Валерий Чолаков - Нобелевские премии. Ученые и открытия

• Название: Нобелевские премии. Ученые и открытия
• Автор: Валерий Чолаков
• Издательство: Мир
• Жанр: Научпоп
• Год: 1987

Книга болгарского историка науки Валерия Чолакова рассказывает о выдающихся открытиях в естествознании (физике, химии, биологии, медицине), авторы которых были удостоены Нобелевской премии. Учрежденная в начале нынешнего века, эта премия откосится к числу самых почетных и авторитетных международных наград, и ее присуждение, безусловно, отмечает значительные вехи в истории мировой науки нашего столетия.

Адресована широкому кругу читателей, интересующихся историей науки и ее достижениями.

---

70-е годы ознаменовались новыми успехами в иммунологии, что выдвинуло ее в число самых современных наук. В Каролинский институт поступали все новые предложения о награждении ученых, работающих в этой области. Такое предложение, в частности, было выдвинуто в 1979 г., но общее собрание экспертов отклонило предварительное решение Нобелевского комитета, присудив премию по физиологии и медицине двум физикам — создателям компьютерного томографа. Однако в следующем, 1980 г. премия была присуждена трем ученом, работавшим в области иммуногенетики.

Один из лауреатов, Джордж Дэвис Снелл, был уже в почтенном возрасте — 77 лет. Более трех десятилетий он проработал в лаборатории Джексона в Бар-Харборе и в 40-е годы был в числе создателей иммуногенетики. Работая с чистыми линиями мышей, он первым сформулировал пять основных генетических законов совместимости, тканей: пересадка, возможна в пределах одари линии, а осуществлённая между животными различных линий, она оканчивается неудачей; возможна пересадка от родительских, линий, но пересадка от родительских линий довольно далеких поколений редко приводит к успеху; гибриды первого поколения не отторгают тканей, пересаженных от второго и последующих гибридных поколений. С генетической точки зрения эти закономерности означают, что самые незначительные генетические различия между донором и реципиентом ведут к отторжению инородного материала.

На основании этих исследований Снелл пришел к выводу, что за реакцию несовместимости отвечает группа генов, локализованных в так называемых Н-системах (от латинского «гистосовместимость», т. е. тканевая совместимость). Известно 14 таких систем генов, причем система, условно обозначаемая «Н-2», играет ведущую роль в отторжении чужой ткани при пересадке. Детальные исследования показали исключительно сложную генетическую структуру этих систем. Так, система H-2 включает около 500 генов, которые не только контролируют отторжение чужой ткани, но и регулируют различные иммунные реакции. Исследования проблемы несовместимости тканей на мышах стимулировали проведение подобных исследований и на человеке. Одним, из пионеров в этой области был Жан Доссе из клиники Сан Луи в Париже, один из 40 французских академиков.

В 1958 г., исследуя сыворотку крови пациентов, которым многократно переливали чужую кровь, Доссе обнаружил новую систему антигенов, связанных с лейкоцитами, он установил ее генетическое разнообразие и показал доминирующее участие генов этой системы в реакциях несовместимости при трансплантации. Впоследствии эти антигены были объединены в систему HLA (аббревиатура от английского Human Leucocytes Antigens — человеческие лейкоцитные антигены).

С.этого интересного открытия начались исследования, которые в конце концов позволили распределять (подобно, донорам крови) доноров тканей и органов по группам, что значительно повысило возможности трансплантологов. В новое направление науки включились десятки известных ученых всего мира. Выяснилось, в частности, что система HLA является аналогом системы Н-2 у мышей. Это еще один пример того, как чистая наука приносит важный практический результат. «Мышиная модель» способствовала быстрому развитию иммуногенетики человека, и результаты лабораторных исследований нашли вскоре широкое практическое применение.

Исследованием систем генов, играющих столь важную роль в регулировании иммунных процессов, в 60— 70-е годы занялась также большая группа ученых, возглавляемая Барухом Бенацеррафом, профессором патологии Гарвардского университета. Этот ученый, родившийся в Каракасе (Венесуэла), был избран в июле 1980 г. президентом Международного союза иммунологов.

В конце 60-х годов Бенацерраф с сотрудниками изучал генетический механизм иммунной реакции организма. То, что эта реакция обусловлена действием генетических факторов, ученым было известно давно, однако лишь в 60-е годы благодаря успехам генетиков, которые усовершенствовали метод работы с чистыми линиями, и иммунохимиков, синтезировавших белковые антигены, эта область иммунологии получила дальнейшее развитие. Строго контролируя условия, исследователи могли теперь изучать иммунные реакции конкретных генов, выяснилось, что каждый организм имеет уникальный набор генов, входящих в систему гистосовместимости, чем и определяется его строго индивидуальная реакция на инородные вещества. Это открытие имело важное практическое значение, ибо ученые поняли, что при профилактической вакцинации необходимо учитывать индивидуальную специфику организма.

