Otto Heinrich Warburg ja aineenvaihduntasairaudet (4. osa)

Otto Warburg.

Jonasson ja Harris rakensivat myös hybridejä melanoomasolujen ja ihmisen fibroblastien välille, joita säteilytettiin ennen solufuusiota (Jonasson ja Harris, 1977). He osoittivat, että kasvaimen muodostumisen ilmaantuvuus alastomilla hiirillä oli suurempi hiiren melanoomasolujen ja säteilytettyjen ihmisen fibroblastien risteytyksissä kuin melanoomasolujen ja säteilyttämättömien ihmisen fibroblastien risteytyksissä (Jonasson ja Harris, 1977). Nämä tutkijat päättelivät, että pahanlaatuisuuden tukahduttaminen johtui säteilyherkän kromosomin ulkopuolisen elementin osallistumisesta. Jonassonin ja Harrisin tutkimusten tulokset olivat mielenkiintoisia useista syistä (Seyfried, 2012d). Ensinnäkin heidän havaintonsa olivat yhdenmukaisia ​​useiden muiden hybriditutkimusten havaintojen kanssa, jotka viittaavat siihen, että normaalin sytoplasman tekijät voisivat tukahduttaa kasvainten muodostumista. Toiseksi mikään ihmisen tuman geneettinen materiaali ei ollut vastuussa tukahduttavasta vaikutuksesta. Lopuksi, suuriannoksinen gammasäteily voi tuhota sytoplasmisen tekijän, joka oli vastuussa kasvaimen tukahduttamisesta. Tämä viimeinen havainto oli yhdenmukainen sekä Warburgin että Darlingtonin havaintojen kanssa, jotka osoittivat, että suuri säteilyannos tuhoaa mitokondriohengityksen ja sytoplasmisen plasmageenin, jolla on useita mitokondrioiden ominaisuuksia (Darlington CD (1948). Syövän alkuperän plasmageeniteoria. Br. J. Cancer 2, 118–126. 10.1038/bjc.1948.17; Warburg O. (1956a). Syöpäsolujen alkuperästä. Science 123, 309–314. 10.1126/science.123.3191.309). Pieni säteilyannos voi aiheuttaa tumamutaatioita, mutta ei syöpää, kun taas suuri säteilyannos vaurioittaa sekä tumaa että mitokondrioita ja voi aiheuttaa syöpää.

On mielenkiintoista, että Jonasson ja Harris sulkivat mitokondriot pois mieluummin kuin sentrosomin alkuperän sytoplasman kasvainten muodostumista suppressoivan vaikutuksen osalta (Jonasson ja Harris, 1977). Heidän mielipiteensä perustui pitkälti muiden tutkijoiden havaintoihin, jotka osoittivat, ettei ihmisen mitokondrio-DNA:ta tai proteiineja havaittu ihmisen ja hiiren hybrideissä. Uudemmat tarttuvia syöpiä koskevat tutkimukset kuitenkin osoittavat, että kasvaimen mitokondriot voivat integroitua normaaleihin mitokondrioihin joissakin kasvaimissa (Rebbeck et al., 2011). Ehdotin, että tämä integraatio saattaisi vähentää tai osittain korjata hengitysvajausta kasvainsolujen mitokondrioissa ja siten tukahduttaa kasvainten muodostumisen (Seyfried, 2012d). Kingin ja Attardin työ tukee myös tätä mahdollisuutta osoittamalla, että eksogeeninen mitokondriaalinen DNA voisi parantaa hengitystä soluissa, joilta puuttuu toimiva mitokondriaalinen DNA (King ja Attardi, 1988, King MP, Attardi G. 1989). Mitokondriottoman ihmissolut: uudelleenpopulaatio eksogeenisillä mitokondrioilla komplementaation avulla. Science 246, 500–503. 10.1126/science.2814477). Tanin ym. uudemmat havainnot... tukevat myös mahdollisuutta osoittaa, että mitoottinen DNA voi siirtyä horisontaalisesti isäntäsoluista kasvainsoluihin mikroympäristössä (Tan AS, Baty JW, Dong LF, Bezawork-Geleta A., Endaya B., Goodwin J., ym. (2015). Mitokondrioiden genomin hankinta palauttaa syöpäsolujen hengitystoiminnan ja kasvainten muodostuspotentiaalin ilman mitokondrioiden DNA:ta. Cell Metab. 21, 81–94. 10.1016/j.cmet.2014.12.003). Yhdessä tarkasteltuna nämä havainnot ovat yleisesti ottaen sopusoinnussa Warburgin alkuperäisen teorian kanssa.

Ei kuitenkaan ole mahdollista sulkea pois kaikkea ydingenomin vaikutusta kasvainten muodostumisen estämisessä. Saxon ja työtoverit osoittivat, että kromosomi 11:n mikrosolusiirto esti kasvainten muodostumista HeLa-soluissa (Saxon PJ, Srivatsan ES, Stanbridge EJ (1986). Ihmisen kromosomin 11 lisääminen mikrosolusiirron kautta kontrolloi HeLa-solujen tuumorigeenistä ilmentymistä. EMBO J. 5, 3461–3466.). He ehdottivat, että kromosomissa 11 voisi olla kasvaimia suppressoiva geeni. Nämä havainnot viittaavat myös kromosomi 11:n ja mitokondrioiden väliseen vuorovaikutukseen (Seyfried, 2012d). Onko mahdollista, että kromosomissa 11 oleva geeni helpottaa mitokondriaalista hengitystä ja siten hillitsee kasvainten muodostumista HeLa-soluissa? (Seyfried, 2012d). On myös mielenkiintoista, että kromosomin 11 vikoja on yhdistetty Wilmsin munuaiskasvaimeen ja lapsuusiän neuroblastoomaan. Lisätutkimuksia tarvitaan sen selvittämiseksi, liittyykö kasvainten muodostumisen suppressioon mitokondriaalisen hengityksen ja kromosomi 11:n geenien välisiä vuorovaikutuksia.

Singh ja työtoverit osoittivat, että villityypin mitokondrioiden eksogeeninen siirto soluihin, joissa mitokondrio-DNA on köyhtynyt (rho 0 -solut), voisi kumota APE1:n DNA:n korjausproteiinin muuttuneen ilmentymisen ja tuumorigeenisen fenotyypin, mikä tarjoaa todisteita mitokondrioiden roolista tuumorigeenisyyden estämisessä (Singh KK, Kulawiec M., Still I., Desouki MM, Geradts J., Matsui S. (2005). Mitokondrioiden ja tuman välinen genomin välinen vuorovaikutus on tärkeässä roolissa kasvainten synnyssä. Gene 354, 140–146. 10.1016/j.gene.2005.03.027). Mitokondrioiden hengitys näyttää olevan vastuussa APE1-välitteisen DNA:n korjauksen tehokkuudesta. Rho 0 -soluilla on heikentynyt hengitys johtuen mito-DNA:n puutteesta, joka on välttämätön normaalille soluhengitykselle. Mielestäni normaalin mito-DNA:n siirto rho 0 -soluihin palauttaa hengityksen, sammuttaa mitokondrioiden/tuman retrogradisen vasteen ja estää tuman genomin epävakauden (Seyfried, 2012d). Nämä havainnot viittaavat siihen, että tehokas mitokondriaalinen hengitys ehkäisee syöpää. Cruz-Bermudezin uudemmat tutkimukset tukevat näitä havaintoja (Cruz-Bermúdez et al., 2015). Kuvailin myös, kuinka mitokondrioita tehostavat hoidot voisivat ehkäistä syöpää (Seyfried, 2012d).

