George Emil Palade

V roce 1974 získali Nobelovu cenu za fyziologii nebo medicínu tři badatelé na poli buněčné biologie – belgicko-americký cytolog a onkolog Albert Claude, v Anglii narozený belgický biochemik a cytolog Christian René de Duve a rumunsko-americký cytolog George Emil Palade.

GEORGE EMIL PALADE

(1912–2008)

Ve městě Iaşi (vysl. jašⁱ), středisku rumunské Moldávie a v letech 1916–1918 hlavním městě Rumunska, žili na počátku 20. století profesor filozofie Emil Palade (vysl. e’mil pa’lade) a lycejní učitelka Constanţa (vysl. kon’stanca) Cantemir-Paladeová se třemi dětmi, z nichž Adriana se stane profesorkou dějepisu, Constanţa lékařkou a George (dž^eordže) hrdinou tohoto příběhu.

Chlapec narozený zde 19. listopadu 1912 a vedený doma k touze po vědění navštěvoval v letech 1919–1922 v rodišti obecnou školu, pak ve valašském městě Buzău (bu’zeu) vystudoval lyceum Al Haşdeu (haš’deu) a v roce 1930 stál před volbou životní dráhy. Filozof Emil Palade viděl v synovi svého nástupce, George však tehdy naslouchal spíše členům rodu věkově mnohem bližším než otec, a na konci léta stráveného s bratrancem věděl najisto, že chce studovat medicínu. Hned se na ni také na Bukurešťské univerzitě zapsal.

Už v počátcích studií upoutali anatom Francisc Rainer a biochemik André Boivin jeho zájem k základním biomedicínským vědám. Že jsou mu mnohem bližší než klinické obory, pochopil George velmi brzy. Jako student začal pracovat v laboratoři anatomického ústavu bukurešťské lékařské fakulty a doktorskou práci věnoval mikroskopické anatomii nefronu kytovce Delphinus delphi v pokusu o výklad jeho struktury z hlediska funkční adaptace savce na život v moři.

Po promoci v roce 1940 nastoupil v anatomickém ústavu jako asistent, v následujícím roce povýšil na docenta anatomie a oženil se s dcerou rumunského průmyslníka Irinou Malaxaovou. Měli pak spolu dvě děti – Georgii (budoucí realitní zprostředkovatelku) a Philipa (budoucího profesora farmakologie). Ve válečných letech 1942–1945 sloužil Palade v Lékařském sboru Rumunské královské armády. V roce 1945 byl jmenován mimořádným profesorem a získal stipendium ke dvouletému pobytu hostujícího badatele v USA.

S velmi dobrou znalostní i dovednostní výbavou z Bukurešti začal rok nato pracovat v laboratoři Roberta Chamberse na Newyorské univerzitě. Tehdy ho na jednom semináři oslovil Belgičan Albert Claude a pozval kolegu do newyorského Rockefellerova ústavu pro lékařský výzkum. V oddělení patologie vedeném Jamesem Murphym se Palade připojil ke Claudeově skupině, pracující s elektronovým mikroskopem. Zpočátku se zabýval hlavně frakcionací buňky a proti dosavadním postupům s homogenizací vodou nebo fyziologickým roztokem našel výrazně lepší způsob, když s Claudeovými žáky Georgem Hogeboomem a Walterem Schneiderem vynalezl „sacharózovou metodu“ homogenizace a frakcionace jaterní tkáně, pomocí níž z buněčné frakce Claudeových „velkých granul“ poprvé izoloval a charakterizoval intaktní mitochondrie a také zjistil přítomnost frakce submikroskopických částic bohatých na nukleové kyseliny (Cytochemical Studies of Mammalian Tissues. I. Isolation of Intact Mitochondria from Rat Liver; Some Biochemical Properties of Mitochondria and Submicroscopic Particulate Material. J Biol Chem 1948; 172: 619–635; s Hogeboomem a Schneiderem), později nazvaných ribozomy.

