BiokémiaKémiaKary Mullis halálára – Egy elvetemült Nobel-díjas

A világ hírügynökségei beszámoltak róla, hogy 2019 augusztus 7-én, 74 éves korában elhunyt Kary Mullis, az 1993. évi kémiai Nobel-díj egyik nyertese. Noha a Nobel-díj szabályzata leszögezi, hogy a díjat csak jelentős egyedi felfedezéssel lehet kiérdemelni, enélkül a legjelentősebb tudományos életmű sem elég hozzá, azért tény, hogy a díjazottak mögött szinte mindig áll ilyen életmű, amelyet a nagy felfedezés csak megkoronáz. Talán az egyetlen kivétel e gyakorlat alól Mullis, akinek élete inkább botrányok, mint elismert tudományos eredmények sorozata, viszont a díjazott felfedezése valóban világraszóló, amelynek jelentőségét soha senki sem vonta kétségbe.

Mullis találmánya „polimeráz láncreakció” (Polymerase Chain Reaction = PCR) néven vonult be a szakirodalomba és a gyakorlatba. Noha egy tudományos eredmény jelentősége ritkán mérhető csak az anyagi haszonnal, ebben az esetben érdemes ezt kiemelni. Mullis a Cetus nevű kis biotechnológiai cég alkalmazottjaként tette a felfedezést 1984-ben, amelyet a cég szabadalmaztatott. Bár a kapitalista országok gyakorlata szerint egy alkalmazott kutató találmányai a cég tulajdonát képezik és ezért nem jár jutalom a felfedezőnek, ebben az esetben a Cetus kivételt tett és 10 000 dollár prémiumban részesítette Mullist. Ezt nyugodtan megtehette, mert a Cetus ezt a szabadalmat később 300 millió dollárért adta el a Hoffmann-LaRoche multinacionális világcégnek (ez volt eleddig a legmagasabb összeg, amit egy szabadalom megvásárlásáért valaha kifizettek). És hozzátehetjük, hogy a Hoffmann-LaRoche így is remek üzletet csinált ezzel a tranzakcióval.

1. ábra. Kary Mullis

PCR

A polimeráz láncreakció lényegét nagyon egyszerű összefoglalni. Ez egy könnyen kivitelezhető, olcsó és gyors módszer, amellyel egy minuciózusan kis mennyiségben rendelkezésre álló DNS adott szakaszát szinte tetszés szerinti mértékben fel lehet szaporítani, azaz pontosan lemásolni (akár az eredeti mennyiség milliószorosára) és ezáltal további vizsgálatra, például a nukleotidszekvencia megállapítására alkalmassá tenni. Ez a módszer teszi lehetővé, hogy egy beszáradt spermafoltból, egy cigarettacsikken hagyott szájrúzsnyomból, vagy egy ujjlenyomatról a személy azonosítására alkalmas mennyiségű DNS-t lehessen nyerni, vagyis ennek köszönhető a kriminalisztika forradalma, amely bűnözők tízezreinek elitélését és ártatlanul elitéltek százainak rehabilitálást tette lehetővé. A PCR technika vezetett egy új tudomány, az archeogenetika megszületéséhez, amely alapvető új eredményeket hozott az emberiség történetéről. Ez teszi lehetővé az invazív beavatkozás nélküli genetikai tesztelést az anya véréből, vagy a korai embrió egyetlen sejtjéből, és természetesen még számos máx fontos orvosi alkalmazást. Talán az is megemlíthető, hogy ez adta a nagysikerű film, a Jurassic Park alapötletét.

2. ábra. Polimeráz láncreakció

Ha létezik meglepő gondolat, amelyet joggal illethet a „Kolumbusz tojása” eposzi jelző, akkor a PCR alapötlete bizonyosan az. A DNS-polimeráz enzim (amelynek felfedezéséért Arthur Kornberg 1959-ben Nobel-díjat kapott) széles körben használt eszköz volt DNS-molekulák másolására, amelynek minden fontos, a PCR-ben szerepet játszó tulajdonágát ismerték addig is. Mullis zseniális felismerése az, a trükk volt, amivel a pontos másolást iterálhatóvá, azaz láncszerűen sokszorozhatóvá tette. Ezt méltatva óhatatlanul az a tudománytörténeti anekdota jut az ember eszébe, hogy Szilárd Leó zseniális ötlete az uránhasadás láncszerű folyamattá alakításáról, állítólag egy londoni autóuton, egy piros lámpánál megállva született. Mullis vallomása szerint az ő felismerése akkor villant az agyába, amikor szeretőjével egy hosszú weekendre autózott észak-Kaliforniába, míg a hölgy a vállára borulva aludt. A kirándulásról hazatérve azonnal konzultált a cég szabadalmi ügyvivőjével, hogy tud-e ilyen eljárásról a szakirodalomban, majd a negative választ tudomásul véve, hozzálátott az ötlet kísérleti kipróbálásához. A megvalósítás természetesen nem volt olyan egyszerű, néhány hónapi munkát igényelt az optimális feltételek megtalálása, a részletek kidolgozása. 1984-ben a Cetus cég egy rendezvényén bemutatta eredményeit egy poszteren. Különösebb feltűnést itt nem keltett vele, bár a Nobel-díjas Joshua Lederberg megállt a poszter előtt és hitetlenkedve megkérdezte a szerzőt „És ez a trükk valóban működik?” Miután Mullis biztosította a kérdezőt, hogy igen, és részletesen ismertette kisérleti eredményeit, ekkor pillantotta meg Lederberg arcán először azt a reakciót, amelyet később számos kutatónál volt alkalma tapasztalni: „Úristen, ha ez ilyen egyszerű, hogyhogy nekem nem jutott eszembe?”