Wallace ja kollegat tukivat myös hengityksen merkitystä eturauhassyövän synnyssä (Petros JA, Baumann AK, Ruiz-Pesini E., Amin MB, Sun CQ, Hall J., ym. (2005). mtDNA-mutaatiot lisäävät eturauhassyövän kasvainten muodostumiskykyä. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 102, 719–724. 10.1073/pnas.0408894102). Nämä tutkijat siirsivät patogeenisen T8993G-mtDNA-mutaation PC3-eturauhassyöpäsoluihin kybridisiirron avulla selvittääkseen, ilmensivätkö mutantit haimasyövät lisääntyneitä ROS-tasoja ja kasvunopeutta. Muokattuja PC3-eturauhassyöpäsoluja testattiin sitten kasvainten kasvun suhteen alastomilla hiirillä. Tuloksena olevat mutantti-T8993G-kybridit tuottivat kasvaimia, jotka olivat seitsemän kertaa suurempia kuin villityypin kybrideistä peräisin olevat kasvaimet. Toisin kuin mutanttikybridien nopea kasvu, villityypin kybridit kasvoivat hiirissä hyvin hitaasti. T8993G-mutanttikybrideistä peräisin olevissa kasvaimissa tuotettiin myös merkittävästi enemmän ROS:ia kuin kasvaimissa, joissa ei ollut tätä mutaatiota. ROS:n karsinogeeninen ja mutageeninen vaikutus vahingoittaa hengitystä ja aiheuttaa tuman genomin epävakautta (Waris G., Ahsan H. (2006). Reaktiiviset happilajit: rooli syövän ja erilaisten kroonisten sairauksien kehittymisessä. J. Carcinog 5:14. 10.1186/1477-3163-5-14; Klaunig JE, Kamendulis LM, Hocevar BA (2010). Oksidatiivinen stressi ja oksidatiiviset vauriot karsinogeneesissä. Toxicol. Pathol. 38, 96–109. 10.1177/0192623309356453; Seoane et al., 2011). Wallace-ryhmän ja viime aikoina Cruz-Bermudezin ja työtovereiden tekemät lisäkokeet osoittivat, että mitohondriaalisen DNA:n mutaatioiden lisääminen voi kumota normaalin mitokondrion kasvaimia estävän vaikutuksen sybrideissä (Petros et al., 2005; Cruz-Bermúdez et al., 2015). Nämä havainnot viittaavat siihen, että joillakin mitohondriaalisen DNA:n mutaatioilla voi olla tärkeä rooli syövän etiologiassa ja että syöpä voidaan parhaiten määritellä mitokondriaaliseksi aineenvaihduntasairaudeksi. Nämä havainnot ovat myös enemmän linjassa Warburgin teorian kuin somaattisten mutaatioiden teorian kanssa.

On olemassa runsaasti tietoa, joka osoittaa, että kasvainsolujen tumat voidaan ohjelmoida uudelleen muodostamaan normaaleja kudoksia, kun ne siirretään normaaliin sytoplasmaan, huolimatta kasvaimeen liittyvien genomivirheiden jatkuvasta esiintymisestä johdettujen kudosten soluissa (Seyfried, 2012d). McKinnell, Deggins ja Labat osoittivat, että sammakon munuaiskasvainten tumat voivat ohjata sammakon normaalia kehitystä sen jälkeen, kun munuaiskasvainsolun tuma on siirretty normaaliin munasoluun, josta on poistettu tuma (McKinnell RG, Deggins BA, Labat DD (1969). Pluripotentiaalisten tumakkeiden siirto triploidisista sammakokasvaimista. Science 165, 394–396. 10.1126/science.165.3891.394). Kokeissa istutettiin Lucke-sammakon munuaissolukasvaimista eristettyjä tumia normaaleiden diploidisten sammakoiden hedelmöitettyihin, poistettuihin munusoluihin. Tärkeää on, että munuaiskasvaimen solut olivat triploidisia ja sisälsivät kolme kopiota kaikista kromosomeista. Triploidiset nuijapäät kehittyivät normaalisti triploidisista kasvainsolujen tummista ja paljastivat monentyyppisiä toiminnallisia kudoksia. Tämä kokeellinen strategia mahdollisti siirretyn tuman käynnistämän kehityksen erottamisen kehityksestä, johon vaikutti tahattomasti säilynyt äidin diploidinen tuma (McKinnell et al., 1969). ” Tutkijat osoittivat, että värekarvallinen epiteeli kuljetti nuijapäitä viljelymaljoissa. Nuijapäät uivat stimuloitaessa. Nuijapäillä oli toiminnallisia reseptoreita, hermokudosta ja uimiseen tarvittavaa juovaista lihasta. Sydänlihas pumppasi verisoluja kidusten läpi. Imejät erittivät runsaasti limaa. Selvästi näkyivät vatsaevän harjanne, silmän anlage, nenäkuoppa ja avoin suu, samoin kuin pään, vartalon ja hännän erilaistuminen. Pyrstöevä regeneroitui kromosomitutkimusta varten tehdyn katkaisun jälkeen. Lisäksi siirretyistä triploidisista kasvaintummista kehittyneissä alkioiden leikkeissä havaittiin aivojen, selkäytimen, näköhermon kupin linsseineen, kuulorakkulan, somiittien, vatsaevän tumakkeiden, nielun, keskisuolen ja selkäjänteen normaali kehitys. Tutkituissa elimissä tai kudoksissa ei havaittu merkkejä epänormaalista solukasvusta ” (Seyfried, 2012d). Nämä löydökset osoittivat, että kasvainsoluista peräisin olevat tumat pystyivät ohjaamaan normaalia kehitystä eivätkä indusoineet säätelemätöntä solukasvua, joka on kasvainten synnyn tunnusomainen fenotyyppi. On mielenkiintoista, että kasvaintatumia sisältävät nuijapäät eivät kyenneet kehittymään kokonaan normaaleiksi aikuisiksi sammakoiksi. On edelleen epäselvää, olivatko kasvaimeen liittyvät ydinviat vastuussa sammakoiden myöhäisen kehitysvaiheen estämisestä.

Otto Heinrich Warburg ja aineenvaihduntasairaudet (3. osa)

Otto Warburg.

Kasvaingeenisyyden vähenemistä havaittiin, kun enukleoitujen normaalisolujen sytoplasma fuusioitiin tumallisten kasvainsolujen kanssa sybridien muodostamiseksi (Seyfried TN (2012d). Mitokondriot: perimmäinen kasvaimen suppressori, teoksessa Cancer as a Metabolic Disease: On the Origin, Management, and Prevention of Cancer. (Hoboken, NJ: John Wiley & Sons; ),195–205.) Sybridit sisältävät yhden tuman, jossa on sekoitus kahden eri solun sytoplasmaa. Tutkiakseen sytoplasman vaikutusta kasvaingeenisyyden ilmentymiseen sybrideissä, Koura fuusioi ehjiä B16-hiiren melanoomasyöpäsoluja ei-kasvaingeenisistä rotan myoblasteista peräisin oleviin sytoplasteihin (puuttuva tuma) (Koura M., Isaka H., Yoshida MC, Tosu M., Sekiguchi T. (1982). Kasvaingeenisyyden vaimennus lajienvälisissä uudelleen muodostetuissa soluissa ja hybrideissä. Gann 73, 574–580). Rekonstituoiduilla sybrideillä oli ainutlaatuinen morfologia ja solurakenne, joka poikkesi emosoluista.

Kasvaingeenisyys väheni kaikissa rekonstituoiduissa klooneissa ja sybrideissä pian niiden eristyksen jälkeen, mutta kasvaingeenisyys ilmestyi uudelleen joissakin klooneissa solujen pitkäaikaisen in vitro -viljelyn jälkeen (Koura et al., 1982; Seyfried, 2012d). Epäluonnollisen soluviljelyympäristön vaikutukset mitokondrioiden hengitykseen voisivat osittain selittää joissakin klooneissa havaitun tuumorigeenisyyden palautumisen (Warburg, 1956a; Kiebish MA, Han X., Cheng H., Seyfried TN (2009). In vitro -kasvuympäristö tuottaa lipidomiikka- ja elektroninsiirtoketjujen poikkeavuuksia mitokondrioissa ei-kasvaimista peräisin olevissa astrosyyteissä ja aivokasvaimissa. ASN Neuro 1:e00011. 10.1042/AN20090011). Kouran ym. havainnot osoittivat, että normaali sytoplasma, joka sisältää ei-tuumorigeenisistä soluista peräisin olevia mitokondrioita, voi tukahduttaa kasvainsolujen pahanlaatuisen fenotyypin (Seyfried, 2012d). Vaikka näitä havaintoja ei yhdistetty Warburgin teoriaan, havainnot kyseenalaistavat tuman hallitsevan roolin tuumorigeneesin alkuperässä.