V Rumunsku byl mezitím svržen a vyhnán král Michal I., parlament v čele s lékařem Parhonem přijal novou ústavu podle sovětského vzoru a na hranicích s Jugoslávií a Maďarskem rostly zátarasy bránící vlast před odchodem jejích občanů. George Palade se tam po vyčerpání stipendia nevrátil – jako „assistant professor“ zůstal v newyorském Rockefellerově ústavu.

Spolupracovník Keith R. Porter užíval k fixaci preparátů pro elektronovou mikroskopii oxid osmičelý, ten však špatně pronikal tkání, nefixoval ji dokonale a acidifikací působil morfologické změny. Palade dosahoval zlepšení homogenizací tkáně přímo ve fixativu nebo inhibitory enzymů a zvláště výrazně zlepšil kvalitu fixace rozsekáním tkáně nadrobno a pufrováním 1% osmiumtetroxidu při pH 7,3–7,5 acetátveronalovým pufrem (A study of Fixation for Electron Microscopy. J Exp Med 1952; 95: 285–298). Tento „Paladeho nálev“ se stal běžným fixativem pro elektronovou mikroskopii na příštích 10 let, než byl doplněn glutaraldehydem.

V roce 1952 získal Palade americké občanství, o rok později byl jmenován mimořádným pracovníkem Rockefellerova ústavu. Se spoluobjevitelem endoplazmatického retikula Porterem začal zkoumat tuto pro syntetické reakce ústřední strukturu, která mu připadala jako píseň mořské panny – neodolatelná a průsvitná – a kterou nacházel ve všech živočišných i rostlinných buňkách (Studies on the Endoplasmic Reticulum: I. Its Identification in Cells in Situ. J Exp Med 1954; 100: 641–656; s Porterem. II. Simple Dispositions in Cells in Situ. J Biophys Biochem Cytol 1955; 1: 567–582. III. Its Form and Distribution in Striated Muscle Cells. Ibid. 1957; 3: 269–300; s Porterem). V roce 1955 založil Journal of Biophysical and Biochemical Cytology, později přejmenovaný na Journal of Cell Biology, a po více než 12 let byl editorem tohoto časopisu. V 1. ročníku referoval, že objevil elektrondenzní „granulární složku“ cytoplazmy, volnou nebo vázanou na endoplazmatické retikulum a zvláště hojnou v buňkách tvořících bílkoviny, a že soudí na vysoký obsah RNA a účast na proteosyntéze (A Small Particulate Component of the Cytoplasm. J Biophys Biochem Cytol 1955; 1: 59–68). Opět tak dospěl k dosud bezejmenným ribozomům.

V roce 1956 byl jmenován řádným profesorem buněčné biologie. S biochemikem Philipem Siekevitzem zkoumal morčecí slinivku, orgán produkující bílkoviny exokrinně (enzymy) i endokrinně (hormony), pomocí technik buněčné frakcionace a elektronové mikroskopie (Pancreatic Microsomes: an Integrated Morphological and Biochemical Study. J Biophys Biochem Cytol 1956; 2: 671–690; se Siekewitzem), později i autoradiografie (A Cytochemical Study on the Pancreas of the Guinea Pig: I. Isolation and Enzymatic Activities of Cell Fractions. J Biophys Biochem Cytol 1958; 4: 203–218. II. Functional Variations in the Enzymatic Activity of Microsomes. Ibid. 1958; 4: 309–318. III. In Vivo Incorporation of Leucine-1-C¹⁴ into the Proteins of Cell Fractions. Ibid. 1958; 4: 557–566. IV. Chemical and Metabolic Investigation of the Ribonucleoprotein Particles. Ibid. 1959; 5: 1–10. V. In Vivo Incorporation of Leucine-1-C¹⁴ into the Chymotrypsinogen of Various Cell Fractions. Ibid. 1960; 7: 619–630. VI. Release of Enzymes and Ribonucleic Acid from Ribonucleoprotein Particles. Ibid. 1960; 7: 631–644. (Cytochemical Study on the Pancreas of the Guinea Pig: VII. Effects of Spermine on Ribosomes. J Cell Biol 1962; 13: 217–232; vždy se Siekevitzem).