Mitől lett szenzáció?

A módszert tátgyaló cikket beküldte a Nature-nek és a Science-nek is, de mindkét folyóirat visszautasította. Végül egy más kisérleti eredményt közlő többszerzős cikk metodikai fejezetében a Science-ben 1985-ben megjelent a PCR-technika leírása, de igazi szenzációként csak 1986-ben egy Cold Spring Harborban tartott előadáson robbant és ezután már futótűzként terjedt el a molekuláris biológiai kutatásban.

3. ábra. Thermus aquaticus

Az óriási sikerhez két – már nem Mullishoz köthető – tényező járult még hozzá. Az egyik, hogy az eredetileg Escherichia coliból származó DNS-polimerázt egy, a Yellowstone park gejzírjéből izolált baktérium (Thermus aquaticus) hőstabil polimerázává cserélték, és a másik, hogy számos műszergyártó cég forgalomba hozott olcsó készülékeket, amelyek automatizálták a reakciót. Így nem okozott meglepetést a Nobel-díj sem 1993-ban, aminek bejelentésekor Mullis a rá jellemző szerénységgel megjegyezte: „Tudtam, hogy előbb-utóbb muszáj lesz nekem itélniük.”

4. ábra. O. J. Simpson a rendőrségen

Egy igazi enfant terrible

A világhírű magyar származású svéd tudós, Klein György, aki hosszú ideig vett részt a Nobel-díjat odaítélő bizottság munkájában, gyakran mondta, hogy a közvélemény hajlik a Nobel-díj túlértékelésére, és bizony sok Nobel-díjas tudós nemcsak unalmas fráter, hanem olykor még buta is. Nos, ez a jellemzés biztosan nem illik Mullisra, akinek még egyetemista korában közölte a Nature egy cikkét “Az idő megfordításának kozmológiai következményei” címmel. Az azonban tagadhatatlan, hogy ha létezne a Nobel-díjasoknak egy előkelő klubja, abból feltétlenül kizárták volna az „enfant terrible”-ként viselkedő Mullist. A díj elnyerése utáni előadásait olykor szeretőinek meztelen fotóival színesítette, és azokban nem tartózkodott a „négybetűs” (magyarul: trágár) szavak használatától, és pályatársai durva sértegetésétől. Propagálta az LSD használatát, tagadta, hogy az AIDS okozója a HIV-vírus, tagadta a globális felmelegedést, viszont hitt az asztrológiában. Botrányos szerepet játszott a gyilkossággal vádolt futballsztár O. J. Simpson perében a védelem szakértőjeként. Számos őrült vállalkozása is volt, például az egyik cége olyan ékszereket forgalmazott, amelyekbe különböző hírességek DNS-e volt beágyazva.

5. ábra. Előadás közben

Mullis halála után mindezeket el fogja felejteni a világ. A PCR készülék azonban ott van minden molekuláris biológiai laboratóriumban és a technológia oly mértékben mozdítja elő a tudomány haladását, és különböző gyakorlatilag hasznos alkalmazásait, mint kevés más módszer a szakmában. Befejezésül még egy – talán merész – gondolat. A tudomány csaknem minden jelentős eredményéről elmondható, hogy nem egyetlen személynek köszönhető, előfutárok, párhuzamosan dolgozó alkotócsoportok mindig vannak. Az is szinte mindig valószínűsíthető, hogy ha nem akkor és ott születik meg a felfedezés, akkor nem sokkal később valaki más megtalálja azt. A PCR-módszernek azonban sem előzményei, sem konkurrensei nem ismertek, ez egyetlen zseniális ötlet volt, és könnyen lehet, hogy Mullis nélkül soha nem született volna meg. E véleményemnek látszólag ellentmond, de szerintem inkább megerősíti, az a tény, hogy 12 évvel Mullis felfedezése előtt, a szintén Nobel-díjas Khorana, egy cikke diszkussziójában, elméleti lehetőségként lényegében leírta a PCR módszert. Úgy látszik azonban, vagy túl merésznek, és megvalósíthatatlannak tartotta az elképzelést, vagy nem látta át gyakorlati jelentőségét, így nem próbálta meg realizálni azt. És senki más sem.

VENETIANER PÁL

A cikk a Természet Világa 2019. decemberi számában (150. évf. 12. sz.) jelent meg.

Természet Világa