Laajemmassa koesarjassa Israel ja Schaeffer osoittivat, että pahanlaatuisten kasvainten suppressio voi saavuttaa 100-prosenttisen tuloksen kasvaimia aiheuttavia tumia ja normaalia sytoplasmaa sisältävissä sybrideissä (Israel BA, Schaeffer WI (1987). Sytoplasman pahanlaatuisten kasvainten suppressio. In Vitro Cell. Dev. Biol. 23, 627–632. 10.1007/BF02621071). Toisaalta kasvaimia muodostui 97 %:lla hiiristä, joihin oli istutettu pahanlaatuisten solujen sytoplasteja (tumat puuttuvat) ja normaaleiden solujen karyoplasteja (tumat läsnä) fuusioimalla johdettuja sybridisoluja. Heidän tutkimuksensa tärkeä piirre oli, että sekä transformoitumattomat että transformoituneet solut olivat kaikki peräisin alkuperäisestä kloonatusta progenitorisolusta, jolla oli yhteinen tuma- ja sytoplasmatausta (Israel BA, Schaeffer WI (1988). Sytoplasman välityksellä tapahtuva pahanlaatuisten kasvainten välittyminen. In Vitro Cell. Dev. Biol. 24, 487–490. 10.1007/BF02628504; Seyfried, 2012d). Nämä havainnot osoittivat, että normaalit solutumat eivät kyenneet estämään kasvainten muodostumista, kun ne sijoitettiin kasvainsolun sytoplasmaan. Toisin sanoen normaali tumageenien ilmentyminen, johon oletettavasti sisältyisi kasvaimia suppressoivia geenejä, ei kyennyt estämään pahanlaatuisuutta. Vaihtoehtoinen näkemys on, että kasvainsolun sytoplasma voisi ohjelmoida tuman uudelleen kasvaimia aiheuttavaksi. Nämä löydökset ovat yhdenmukaisia ​​Darlingtonin näkemyksen kanssa, joka osoitti, että solujen tuumorigeenisen tilan määräsi sytoplasma pikemminkin kuin tuma (Darlington CD (1948). Syövän alkuperän plasmageeniteoria. Br. J. Cancer 2, 118–126. 10.1038/bjc.1948.17). Israel ja Schaeffer eivät tunnistaneet molekyylitason perustaa sytoplasmiselle tuumorigeneesin säätelylle, mutta he ehdottivat, että epigeneettiset muutokset tuman geenien ilmentymisessä saattavat olla vastuussa ilmiöstä (Seyfried, 2012d).

On selvää, että Israelin ja Schaefferin löydökset ovat ristiriidassa somaattisten mutaatioiden teorian kanssa, mutta heidän havaintonsa tukisivat Warburgin teorian käsitteitä. Nämä tutkijat eivät kuitenkaan yhdistäneet havaintojaan Warburgin teoriaan. Sen sijaan he yhdistivät havaintonsa mahdolliseen epigeneettiseen ilmiöön (Israel ja Schaeffer, 1988). On tärkeää tunnistaa, että mitokondriot ovat voimakas ekstranukleaarinen epigeneettinen järjestelmä, joka voi kontrolloida tuman geenien ilmentymistä retrogradisen signalointijärjestelmän kautta (Minocherhomji et al., 2012; Seyfried TN (2012e). Hengitysvajaus, retrogradinen vaste ja syövän alkuperä teoksessa Cancer as a Metabolic Disease: On the Origin, Management, and Prevention of Cancer. (Hoboken, NJ: John Wiley & Sons; ), 177–194 ). Israelin ja Schaefferin tutkimuksista kilpailevien syöpäteorioiden valossa on julkaistu henkilökohtainen selonteko (Seyfried TN (2012e). Hengitysvajaus, retrogradinen vaste ja syövän alkuperä teoksessa Cancer as a Metabolic Disease: On the Origin, Management, and Prevention of Cancer. (Hoboken, NJ: John Wiley & Sons; ), 177–194). Kompastuminen totuuteen: syövän metabolinen teoria. North Charleston, SC: Createspace).

Israelin ja Schaefferin havainnot, joiden mukaan normaali sytoplasma voi estää kasvainten muodostumista, olivat myös yhdenmukaisia ​​Shayn ja Werbinin havaintojen kanssa (Shay ja Werbin, 1988; Shay et al., 1988; Seyfried, 2012d). Shay ja Werbin tunnistivat useita tekijöitä, jotka voisivat vaikuttaa sytoplasmisten kasvainten muodostumista suppressoivien tekijöiden paljastamiseen tarkoitettujen kybridikokeiden tuloksiin. Näitä vaikuttavia tekijöitä olivat (1) ei-kasvaingeenisen ja kasvaimia aiheuttavan sytoplasman suhteelliset määrät kybrideissä; (2) aikaväli, jonka kybridit siirrostetaan viljelmässä ennen niiden kasvainten muodostumiskyvyn testaamista; (3) käytettiinkö karsinogeeneilla tehtävää mutageneesiä geneettisten markkereiden lisäämiseksi soluihin; ja (4) käytettyjen soluyhdistelmien tyyppi. Siksi ei olisi yllättävää, että kybridikokeissa voisi esiintyä vaihtelevia tuloksia, jos sekoittavia muuttujia ei kontrolloitu. Yleisesti ottaen Shayn ja Werbinin havainnot olivat kuitenkin yhdenmukaisia ​​Israelin ja Schaefferin kokeiden johtopäätösten kanssa. Vaikka Shay ja Werbin mainitsivat mitokondrioiden mahdollisen roolin sytoplasman kasvainten muodostumista suppressoivissa vaikutuksissa, he eivät myöskään tarkastelleet tuloksiaan Warburgin metaboliteorian valossa (Seyfried, 2012d).

Howell ja Sager olivat kuitenkin tietoisia Warburgin teorian ja erilaisten kybriditutkimusten havaintojen välisestä suhteesta (Howell AN, Sager R. (1978). Kasvainten muodostuminen ja sen suppressio hiiren ja kiinanhamsterin solulinjojen hybrideissä. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 75, 2358–2362. 10.1073/pnas.75.5.2358; Seyfried, 2012d). Nämä tutkijat spekuloivat, että kybridikokeiden tulokset voisivat auttaa erottamaan, määräsikö kasvainten muodostumisen sytoplasma, tuma vai onko kyseessä kasvainten muodostumisen tekijä. He osoittivat, että ei-kasvaingeenisten normaalien solujen sytoplasma esti kasvainten muodostumisen nopeutta ja laajuutta alastomilla hiirillä, kun ne fuusioitiin tumallisten, kasvaimia aiheuttavien vastineiden kanssa (Seyfried, 2012d). Howell ja Sager totesivat : "Jos kasvainsolujen mitokondriot ovat viallisia, kuten Warburg oletti, niin suppressio voi johtua mitokondrioiden siirtymisestä normaaleista soluista kybrideihin" (Howell ja Sager, 1978). Nämä havainnot, kuten Kouran, Israelin ja Schaefferin sekä Shayn ja Werbinin havainnot, tukivat Warburgin teoriaa, ja niitä on vaikea selittää somaattisten mutaatioiden teorialla (Seyfried, 2012d).