S Porterem a dalšími spolupracovníky z Rockefellerova ústavu založil v roce 1960 Americkou společnost pro buněčnou biologii. Tehdy začal s postdoktorandkou-cytoložkou Marilyn Gist Farquharovou studovat osudy feritinu ve stěně ledvinného klubíčka (Segregation of Ferritin in Glomerular Protein Absorption Droplets. J Biophys Biochem Cytol 1960; 7: 297–304; s Farquharovou). Zkoumali přepravu feritinu stěnou kapiláry glomerula normální a nefrotické ledviny (Glomerular Permeability: I. Ferritin Transfer across the Normal Glomerular Capillary Wall. J Exp Med. 1961; 113: 47–66; s Farquharovou a Wissigem. II. Ferritin Transfer across the Glomerular Capillary Wall in Nephrotic Rats. J Exp Med 1961; 114: 699–716; s Farquharovou). V roce 1961 byl zvolen do Národní akademie věd.

V roce 1964 s Lucienem G. Caro vysledoval pomocí autoradiografie celou nitrobuněčnou sekreční dráhu bílkovin od syntézy po uvolňování z buňky pankreatu (Protein Synthesis, Storage, and Discharge in the Pancreatic Exocrine Cell: An Autoradiographic Study. J Cell Biol 1964; 20: 473–495; s Caroem). S Ewaldem R. Weibelem pomocí transmisního elektronového mikroskopu objevil v endoteliálních buňkách drobných arterií krysy i člověka dosud neznámá tyčinkovitá elektrondenzní tělíska tvořená svazkem jemných tubulů v membránovém obalu (New Cytoplasmic Components in Arterial Endothelia. J Cell Biol 1964; 23: 101–112; s Weibelem). Pozdější výzkum odhalil, že tato Weibel-Paladeho granula obsahují tzv. von Willebrandův faktor, glykoprotein vytvářený endotelovou buňkou a důležitý pro hemostázu.

V roce 1966 Palade objevil vazbu ribozomů k endoplazmatickému retikulu prostřednictvím větší podjednotky nesoucí informační RNA kódující pro syntézu bílkoviny a usoudil, že bílkovina je syntetizována skrz membránu do lumina endoplazmatického retikula (On the Attachment of Ribosomes to Microsomal Membranes. J Mol Biol 1966; 19: 503–524; se Sabatinim a Tashiroem).

V roce 1966 dostal Cenu Alberta Laskera za základní lékařský výzkum. V následujících letech s Jamesem D. Jamiesonem odhalil dráhu sekrece bílkovin v exokrinní pankreatické buňce od tvorby na ribozomech vázaných na endoplazmatické retikulum přes průchod soustavou dutinek retikula a Golgiho aparátem do skladovacích váčků z něj pučících (Intracellular Transport of Secretory Proteins in the Pancreatic Exocrine Cell. I. Role of the Peripheral Elements of the Golgi Complex. J Cell Biol 1967; 34: 577–596, II.–IV. tamtéž 1967–1968, vždy s Jamiesonem). V roce 1969 zemřela jeho žena Irina. O rok později se oženil s Marilyn Gist Farquharovou a s Albertem Claudem a Keithem R. Porterem dostal Cenu Louisy Gross Horwitzové za biologii nebo biochemii.

S vědomím, že nastává čas pro plodnou součinnost cytologie s tradičními obory patologie a klinické medicíny, odešel v roce 1973 s Marilyn a Jamiesonem z Rockefellerovy univerzity, aby se stal profesorem a přednostou nového oddělení cytologie na Yaleově univerzitě v New Havenu. Svou pozornost tam upřel na syntézu buněčných a nitrobuněčných membrán.

