biologi utvecklats till ett »dynamiskt och snabbt växande forskningsfält, med stor betydelse för vår hälsa«, konstaterar Nobelförsamlingen vid Karolinska institutet.

Samtliga tre pristagare är födda och verksamma i USA.

Jeffrey C Hall föddes 1945 och doktorerade 1971 vid University of Washington i Seattle. Sedan 2002 har han varit knuten till University of Maine.

Michael Rosbash föddes 1944 och doktorerade 1970 vid Massachusetts Institute of Technology i Cambridge. Han har sedan 1974 varit verksam vid Brandeis University i Waltham, USA.

Michael W Young föddes 1949 och doktorerade 1975 vid University of Texas i Austin. Sedan 1978 har han varit verksam  vid  Rockefeller  University i New York.

Nobelpris förebådas ofta av Laskerpris

Många Nobelpristagare i fysiologi eller medicin har tidigare mottagit Laskerpriset – världens näst mest prestigefyllda pris för medicinsk forskning. Här är några av dem som gått den vägen.

  • Youyou Tu som fick Nobelpriset 2015 för upptäckter rörande ny terapi mot malaria.
  • Thomas Südhof, James Rothman och Randy Schekman som fick Nobelpriset 2013 för att ha kartlagt hur cellens transportsystem är organiserat.
  • John Gurdon och Shinya Yamanaka som fick Nobelpriset 2012 för upptäckten att mogna, specialiserade celler kan omprogrammeras till omogna celler som i sin tur kan utvecklas till kroppens alla vävnader.
  • Robert Edwards som fick Nobelpriset 2010 för utvecklingen av in vitro-fertilisering.
  • Elizabeth Blackburn, Carol Greider och Jack Szostak som fick Nobelpriset 2009 för upptäckten av hur kromosomerna skyddas
av telomerer och enzymet telomeras.
  • Mario Capecchi, Martin Evans och Oliver Smithies som fick Nobelpriset 2007 för upptäckter av principer för att introducera specifika förändringar av gener i möss med hjälp av embryonala stamceller.
  • Sammanlagt 87 Nobelpristagare har tidigare belönats med Laskerpriset.

214 Nobelpristagare i medicin eller fysiologi

  • Nobelpriset i medicin eller fysiologi har delats ut 108 gånger mellan 1901 och 2017.
  • 214 personer har varit mottagare av medicinprisen. 39 av dem har fått hela priset själv. 32 pris har delats mellan två mottagare och 37 pris mellan tre mottagare.
  • Genomsnittsåldern för en Nobelpristagare i medicin eller fysiologi (till och med 2016) är 58 år. För Nobelpristagare i samtliga kategorier är den 59 år.
  • Den yngsta medicinpristagaren någonsin är Fredrick G Banting som bara var 32 år när han fick priset 1923 för upptäckten av insulin. Äldst vid mottagandet av medicinpriset var Peyton Rous som var 87 år när han fick priset 1966 för sin upptäckt av tumörinducerande virus.
  • 73 av de 214 medicinpristagarna är födda i USA. Övriga länder där fler än fem medicinpristagare är födda är Storbritannien (26), Tyskland (18), Frankrike (12), Australien (7), Sverige (7), Polen (6), Schweiz (6), Österrike (6).

Källa: Nobelstiftelsen

12 kvinnor har fått medicinpriset

Bara 12 av 211 Nobelpristagare i fysiologi eller medicin är kvinnor. De 12 kvinnorna (och året de fick priset) är:

  • Gerty Cori (1947) för upptäckten av förloppet vid spjälkningen av glykogen.
  • Rosalyn Yalow (1977) för utvecklingen av radioimmunologisk analys för bestämning av peptidhormoner.
  • Barbara McClintock (1983) för upptäckten av transposoner.
  • Rita Levi-Montalcini (1986) för upptäckten av NGF (nerve growth factor).
  • Gertrude B Elion (1988) för upptäckter av viktiga principer för läkemedelsbehandling.
  • Christiane Nüsslein-Volhard (1995) för upptäckter rörande den genetiska styrningen av embryots tidiga utveckling.
  • Linda B Buck (2004)
 för upptäckter av luktreceptorer och luktsinnets organisation.
  • Françoise Barré-Sinoussi 
(2008) för upptäckt av HIV.
  • Elizabeth H Blackburn och Carol W Greider 
(2009) för upptäckten av hur kromosomerna skyddas av telomerer och enzymet telomeras.
  • May-Britt Moser 
(2014) för upptäckter av celler som utgör ett positioneringssystem i hjärnan.
  • Youyou Tu (2015) för upptäckter rörande en ny terapi mot malaria.