Jonasson ja Harris suorittivat useita mielenkiintoisia tutkimuksia ihmisen ja hiiren hybrideillä sytoplasman ja tuman roolin arvioimiseksi tarkemmin. Nämä tutkijat arvioivat kasvaimen pahanlaatuisuutta in vivo useissa hybridi-klooneissa, jotka olivat peräisin pahanlaatuisen hiiren melanooman ja diploidisten ihmisen fibroblastien ja lymfosyyttien fuusioista (Jonasson J., Harris H. (1977). Solufuusion avulla tehtävä pahanlaatuisuuden analyysi. VIII. Todisteita kromosomin ulkopuolisen elementin interventiosta. J. Cell Sci 24, 255–263.). He havaitsivat, että ihmisen diploidit solut olivat yhtä tehokkaita kuin hiiren diploidit solut hiiren melanoomasolujen pahanlaatuisuuden estämisessä, vaikka ihmisen kromosomit eliminoitiin ensisijaisesti hybridi-klooneissa. Pahanlaatuisuus vaimeni myös hybridi-kloonissa, jossa oli läsnä vain yksi ihmisen X-kromosomi. Jonasson ja Harris osoittivat, että tämä klooni tuotti edelleen vain vähän kasvaimia, vaikka he käyttivät takaisinvalintaa tämän jäljellä olevan X-kromosomin poistamiseksi. Nämä havainnot viittasivat siihen, ettei ihmisen tuman geneettinen materiaali ollut vastuussa pahanlaatuisuuden estämisestä. Nämä havainnot sulkisivat pois tuman epigeneettisen selityksen kasvainten synnyn estämiselle, mutta eivät poissulje ydinperustaista (mitokondrioista) epigeneettistä selitystä.

Otto Heinrich Warburg ja aineenvaihduntasairaudet (2. osa) 

Otto Warburg tuli tutkimuksissaan siihen tulokseen, että syövän kasvun aiheuttavat kasvainsolut, jotka tuottavat energiaa (kuten esimerkiksi adenosiinitrifosfaattia/ATP:tä) pääasiassa glukoosin anaerobisen hajoamisen kautta – ilmiö tunnetaan nimellä käyminen tai anaerobinen hengitys. Tämä on vastakohta terveille soluille, jotka tuottavat energiaa pääasiassa pyruvaatin oksidatiivisesta hajoamisesta. Pyruvaatti on glykolyysin lopputuote ja pyruvaatti hapettuu mitokondrioissa. Tämän vuoksi Otto Warburgin mukaan syöpä tulisi tulkita mitokondrioiden toimintahäiriöksi.

Näin asian ilmaisi Otto Warburg: ”Syövällä, ennen kaikkia muita sairauksia, on lukemattomia toissijaisia syitä. Mutta jopa syövällä on vain yksi ensisijainen syy. Muutamaan sanaan tiivistettynä syövän ensisijainen syy on hapen hengityksen korvautuminen normaaleissa kehon soluissa sokerin käymisellä… Aivan kuten rutolla, kuumuudella, hyönteisillä ja rotilla on monia kaukaisia syitä, mutta vain yksi yhteinen syy, ruttobasilli, on myös syövällä monia kaukaisia syitä – terva, säteet, arseeni, paine, uretaani – mutta on vain yksi yhteinen syy, johon kaikki muut syövän aiheuttajat sulautuvat, hengityksen peruuttamaton vaurioituminen.”

Efraim Racker.

Otto Warburgin teorian keskeiset kohdat ovat siis: 1) riittämätön hengitys käynnistää kasvainten synnyn ja lopulta syövän. 2) Glykolyysin kautta saatava energia kompensoi vähitellen riittämätöntä energiaa hengityksen kautta. 3) Syöpäsolut jatkavat laktaatin käymistä hapen läsnä ollessa. 4) Hengitys muuttuu lopulta peruuttamattomaksi. Itävaltalainen biokemisti Efraim Racker (s. 28.6.1913 Neu Sandez, Itävallan Galicia, nyk. Nowy Sącz, Puola ja k. 9.9.1991 Syracuse, New York) kuvasi ensimmäisenä syöpäsoluissa havaittua lisääntynyttä aerobista glykolyysia ”Warburgin vaikutukseksi". Otto Warburg puolestaan viittasi syöpäsolujen ilmiöön "aerobiseksi käymiseksi” korostaakseen laktaatin epänormaalia tuotantoa hapen läsnä ollessa. Koska laktaatin tuotanto tunnustetaan laajalti hengitysvajaatoiminnan indikaattoriksi biologisissa järjestelmissä, Otto Warburg piti samoin laktaatin aerobista tuotantoa kasvainsoluissa hengitysvajaatoiminnan indikaattorina.

Otto Warburg jatkoi hypoteesin kehittämistä kokeiden avulla ja hän piti asiasta useita merkittäviä luentoja, joissa hän esitteli tämän teorian ja datan. Nykyään onkogeenien ja kasvaimien suppressoivien geenien mutaatioiden uskotaan olevan vastuussa pahanlaatuisesta transformaatiosta eli prosessista, jossa solut saavat syöpämäisiä ominaisuuksia. Se tapahtuu ensisijaisena prosessina normaalissa kudoksessa tai toissijaisesti aiemmin olemassa olevan hyvänlaatuisen kasvaimen pahanlaatuisena rappeutumisena. Siksi Otto Warburgin kausaalisina pitämät aineenvaihduntamuutokset katsotaan nykyään näiden mutaatioiden seurauksiksi.

Syöpää nykyisin pidetään laajasti geneettisenä sairautena, johon liittyy tuman mutaatioita onkogeeneissä ja kasvaimia suppressoivissa geeneissä. Tyypillisen kasvaimen uskotaan sisältävän kahdesta kahdeksaan niin kutsuttua ”ajurigeeni”-mutaatiota, jotka säätelevät kasvaimen muodostumista aiheuttavaa fenotyyppiä. Lähes kaikissa kasvainsolutyypeissä havaittua tuman genomin epävakautta pidetään syövän tunnusmerkkien – kuten jatkuvan proliferatiivisen signaloinnin, kasvun estävien tekijöiden välttämisen, solukuoleman vastustuskyvyn, replikatiivisen kuolemattomuuden, tehostuneen angiogeneesin sekä invaasion ja metastaasin aktivoitumisen – ensisijaisena syynä. Tämä näkemys on säilynyt huolimatta lukuisista somaattisten mutaatioiden teoriaan liittyvistä epäjohdonmukaisuuksista. Somaattisten mutaatioiden teorian vastaisesti uudet todisteet viittaavat siihen, että syöpä on mitokondriaalinen aineenvaihduntasairaus Otto Warburgin alkuperäisen teorian mukaisesti. Viime vuosina tehdyt uudelleenarvioinnit tuma-/sytoplasmasiirtokokeista, joissa syöpäsolujen tumat sijoitetaan normaaliin sytoplasmaan ja normaalien solujen tumat syöpäsytoplasmaan, tukee aineenvaihdunnan roolia syövässä ja mitokondrioiden roolia kasvaimen suppressiossa. Otto Warburgin aineenvaihduntateoria on myös linjassa englantilaisen biologi, sytologi ja geneetikko Cyril Dean Darlingtonin (s. 19.12.1903 Chorley, Lancashire, Englanti ja k. 26.3.1981) ja useiden muiden käsitysten kanssa, jotka osoittivat syövän olevan hyvin suurelta osin sytoplasminen mitokondriosairaus.

Cyril Dean Darlington.