Nobelovu cenu za fyziologii nebo lékařství dostali v roce 1974 lovaňský cytolog a onkolog Albert Claude, lovaňský a newyorský fyziologický chemik Christian de Duve a newhavenský cytolog George Palade „za své objevy týkající se strukturální a funkční organizace buňky.“ Na slavnosti ve Stockholmu 10. prosince 1974 je králi Carlu XVI. Gustavovi za švédskou Královskou akademii věd představil genetik Jan-Erik Edström z Karolinského ústavu, který v přehledu historie buněčné biologie zmínil meze studia subcelulárních struktur optickým mikroskopem i naděje vkládané od třicátých let 20. století v elektronovou mikroskopii a splněné, když Albert Claude vynalezl způsob zpracování buněčného materiálu a následující problém třídění nitrobuněčných složek k určování jejich chemické skladby vyřešil fragmentací buněk a separací složek pomocí centrifugace. Edström vyzvedl de Duveův objev lyzozomu, organely sloužící k odklízení a spalování buněčného odpadu, starých buněčných složek i mikrobů, a poté Paladeho zásluhu o rozvoj elektronové mikroskopie k nejvyššímu stupni mistrovství, Paladeho objev ribozomu a Paladeho výzkum funkce Golgiho aparátu. Zdůraznil prospěch díla trojice laureátů biologii i klinické medicíně.

Dne 12. prosince 1974 měl Palade nobelovskou přednášku, v jejímž závěru se od obvyklého přehledu laureátova životního díla odpoutal ke kritickému hodnocení tehdy známých skutečností sekrečního procesu. Uvedl šest postupných kroků sekrece bílkovin ve slinivce v tomto sledu: syntéza, odlučování, doprava uvnitř buňky, soustřeďování, skladování, uvolňování. U každého kroku rozlišil důkladně probádaná fakta od pravděpodobností i pouhých dohadů a skončil rozpravou o účasti povrchové membrány (Intracellular Aspects of the Process of Protein Synthesis. Science 1975; 189: 347–358, 867).

V roce 1975 založil na Yaleově univerzitě oddělení cytologie a byl jmenován jeho přednostou jako „Sterling professor“ tohoto oboru. V letech 1975–1976 byl prezidentem Americké společnosti buněčné biologie. Přednostou oddělení cytologie zůstal do roku 1983, kdy se stalo ústavem a on v něm pokračoval jako starší vědec-výzkumník, profesor emeritus cytologie a zvláštní poradce děkana lékařské fakulty. Zasloužil se o založení Annual Review of Cell Biology a jako editor tam s Brucem Albertsem a Jamesem Spudichem působil přes 10 let. Od prezidenta USA Ronalda Reagana přijal v roce 1986 Národní medaili za vědu jako ocenění mimořádných zásluh v oblasti biologických oborů, jmenovitě za významné objevy základních superkomplexních struktur s vysokým stupněm uspořádání, přítomných ve všech biologických buňkách.

V roce 1990 přešel z Yaleovy na Kalifornskou univerzitu v San Diegu, kde založil Ústav buněčné a molekulární medicíny a stal se děkanem lékařské fakulty pro vědecké záležitosti. V roce 2001 odešel na odpočinek, zůstal však na Kalifornské univerzitě jako konzultant. Dne 7. října 2008 jeho děti Georgia van Dusen v New Yorku, Philip v arkansaském Little Rocku a další dva synové Bruce a Douglas v San Diegu osiřeli, když ve svém domě v kalifornském Del Maru podlehl Parkinsonově nemoci muž, který neúnavně prosazoval cytologii mezi lékařskými obory v přesvědčení, že tato věda umožní splnit stoletý sen o analýze chorob na buněčné úrovni jako prvním kroku k jejich konečnému ovládnutí.

MUDr. Pavel Čech

Kabinet dějin lékařství 3. LF UK

Ruská 87, 100 00 Praha 10

e-mail: pavel.cech@lf3.cuni.cz