Odkrycie, które zmieniło onkologię. Tajemnica komórek Warburga

Otto Heinrich Warburg przyszedł na świat we Fryburgu w 1883 roku, w rodzinie należącej do naukowej elity cesarskich Niemiec. Ojciec Emil piastował stanowisko prezesa Physikalische Reichsanstalt, najważniejszej instytucji fizycznej w kraju. Pozycja ta otwierała przed synem drzwi do najlepszych laboratoriów na kontynencie. Młody Otto mógł wybierać między różnymi kierunkami kariery naukowej.

Zamiast pójść śladami ojca w dziedzinie fizyki, Warburg wybrał chemię. Trafił pod opiekę Emila Fischera, jednego z najwybitniejszych specjalistów syntezy organicznej tamtej epoki. Fischer uczył swoich studentów rygoru metodologicznego i precyzji w pracy laboratoryjnej. Te cechy miały później definiować całą karierę Warburga.

Doktorat z chemii uzyskany w Berlinie w 1906 roku nie zakończył edukacji młodego naukowca. Warburg zaskoczył środowisko akademickie decyzją o podjęciu studiów medycznych. Tytuł doktora medycyny otrzymał w Heidelbergu 5 lat później. Ta podwójna perspektywa (chemiczna i medyczna) okazała się fundamentem jego przyszłych odkryć.

Wybuch I wojny światowej przerwał obiecującą karierę naukową Warburga. Uczony wstąpił do pruskiej gwardii konnej i służył na froncie przez kilka lat. Zamiłowanie do jazdy konnej, które towarzyszyło mu przez całe życie, mogło sprawić że służba kawaleryjska nie była dla niego wyłącznie obowiązkiem.

Zakończenie działań wojennych w 1918 roku pozwoliło Warburgowi wrócić do laboratoriów. Objął profesurę w Kaiser Wilhelm Institut für Biologie, gdzie mógł kontynuować badania rozpoczęte przed wojną. Instytut dawał mu swobodę w wyborze tematów badawczych i metodologii pracy.

Warburg koncentrował się na procesach utleniania zachodzących w żywych komórkach. Pytanie o to, w jaki sposób organizmy wykorzystują tlen do produkcji energii, stanowiło jedno z najważniejszych zagadnień ówczesnej biochemii. Łączenie metod fizycznych i chemicznych z problemami biologicznymi stało się metodologiczną wizytówką niemieckiego uczonego.

Przełom w karierze Warburga nastąpił pod koniec lat 20. Fundacja Rockefellera dostrzegła potencjał jego badań i w 1930 roku ufundowała dla niego osobny instytut. Kaiser Wilhelm Institut für Zellphysiologie powstał w berlińskiej dzielnicy Dahlem z myślą o jednym człowieku i jego zespole.

Nowa placówka stała się naukowym królestwem Warburga. Uczony mógł realizować badania bez konieczności dzielenia czasu między pracę laboratoryjną a obowiązki dydaktyczne.

Sam przyznawał, że nigdy nie był nauczycielem i pozostawał wdzięczny za możliwość całkowitego poświęcenia się eksperymentom. Ta postawa, nietypowa w środowisku akademickim, definiowała jego podejście do nauki.

Rok później Komitet Noblowski uznał osiągnięcia Warburga za godne najwyższego wyróżnienia naukowego. Nagroda Nobla z fizjologii lub medycyny za 1931 rok trafiła do niemieckiego biochemika za wyjaśnienie natury i mechanizmu działania enzymu oddechowego. Odkrycie to rzucało światło na fundamentalne procesy energetyczne zachodzące w każdej żywej komórce.

Badania Warburga nie zakończyły się na identyfikacji enzymu oddechowego. W kolejnych latach uczony zajął się flawinami i nikotynamidem jako aktywnymi grupami enzymów przenoszących wodór. Te ustalenia uzupełniały wcześniejsze prace nad rolą żelaza w oksygenazach. Stopniowo wyłaniał się spójny obraz reakcji utleniania i redukcji zachodzących w organizmach żywych.

Warburg pracował metodycznie, krok po kroku budując wiedzę o biochemii oddychania komórkowego. Każde odkrycie otwierało nowe pytania i wskazywało kierunki dalszych badań. Zespół z Dahlem publikował dziesiątki prac naukowych, które cytowano w laboratoriach na całym świecie.

Metody opracowane przez Warburga znajdowały zastosowanie w innych dziedzinach biochemii. Jego manometr do pomiaru zużycia tlenu przez tkanki stał się standardowym narzędziem w laboratoriach zajmujących się metabolizmem. Niemiec nie tylko odkrywał nowe zjawiska, ale również tworzył narzędzia umożliwiające ich badanie.

Szczególnie intrygującym wątkiem badań Warburga okazał się metabolizm nowotworów. Uczony wykazał, że komórki rakowe potrafią żyć i rozwijać się nawet przy braku tlenu. Zjawisko to (nazwane później efektem Warburga) różniło komórki nowotworowe od zdrowych tkanek organizmu.

Warburg formułował tezy o związku między osłabieniem układu odpornościowego, zaburzeniami przemiany materii a powstawaniem nowotworów. Argumentował, że rozwój raka stanowi proces beztlenowy, co wyróżnia go spośród normalnych procesów życiowych. Te koncepcje wyprzedzały swoją epokę o wiele dekad.

Ostatnie lata aktywności naukowej przyniosły poszerzenie zainteresowań o chemioterapię nowotworów i działanie promieniowania rentgenowskiego na tkanki. Wspólnie z amerykańskim biochemikiem Deanem Burkiem Warburg odkrył reakcję jednofotonową rozszczepienia dwutlenku węgla w procesie fotosyntezy. Nawet w podeszłym wieku jego umysł pozostawał otwarty na nowe zagadnienia badawcze.

Otto Warburg zmarł w Berlinie w sierpniu 1970 roku. Należał do akademii naukowych w Berlinie, Kopenhadze, Rzymie i wielu innych ośrodkach na świecie. Pozostał kawalerem przez całe życie, a jedyną rozrywką poza nauką była dla niego jazda konna. Człowiek, który przez pół wieku odmawiał nauczania studentów, pozostawił spuściznę naukową inspirującą kolejne pokolenia badaczy metabolizmu i onkologii.

- Otto Warburg [https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/1931/warburg/biographical/]

- Otto Heinrich Warburg [https://www.oncopedia.wiki/key-players/otto-warburg]