Somaattisten mutaatioiden teoria on yleisesti hyväksytty näkemys syövän alkuperästä ja se on yhä perustelu yksilöllisten geenihoitojen kehittämiselle taudin eri muotojen hallitsemiseksi (Vaux, 2011 Vaux DL (2011). Syövän somaattisten mutaatioiden teorian puolustukseksi. Bioessays 33, 341–343. 10.1002/bies.201100022  ; McLeod, 2013 Syövän farmakogenomiikka: varhaisia ​​lupauksia, mutta yhteisiä toimia tarvitaan. Science 339, 1563–1566. 10.1126/science.1234139  ; Hou ja Ma, 2014  DawnRank: personoitujen ajurigeenien löytäminen syövässä. Genome Med. 6, 56. 10.1186/s13073-014-0056-8 ). Huolimatta lukuisista somaattisten mutaatioiden teoriaan liittyvistä epäjohdonmukaisuuksista (Rous, 1959 Oletuksia ja faktoja syövän luonteesta. Nature 183, 1357–1361. 10.1038/1831357a0  ; Sonnenschein ja Soto, 2000 Somaattisten mutaatioiden teoria karsinogeneesissä: miksi se tulisi hylätä ja korvata. Mol. Carcinog. 29, 205–211. ; Soto ja Sonnenschein, 2004 Syövän somaattisten mutaatioiden teoria: kasvavia ongelmia paradigman kanssa? Bioessays 26, 1097–1107. 10.1002/bies.20087  ; Baker ja Kramer, 2007 Karsinogeneesin paradoksit: uusia tutkimussuuntia. BMC Cancer 7:151. 10.1186/1471-2407-7-151  ; Burgio ja Migliore, 2015. Kohti systeemistä paradigmaa karsinogeneesissä: epigenetiikan ja genetiikan yhdistäminen. Mol. Biol. Rep. 42, 777–790. 10.1007/s11033-014-3804-3), teoria esitetään ikään kuin se olisi dogma useimmissa nykyisissä genetiikan, biokemian ja solubiologian korkeakoulukirjoissa, ja se on National Cancer Instituten tukipilari todetessaan, että " syöpä on geneettinen sairaus – eli sen aiheuttavat muutokset geeneissä, jotka säätelevät solujemme toimintaa, erityisesti niiden kasvua ja jakautumista "

Vaihtoehtona somaattisten mutaatioiden teorialle on olemassa uusia todisteita, jotka viittaavat siihen, että syöpä on ensisijaisesti mitokondriaalinen aineenvaihduntasairaus (Seyfried ja Shelton, 2010 Syöpä aineenvaihduntasairaudena. Nutr. Metab. Lond. 7:7. 10.1186/1743-7075-7-7  ; Hu Y., Lu W., Chen G., Wang P., Chen Z., Zhou Y., ym. 2012. K-ras(G12V):n transformaatio johtaa mitokondrioiden toimintahäiriöön ja aineenvaihdunnan muuttumiseen oksidatiivisesta fosforylaatiosta glykolyysiin. Cell Res. 22, 399–412. 10.1038/cr.2011.145  ; Verschoor ML, Ungard R., Harbottle A., Jakupciak JP, Parr RL, Singh G. (2013). Mitokondriot ja syöpä: menneisyys, nykyisyys ja tulevaisuus. Biomed Res. Int 2013:612369. 10.1155/2013/612369  ; Seyfried TN, Flores RE, Poff AM, D'agostino DP (2014). Syöpä aineenvaihduntasairautena: vaikutukset uusiin hoitomuotoihin. Carcinogenesis 35, 515–527. 10.1093/carcin/bgt480). Hengitysvajaus on Warburgin teorian mukaan syövän alkuperä. Kaikki muut taudin fenotyypit, mukaan lukien somaattiset mutaatiot, johtuvat joko suoraan tai epäsuorasti riittämättömästä hengitystiheydestä (Warburg O. (1956a). Syöpäsolujen alkuperästä. Science 123, 309–314. 10.1126/science.123.3191.309  ; Seyfried TN (2012a). Syöpä aineenvaihduntasairaudena: syövän alkuperästä, hoidosta ja ehkäisystä. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons; Seyfried TN, Flores RE, Poff AM, D'agostino DP (2014). Syöpä aineenvaihduntasairautena: vaikutukset uusiin hoitomuotoihin. Carcinogenesis 35, 515–527. 10.1093/carcin/bgt480). 

Warburgin aineenvaihduntateoria oli myös linjassa C. D. Darlingtonin ja muiden käsitysten kanssa, jotka osoittivat syövän olevan suurelta osin sytoplasminen mitokondriosairaus (Woods MW, Du Buy HG (1945). Sytoplasmiset sairaudet ja syöpä. Science 102, 591–593. 10.1126/science.102.2658.591; Darlington CD (1948). Syövän alkuperän plasmageeniteoria. Br. J. Cancer 2, 118–126. 10.1038/bjc.1948.17). Somaattisten mutaatioiden teorian kannattajat pitävät kuitenkin kasvainsolujen epänormaalia energiametaboliaa vain yhtenä fenotyyppinä, jota " ohjelmoivat proliferaatiota indusoivat onkogeenit ja vialliset kasvainsuppressorigeenit " (Hanahan D., Weinberg RA (2011). Syövän tunnusmerkit: seuraava sukupolvi. Cell 144, 646–674. 10.1016/j.cell.2011.02.013). Somaattisten mutaatioiden teorian ylivoimaisen hyväksynnän valossa olisi hyvä tarkastella uudelleen ydinsiirtokokeista saatuja tietoja, jotka ovat ristiriidassa somaattisten mutaatioiden teorian kanssa.

Ydinsiirtokokeiden tarkoituksena on selvittää, voiko somaattisten solujen genomi ohjata normaalia kehitystä (Gurdon ja Wilmut, 2011). Samantyyppisiä kokeita voidaan käyttää myös syövän somaattisten mutaatioiden teorian testaamiseen. Jos tuman somaattiset mutaatiot ovat syöpäsolujen alkuperä, niin syövän tunnusomaisen fenotyypin, dysreguloidun solujen lisääntymisen , tulisi ilmetä kasvaintuman siirron jälkeen normaaliin solun sytoplasmaan. Toisin sanoen, kasvainsolun tuman somaattisten mutaatioiden tulisi määrittää epänormaalin solukasvun kasvaimia aiheuttava fenotyyppi. Toisaalta, jos mitokondrioiden toimintahäiriö on syöpäsolujen alkuperä, niin kasvaimia aiheuttavan fenotyypin tulisi seurata solun mitokondrioiden tyyppiä. Toisin sanoen, ei-syöpäsolujen mitokondrioiden tulisi estää kasvainten muodostumista, kun taas kasvainsolujen mitokondrioiden tulisi tehostaa kasvainten muodostumista riippumatta siitä, onko läsnä oleva tuma normaalista solusta vai kasvainsolusta. Siksi olisi tärkeää ottaa huomioon tuma-sytoplasmasiirtotutkimusten tulokset, kuten aiemmin kuvailin (Seyfried, 2012d ).

Otto Heinrich Warburg ja aneenvaihduntasairaudet 

Otto Warburg.

Fysiologi, lääkäri ja Nobel -palkittu Otto Heinrich Warburg (s. 8.10.1883 Freiburg im Breisgau, Saksa ja k. 1.8.1970 Berliini, Länsi-Saksa) toimi ratsuväkirykmentin upseerina ensimmäisessä maailmansodassa, jonka vuoksi hänelle myönnettiin Rautaristi urheudesta. Otto Warburg syntyi vuonna 1883 Freiburgissa lähellä Sveitsin rajaa. Hänen isänsä, Emil Gabriel Warburg (s. 9.3.1846 Altona, Holsteinin herttuakunta ja k. 28.7.1931 Bayreuth, Weimarin tasavalta) oli fyysikko ja fysiikan professori Strasburgin, Freiburgin ja Berliinin yliopistoissa. Äiti oli pankkiirisuvusta ja Badenista lähtöisin oleva Elisabeth Warburg (o.s. Gärtner, s. 11.2.1861). Perheeseen kuului Oton lisäksi kolme muuta lasta. Isän vanhemmat olivat ortodoksijuutalaisia, mutta Emil-isä kääntyi protestanttiseen uskoon aikuisiällään.