Впоследствии Бенацерраф и возглавляемый им коллектив иммунологов уточнили роль систем Н-2 и HLA в развитии иммунной реакции, подтвердилось, что они регулируют иммунологические процессы в организме, отторжение трансплантатов, автоиммунные расстройства, реакцию на вакцинацию, возникновение раковых патологий и иммунодефицитных состояний.

Многие серьезные заболевания, с которыми медицина пока еще не в состоянии справиться, имеют иммунную основу. Развитие иммуногенетики дает возможность путем сочетания методов генной и иммунной инженерии воздействовать на иммунитет в самой его основе, заменяя дефектные гены и создавая новые популяции защитных клеток, способных бороться с пагубным для организма воздействием. Эти возможности были заложены работами Джорджа Снелла, Жана Доссе и Баруха Бенацеррафа — лауреатов Нобелевской премии по физиологии и медицине за 1980 г.

В 1955 г. датский исследователь, родившийся в Англии, Нильс Ерне разработал новый теоретический метод, который обеспечивал огромное разнообразие антител, защищающих организм от инородных клеток и молекул. В своей так называемой клонально-селекционной теории (селекционной гипотезе образования антител) он постулировал, что каждая иммунная клетка (лимфоцит) несет информацию, необходимую для образования специфического антитела. В процессе иммунной реакции клетки, производящие соответствующие антитела, усиленно делятся, предохраняя тем самым организм от проникновения чужеродных элементов.

Из этих открытий следовало, что если в клеточной культуре вырастить «потомство» лимфоцита, то из него можно выделить специфические вещества, оказывающие сильное терапевтическое воздействие. Было только не. понятно, как реализовать все это на практике.

Лимфоциты весьма чувствительны и быстро погибают в искусственной среде. Но с другой стороны, хорошо известно, что раковые клетки способны размножаться на протяжении неограниченно долгого времени. Это обстоятельство и было использовано аргентинским иммунологом Цезарем Мильштейном, работавшим в Лаборатории молекулярной биологии в Кембридже, и молодым западногерманским исследователем Георгом Келером, также приехавшим в Кембридж. Они смогли добиться слияния лимфоцитов со злокачественными клетками миеломы. Полученные гибридные клетки (или, как их стали называть, гибридомы) могли производить антитела, и в то же время их в изобилии можно было выращивать в искусственной среде.

Это экспериментальное достижение произвело подлинную сенсацию среди иммунологов. Вернулась надежда на возможность терапии посредством строго специфических антител, которые, подобно «магическим пулям», поражают врагов организма. Правда, прошедшее десятилетие несколько охладило энтузиазм, но вместе с тем обнаружилось, что метод получения антител с помощью гибридов (метод гибридом) открывает огромные возможности для диагностики. Как заметил советский иммунолог Г.И. Абелев, этот метод служит своего рода «иммунологическим микроскопом».

За огромное достижение в экспериментальной иммунологии Ц. Мильштейн и Г. Келер были удостоены в 1984 г. Нобелевской премии по физиологии и медицине. По этому поводу английский журнал Nature отметил, что некоторые Нобелевские премии «неизбежны», и вопрос только в том, когда наступит их черед. Вместе с двумя экспериментаторами был награжден и Нильс Ерне, клонально-селекционная теория которого легла в основу техники получения гибридом.

Взаимодействие клеток

Одно из самых темных мест в биологии — это вопрос о взаимодействии клеток между собой и о факторах, управляющих их ростом, развитием и дифференциацией. Ученые исследуют эту проблему еще с прошлого века, когда наметились первые успехи в эмбриологии, но, к сожалению, до сих пор ничего определенного сказать по этому поводу не удалось.

Одним из пионеров в исследовании морфогенеза по праву считается немецкий гистолог Вильгельм Гис. Он выдвинул гипотезу о наличии у зародыша неких органообразующих участков, которые содержат в себе зачатки будущих органов. Более конкретные данные были получены другим немецким ученым — Вильгельмом Ру. Действуя раскаленной иглой на различные участки зародыша, он установил, что для некоторых животных характерна строгая специализация клеток, тогда как у других она не столь сильна и при повреждении определенных участков эмбриона они могут компенсироваться соседними клетками. Плодотворная работа Ру по изучению онтогенеза животных оказала большое влияние на развитие этой области исследований. В первые годы нашего столетия его кандидатуру не раз выдвигали на Нобелевскую премию, но Нобелевский комитет отклонял ее, ссылаясь на давность открытий ученого.