Az idei orvosi-élettani Nobel-díjat Mario R. Capecchi, Sir Martin J. Evans és Oliver Smithies kapta megosztva „embrionális őssejtek felhasználásával egereken végrehajtott speciális génmódosítások elveinek felfedezéséért”. Az 1937-ben Olaszországban született, amerikai állampolgár Capecchi az Utahi Egyetem Howard Hughes orvosi intézetének professzora, a 66 éves brit Evans a Cardiffi Egyetem professzora, míg a szintén brit születésű, amerikai állampolgár Smithies a North Carolina Egyetem (Chapel Hill) professzora, 82 éves.
A díjat odaítélő testület közlése szerint a friss Nobel-díjasok egy sor alapvető felfedezést tettek az emlős embrionális őssejtek és a DNS rekombináció terén. Felfedezéseik vezettek el a ma már az orvos-biológia szinte minden területén, az alapkutatástól új terápiák kidolgozásáig használt rendkívül hatékony új technológia megszületéséhez. A genetikai módosítást gyakran egy adott gén kikapcsolásra, inaktiválására használják. Ilyen génkiütéses (knockout) kísérletekkel tártak fel számos, az embrionális fejlődésben, az életfolyamatokban, az öregedésben és egyes betegségek kialakulásában szerepet játszó gént.
Máig több mint tízezer egér gént ütöttek ki, ez kb. fele az egér összes génjének. Az egér és az ember genetikai információi mintegy 95%-ban megegyezik. Már több mint ötszáz olyan egértörzset hoztak létre, amelyek mindegyikén egy-egy emberi betegség, pl. kardiovaszkuláris és neuro-degeneratív betegségek, cukorbetegség és rák tanulmányozható. A tudomány ma már csaknem bármilyen DNS módosítást végre tud hajtani az egér genomjában, lehetővé téve az egyedi géneknek az egészséges állapotban és betegségekben játszott szerepének megismerését. A genetikai módosításokat a kísérleti állatok embrionális őssejtjein hajtják végre, így a módosítások az állat minden sejtjében egyformán vannak jelen.
Capecchi és Smithies fedezte fel egymástól függetlenül, hogyan használható a homológ rekombináció az emlősökben gének módosítására. (Homológ rekombináció: a számfelező sejtosztódás során a kromoszómapárok között génkicserélődés zajlik.) Kidolgozták a genetikailag módosított egerek létrehozásának módszereit. Evans azonosította és izolálta a korai egérembrió azon sejtjeit, amelyek tenyésztésével embrionális őssejteket hozott létre. 1986-ban hozták létre az első genetikailag módosított embrionális őssejteket.
A fizikai Nobel-díjat a francia Albert Fert és a német Peter Grünberg kapta megosztva, egy új fizikai jelenség, az óriás mágneses ellenállás felfedezésért. Az 1938-ban született Fert a Paris-Sud Egyetem professzora, kutatóintézeti igazgató Orsay-ban. Grünberg 1939-ben született, a Jülichi Kutatóközpont szilárdtest-kutató intézetének professzora.
A jelenséget a két kutatócsoport egymástól függetlenül, egyidőben és véletlenül fedezte fel 1988-ban. Azóta kutatók ezrei dolgoznak a jelenség még finomabb részleteinek a feltárásán, a gyakorlati alkalmazások fejlesztésén. A most elismert felfedezés alapján sűrűbben tárolható az információ a merevlemezeken, egy sor eszközt jelentősen miniatűrizálni lehetett.
A merevlemezen mágnesesen tárolják az információt. A lemezre írt információt a lemez felett mozgó fej olvassa ki. Minél kisebb területre koncentrálják egyetlen bit tárolását, annál gyengébb lesz ott a mágneses jel, annál nehezebb kiolvasni. Ebben hozott nagy változást az új felfedezés, az óriás magnetorezisztencia.
William Thomson 1856-ban fedezte fel, hogy egy vezető elektromos ellenállása megváltozik, ha mágneses térbe helyezik. A ferromágneses anyagoknál (vas, kobalt, nikkel) még a mágneses tér iránya is számít. Ez a magnetorezisztencia, a mágneses térrel szembeni ellenállás. A hatás nem túl nagy, mindössze néhány százalék.
A két kutatócsoport olyan megoldást fedezett fel, amelynél óriási a magnetorezisztencia, vagyis a mágneses tér kis változása óriási elektromos ellenállásváltozást idéz elő. A nagy elektromos ellenállásból nagy elektromos jelet lehet nyerni, tehát gyenge mágneses tér mellett ki lehet olvasni a sűrűn írt információt.
A különleges jelenség természetesen csak különleges körülmények között jelentkezik. Vékony, mindössze néhány atom vastag fémrétegeket építenek egymásra, felváltva ferromágneses és nem mágneses réteget. Grünberg csoportja vas/króm/vas réteggel dolgozott, Fert csoportja sok, esetenként 60 vas/króm rétegpárt helyezett egymásra. A jelenségben az elektron két alapvető jellemzője, a töltés és a spin játssza a főszerepet, a pontos leíráshoz itt nem részletezhető kvantumfizikai ismeretekre lenne szükség.
Grünberg azonnal felismerte a felfedezés gyakorlati jelentőségét és szabadalmaztatta a megoldást. A vékony, ún. filmrétegek mágneses tulajdonságainak kutatásából megszületett a magnetoelektronika. A felfedezés megszületését a nanotechnológia korábbi eredményei, a vékony rétegek létrehozására, manipulálására szolgáló technikák kidolgozása tette lehetővé.
A kémiai Nobel-díjat Gerhard Ertl 71 éves német kutató, a berlini Fritz Haber Intézet korábbi igazgatója kapta a felületi rétegek kémiájában elért eredményeiért. Ertl dolgozta ki a felületkémia módszertanát, a felületi reakciók feltérképezésének lehetőségeit. Vizsgálta, hogyan kötődnek meg gázok szilárd felületen, hogyan lehet reakcióra késztetni ezeket a gázokat. Feltárta az ammónia előállítására alkalmazott Haber-Bosch eljárás pontos részleteit, ennek alapján sikerült tökéletesíteni ezt a fontos vegyipari eljárást. Ugyancsak részletesen tanulmányozta a szén-monoxid platinán végbemenő oxidációját, ezzel a reakcióval tisztítják meg a gépjárművek kipufogógázait. Foglalkozott a korrózióval is, korróziónak ellenálló vasötvözetet, hatékony felületkezelési eljárásokat dolgozott ki. Alapkutatási eredményei hamar alkalmazásra találtak az iparban.
Hozzászólások