Emil Warburg.

Otto Warburg opiskeli kemiaa Nobel -palkitus kemistin, Hermann Emil Louis Fischerin (s. 9.10.1852 Euskirchen, Preussi ja k. 15.7.1919 Berliini, Saksa) johdolla ja hän suoritti kemian tohtorin tutkinnon vuonna 1906 Berliinissä. Hän jatkoi vielä opiskelujaan Leipzigistä kotoisin olleen sisätautilääkäri ja fysiologi Ludolf von Krehlin (s. Albrecht Ludolf Krehl, 26.12.1861 ja k. 26.5.1937) ohjauksessa ja suoritti vuonna 1911 lääketieteen tohtorin tutkinnon Heidelbergissä. Otto Warburg työskenteli vuosina 1908-1914 Napolin meribiologisella asemalla Italian Napolissa tutkimuksia tehden. Myöhempinäkin vuosinaan hän palasi tälle meribiologiselle asemalle ja hän säilytti elinikäisen ystävyyden aseman johtaja Felix Anton Dohrnin (s. 29.12.1840 Stettin, Pommeri, Preussi ja k. 26.9.1909 München) perheen kanssa.

Dohrnin perhe. Anton, Maria ja heidän neljä poikaansa Boguslaw, Wolfgang, Harald ja Reinhard.

Otto Warburg ratsasti koko ikänsä ja hän palveli upseerina eliittiratsuväessä (ulaanit) rintamalla ensimmäisen maailmansodan aikana. Ensimmäisen maailmansodan lopussa – kun sodan lopputulos oli jo selvillä – Albert Einstein (s. 14.3.1879 Ulm, Saksan keisarikunta ja k. 18.4.1955 Princeton, Nnew Jersey, Yhdysvallat), joka oli Otto Warburgin isän Emilin ystävä, kirjoitti Otto Watburgille kirjeen ja pyysi tätä lähtemään armeijasta ja palaamaan akateemiseen maailmaan, sillä hänen kykyjensä menettäminen olisi ollut maailmalle suuri tragedia. Albert Einsteinista ja Otto Warburgista tuli myöhemmin hyviä ystäviä ja Albert Einsteinin fysiikan tutkimuksilla oli suuri vaikutus Otto Warburgin biokemialliseen tutkimukseen.

Napolin meribiologisella asemalla työskennellessään Otto Warbueg tutki merisiilien munien hapenkulutusta hedelmöityksen jälkeen ja hän osoitti, että hengitystiheys kasvaa jopa kuusinkertaiseksi hedelmöityksen jälkeen. Watburgin tekemät kokeet osoittivat, että rauta (ferro) on välttämätöntä toukkavaiheen kehitykselle. Otto Warburg nimitettiin professoriksi vuonna 1918 Kaiser Wilhelm -biologian instituuttiin Berliiniin, Dahlemiin. Hänet nimitettiin vuoteen 1913 mennessä Kaiser Wilhelm -solufysiologian instituutin johtajaksi. Instituutti perustettiin edellisenä vuonna Rockefeller -säätiön lahjoitusvaroilla Kaiser Wilhelm Gesellschaftille, joka myöhemmin vuodesta 1948 toimi Max Planck -seuran nimellä.

George Wald.

Otto Warburg tutki kasvainten aineenvaihduntaa sekä solujen – erityisesti syöpäsolujen – hengitystä ja hänelle myönnettiin vuonna 1931 Nobelin fysiologian palkinto ”hengitysentsyymin luonteen ja vaikutustavan löytämisestä”. Otto Warburg havaitsi erityisesti, että eläinten kasvaimet tuottavat suuria määriä maitohappoa. Nobelin -palkinto myönnettiin sen jälkeen, kun hän oli saanut 46 ehdokkuutta yhdeksän vuoden aikana vuodesta 1923 lähtien. Nobelin fysiologian ja lääketieteen palkinnolla palkittu George Wald (s. 18.11.1906 New York, Yhdysvllat ja k. 12.4.1997 Cambridge, Massachusetts, Yhdysvallat) – joka suoritti eläintieteen tohtorin tutkinnon Columbian yliopistossa – sai Yhdysvaltain kansalliselta tutkimusneuvostolta apurahan opiskeluun Otto Warburgin johdolla. Työskennellessään Otto Warburgin kanssa vuosina 1932-1933 George Wald löysi A-vitamiinin verkkokalvolta.

Kun natsit Saksassa nousivat 1930-luvulla valtaan, juutalaista syntyperää olevat ihmiset pakotettiin pois omista ammateistaan; natsit tekivät joskus myös harvinaisia poikkeuksia tästä käytännöstä. Otto Warburgilla oli protestanttinen äiti ja juutalaista syntyperää oleva isä, joka tosin kyllä kääntyi protestantiksi hänkin. Vuoden 1935 valtakunnanlain (Reichsbürgergesetz) mukaan Otto Warburgin katsottiin olevan ”puolijuutalainen”, jota kutsuttiin nimellä Halbjude tai Mischling (sekarotuinen, puolirotuinen). Otto Warburgilla oli myös toinen riski jäädä natsien homoseksuaalisuuden vastaisen politiikan kiinni suhteestaan Jakob Heissin kanssa. Jakob Heiss toimi vuodesta 1918 alkaen eri tehtävissä Otto Warburgin henkilökohtaisena avustajana, sihteerinä sekä hallintoassistenttina. Pari asui yhdessä hienossa huvilassa Dahlemissa, Berliinissä.

Otto Warburgin rakennuttama huvila Dahlemissa.

Otti Warburgilta natsihallinto kielsi opetustyön, mutta hän sai jatkaa tutkimustyötään. Natsihallintoa kritisoivien lausuntojensa vuoksi Otto Warburg menetti virkansa lyhyeksi hetkeksi vuonna 1941, mutta vain muutamassa viikossa Adolf Hitlerin (s. 20.4.1889 Braunau am Inn, Itävalta-Unkari ja k. 30.4.1945 Berliini, Saksa) kanslerinviraston henkilökohtaisesta määräyksestä Warburg sai jatkaa tutkimustyötään. Hermann Wilhelm Göring (s. 12.1.1893 Rosenheim, Saksa ja k. 15.10.1946 Nürnberg, Saksa) junaili suhuvasti Otto Warburgin luokittelun neljännesjuutalaiseksi. Otto Warburg esitti syyskuussa 1942 virallisen pyynnön saada tasavertainen asema (Gleichstellung) saksan arjalaisten kanssa, ja pyyntöön myös suostuttiin.

Natsit sallivat Otto Warburgin työskentelyn, sillä hän keskittyi tutkimaan aineenvaihduntaa ja syöpää. Adolf Hitlerillä oli pakkomielle syövästä, koska hän oli menettänyt oman äitinsä rintasyöpään ja nuorena. Lopulta hyvin ratkaiseva tekijä oli Otto Watburgin ansiokas asepalvelus ensimmäisen maailmansodan aikana; sillä asepalveluksella juutalaisia veteraaneja oli ennekin vapautettu Nürbergin lakien edellyttämästä kansalaisuuden menetyksestä. Otto Warburgin germaaninen fysiogenomia on hyvinkin voinut painaa hänen edukseen, koska Adolf Hitlerin kanslerin tiedetään ottaneen huomioon Otto Warburgin silmien värin ja kasvojen muodon arvioidessaan aryanisaatiohakemuksia.

Birgit Vennesland.

Otto Warburg oli avoimen eri mieltä natsihallinnon kanssa monista asioista ja hän kieltäytyi natsien tervehdyksestä, jopa siinä määrin, että hän oli suuressa vaarassa joutua upseereiden kostotoimien kohteeksi. Historiankirjoittajat ovat myöhemmin ihmetelleet, miksi Otto Warburg jäi Saksaan natsien alaisuuteen. Warburgin oma itsekkyys on voinut johtaa hänet aliarvoimaan natsien aiheuttaman mahdollisen uhan. Sam Apple on muiden mukana arvellut, että Warburg ei kuvitellut, kuinka pahaksi tilanne Saksassa voisi mennä. Jotkut ovat taas esittäeet, että Otto Warburg oli tyystin omistautunut työlleen, ettei hän piitannut Saksaan jäämisestä. Norjalaisamerikkalainen biokemisti Birgit Vennesland (s. 17.11.1913 Kristiansand ja k. 15.10.2001), josta tuli solufysiologian instituutin johtaja Läni-Berliinissä vuonna 1968, kertoi mielenkiintoisen anekdootin. Hän kertoi, että Otto Warburg neuvoi emotionaalisista vaikeuksista kärsivälle tuttavalleen: ”Käske hänen olla ajattelematta mitään muuta kuin tiedettä – ei mitään muuta – vain tiedettä.”

Otto Warburg siirsi vuonna 1943 laboratorionsa Liebenburgin kylään Berliinin laidalle välttääkseen jatkuvat ilmapommitukset kaupungissa. Rockefeller -säätiö oli halukas jatkamaan Warburgin työn rahoitusta, jos hän vain muuttaisi pois Saksasta. Toisen maailmansodan päätyttyä Otto Warburg tiedusteli mahdollisuutta muuttaa Yhdysvaltoihin, mutta tuolloin hänet torjuttiin. Kolme Otto Warburgin laboratoriossa työskennellyttä tiedemiestä – mukaan lukien saksalaisenglantilainen biologi, lääkäri ja biokemisti Sir Hans Adolf Krebs (s. 25.8.1900 Hildesheim, Hannoverin maakunta, Preussi ja k. 22.11.1981 Oxford, Englanti) – voittivat myöhemmin Nobelin palkinnon. Muiden löytöjensä ohella Krebsille annettiin kunnia sitruunahappokierron (tai Szent-Györgyi-Krebs-kierron) tunnistamisesta.

Sir Hans Adolf Krebs.

Unkarilainen biokemisti ja vuonna 1937 Nobelin fysiologian ja lääketieteen palkinnon saaja Albert Imre Szent-Györgyi (s. 16.9.1893 Budapest, Itävalta-Unkari ja k. 22.10.1986 Woods Hoke, Massachusetts, Yhdysvallat) nimitti vuonna 1944 Otto Warburgin toiseksi Nobelin -palkinnon saajaksi työstään nikotiiniamidin, käymiseen liittyvän mekanismin ja entsyymien, sekä flaviinin (keltaisissa entsyymeissä) löytämisen parissa. Albert Szent-Györgyi muistetaan muun muassa ensimmäisenä C-vitamiinin eristäjänä. Vuonna 1937 Adolf Hitlerin hallinto antoi asetuksen, joka kielsi saksalaisia vastaanottamasta Nobel -palkintoja. Otto Warburgin yhdistetty työ kasvifysiologian, soluaineenvaihdunnan sekä onkologian parissa teki hänestä merkittävän henkilön systeemibiologian myöhemmässä kehityksessä. Warburg työskenteli yhdysvaltalaisen biokemistin, lääketieteen ja syöpätutkija Dean Turner Burkin (s. 21.3.1904 Oakland, Kalifornia, Yhdysvallat ja k. 6.10.1988 Washington, DC, Yhdysvallat) kanssa fotosynteesin kvanttisaannon parissa.

 Hillel Tokazier (25. osa)

Hillel Tokazier.

Saaristolaiselämä toi kaupunkilaispoika Hillel Tokazierille kosolti uusia elämyksiä. Vähitellen hän tutustui kalastuksen nikseihin ja hänestä kasvoi innokas haukien pyydystäjä. Vain kalan päästäminen hengiltä tuntui hänestä vaikeammalta; puukalikalla kalan tappaminen ei ottanut onnistuakseen, jolloin vaimo huudahti lyömään kovempaa. Onneksi kalojen paisto sujui huomattavasti helpommin. Maaseudulla nikkarointitaidoista olisi ollut aina käyttöä, mutta puutöissä Hillel Tokazier keskittyi ainoastaa puiden pilkkomiseen antaen vaimonsa kätevämpänä hoitaa muut enemmän taitoa vaativat tehtävät.

Saaristolaista Hillel Tokazierista ei varsinaisesti koskaan tullut, mutta meri-ilmasto rikastutti hänen luovuuttaan musiikillisesti. Hän nautti paljon aavasta merestä ja hän saattoi istua tunteja vain katsellen merta rantakalliolta. Kaupunkiin taas palattuaan hänen pianonsoittonsa tuntui jälleen saaneen aivan uutta potkua. Avioparin elämä kaupungissa muuttui, kun Johanna avasi oman lahjatavaraliikkeen. He ostivat myös vuonna 2000 Helsingin Punavuoresta isomman asunnon, johon Hillel Tokazierkin sai oman työhuoneen Yamaha-flyygelilleen. Asunnon remontoitiin kului rahaa kovin, mutta lopputuloskin oli mainio ja hyvin käytännöllinen. Johanna lopetti kuitenkin pian lahjaliikkeensä ja hän kiinnostui luontaistuotteista, joiden verkostomarkkinointiin hän keskittyikin. Tämän lisäksi hän teki edelleen puutarhatöitä sukulaistensa puutarhoissa Tammisaaressa.

Johanna-vaimo rikastutti Hillel Tokazierin elämää tuomalla siihen paljon opiskelemaansa taidehistoriaa; yhteisillä ulkomaanmatkoilla hän opetti aviomiehelleen kuvataiteen saloja perusteellisesti. Näin tulivat tutuiksi muun muassa Joan Miró i Ferrá (s. 20.4.1893 Barcelona, Espanja ja k. 25.12.1983 Palma de Mallorca, Espanja), Henri Émile Benoīt Matisse (s. 31.12.1869 Le Cateau-Cambrésis, Nord, Ranska ja k. 3.11.1954 Nizza, Alpes-Maritimes, Ranska), Vincent Willem van Gogh (s. 30.3.1853 Zundert, Pohjois-Brabant, Alankomaat ja k. 29.7.1890 Auvers-sur-Oise, Val-d’Oise, Ranska), Fernand Leger (s. 4.2.1881 Argentan, Ome, Ranska ja k. 17.8.1955 Gif-sur-Yvette, Essonne, Ranska) ja Henri de Toulouse-Lautrec (s. 24.11.1864 Albi, Tarn, Ranska ja k. 9.9.1901 Château Malromé, Saint-André-du-Bois, Gironde, Ranska). Seuraus tästä oli, että Hillel Tokazier innostui kuvataiteista niin kovin, että hän alkoi käydä taidenäyttelyissä itsekseen.

Omaan työhuoneeseensa Hillel Tokazier rakensi musiikin äänityksiä varten studion Cubase -äänitysohjelman varaan; hän opiskeli asiantuntijan ohjauksessa laitteiston käytön. Vuoden päivät hän jaksoi työstää ja käsitellä koneella musiikkia, kunnes hän kyllästyi ja palasi perinteisempään musiikkimaailmaan. Aito ja oma soittaminen flyygelin ääressä oli hänelle kuitenkin luontevampi tapa luoda musiikkitunnelmia. Työhuoneessaan Hillel Tokazier antoi myös muutamille nuorille pianotunteja.

Buster Keaton.

Aivan uutena aluevaltauksena Hillel Tokazier alkoi 2000-luvun alussa säestää mykkäelokuvia. Hänet kutsuttiin säestämään ensin Forssan mykkäelokuvafestivaaleille sekä Espoo Ciné -elokuvajuhlille. Hän on sittemmin soittanut pianoa Forssan mykkäelokuvafestivaaleilla useita kertoja. Alkuun hänen säestämät mykkäelokuvat olivat komedioita, kuten Majakka ja perävaunu, Ohukainen ja Paksukainen, Charles Chaplinin, Buster Keatonin ja Harold Lloydin elokuvia. Näissä elokuvissa pärjäsi improvisoidulla musiikilla. Myöhemmin tuli tehtäväksi useita pitkiä elokuvia, kuten Oopperan kummitus sekä joitakin merirosvoelokuvia, joiden säestämiseen täytyi valmistautua huolellisemmin. Näissä jälkimmäisissä tapauksissa Hillel Tokazier teki elokuvasta itselleen tarkat muistiinpanot, jonka mukaan laati elokuvan säestyksen. Toisinaan kävi kuitenkin niin, että pianistin heikko pianovalo syystä tai toisesta sammui, joten käsikirjoituksen lukeminenkin loppui ja loppu elokuvan säestys täytyi tehdä täysin improvisointiin perustuen.

Charles Chaplin.

Hillel Tokazierille improvisaatio oli tuttua jo hänen lapsuudestaan saakka; improvisoidessaan hän antaa tajuntansa virrata vapaasti ja hän ottaa ikäänkuin kaikki keinot käyttöönsä. Impulsseja hän saa elokuvan kohtauksen yksittäisistä kuvista, ihmishahmoista, erilaisista tunteista ja jopa jonkun hahmon kävelyrytmistä. Välillä hänen soitto voi suurieleistä, jolloin hän käyttää käsiään näyttävästi. Toisinaan hän otti säestäessään huuliharppunsa käyttöön, joskus ostamiaan torvia, pillejä tai erilaisia lyömäsoittimia. Elokuvan väliajalla hän saattoi yleisölle kertoa, kuinka säestystorkesterit otettiin elokuviin ja millaisia ääniefektejä elokuvissa on käytetty.

Marraskuussa 1999 Hillel Tokazier piti 30-vuotistaiteilijajuhlakonsertin Helsingin Savoy-teatterissa. Konsertissa olivat omalla esityksillään mukana taiteilijat, kuten Lasse Mårtenson, Pekka Helin, Eero ja Jussi & The Boys, Marion Rung ja André Zweig. Konsertin musiikki oli monipuolista rockista aina juutalaiseen musiikkiin saakka. Savoy-teatterin sali oli loppuunmyyty ja konsertin tuotti Niklas Rosström, joka osasi taitavasti markkinoinnin.

Matti Laipio.

Savoy-teatterissa Hillel Tokazier konsertoi seuraavan kerran vuonna 2002. Konsertin teema oli Rokista etnorytmeihin ja tämän konsertin Hillel Tokazier tuotti itse yhdessä musiikkitoimittaja, levytuottaja ja tietokirjailija Matti Laipion (s. 25.2.1944 Helsinki) kanssa. Suomen Jazzliitto palkitsi Matti Laipion vuonna 2020 elämäntyöstä Andania -palkinnolla. Palkinnon perusteluissa todettiin hänen tehneen jazzmusiikin eri vaiheita tunnetuksi varsinkin toimittajana ja kirjailijana. Matti Laipiolla on ollut samoin merkittävä rooli Jazzliiton puheenjohtajana ja hallituksen jäsenenä 1970- ja 1990-luvuilla. Vanhemmat jazzharrastajat saattavat muistaa Matti Laipion yhtenä ”jazzin äänistä” Ylen radio-ohjelmissa. Tässä Savoyn -konsertissa oli yleisölle tarjolla mykkäelokuvamusiikkia, tanssiesityksiä, monipuolista estradiviihdettä sekä parhaita paloja tulossa olevalta Lauluja elämästä -levyltä. Konsertin vierailijoina olivat sopraanolaulajatar Angelika Klas ja Doina Klezmer -yhtye. Myös Hillel Tokazierin sisar Ruotsista miehensä kanssa saapui täyteen teatterisaliin konserttia kuuntelemaan.

Laura Garam.

Vuonna 2004 Hillel Tokazier kiersi Suomea laajasti soittamassa omaa musiikkiaan. Koulukonserteissa hän esitti ohjelman Pianon rooli kevyessä musiikissa ja lukioissa hän esitti paljon etnistä juutalaista musiikkiperinnettä, kuten klezmermusiikkia. Rhythm & Roots -konsertti oli vuorossa vuonna 2005. Konsertin vierailevana solistina lauloi Laura Garam jazzia sekä juutalaismusiikkia. Hillel Tokazier lauloi omia kappaleitaan ja orkesteri esitti myös hupailun piiroselokuvien maailmasta.

Eero Raittisen kanssa Hillel Tokazier esitti maaliskuussa 2007 Good Rockin’ Tonight -konsertin. Konsertissa esiintyivät heidän lisäkseen rocklegenda Rock Ragge ja kitaristi Red Hot Max Ruotsista. Tämän konsertin yhteydessä vuonna 1976 tallennettu Eero Raittisen ja Hillel Tokazierin LP-levy Good Rockin’ Tonight julkaistiin uudelleen CD -levynä. Jokaisessa Hillel Tokazierin konsertissa soitti orkesteri, jonka hän oli koonnut muusikkoystävistään, kuten Jari ”Kepa” Kettunen (s. 3.5.1962), Kaarle Mannila, Hannu Rantanen (s. 1962), Antero Jakoila, Ykä Putkinen, Jari Antero "Heinä” Nieminen (s. 1962), Bruno Korpela, Markku Luuppala ja Mervi Multamäki (ent. Hiltunen, s. 1963).

Hannu Rantanen ja Jari "Kepa" Kettunen.

Vuosinan 2005-2007 hän piti Helsingin Lilla Teaternissa neljän konsertin sarjan, kun teatterinjohtaja Pekka Strang halusi laajentaa teatterinsa tarjontaa. Näissä konserteissa oli tarjolla ensin klezmeriä ja juutalaista musiikkia, sen jälkeen mykkäelokuvamusiikkia orkesterin kanssa soitttuna ja elokuvien kanssa sekä kaksi Good Rockin’ Tonight -iltaa. Kaikki neljä konserttia olivat loppuunmyytyjä Lilla Teaternissa. Hillel Tokazier järjesti Lilla Teaternissa vuonna 2008 konsertin Hillel med vänner – klezmer och mycket mer. Konsertti tarjosi läpileikkauksen juutalaisesta musiikista. Konsertti toteutettiin orkesterin kanssa ja mukana oli viisi nuorta naissolistia. Konsertti oli kaikkiaan suuri ponnistus, joka kyllä herätti myös hyvin laajaa huomiota jopa televisiotuottajissa. Kun lopulta televisiolähetystä päästiin suunnittelemaan, havaittiin, että televisiointi tulisi liian kalliiksi ja laulusolistitkin olivat jo toisaalla. Hillel Tokazier oli kovin pettynyt, kun konsertin televisioinnista ei tullut mitään.

Kesällä 2008 Hillel Tokazier teki onnistuneen konserttikiertueen Eero Raittisen yhtyeen kanssa. Hänellä oli sen jälkeen perhe- ja lähipiirissä ihmissuhdeongelmia, jotka rasittivat hänen mieltään päivittäin. Hän koetti olla monin tavoin avuksi ja ratkoa ongelmia, mutta hän ei onnistunut toimimaan toisia tyydyttävin tavoin. Ongelmista oli seurauksena mitätöintiä sekä hylätyksi tulemisen tunnetta. Kohtuuttomuudet saivat hänet surulliseksi ja ahdistuneeksi. Sen jälkeen alkoi hänen sairastelunsa; myöhemmin hän on miettinyt, että fyysiset vaivat olivat ainakin osin psykosomaattisia vaivoja, jotka vain pahenivat stressin kasvaessa. Ensimmäisenä vaivana hänellä oli polvi, joka kyllä leikattiin. Operaation jälkeen polveen jäi hermopaine ja hermokivut, mutta hän kärsi myös vakavasta unettomuudesta.