РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Нобель-2015: «простые» болезни, превращение нейтрино и восстановление ДНК

Вот уже 115 лет вся научная общественность с нетерпением ждет начала октября. В первый понедельник, вторник и среду этого месяца Нобелевский комитет объявляет на пяти языках, которые знал Альфред Нобель, новых лауреатов самой престижной научной премии.
Тэги:
Нобель-2015: «простые» болезни, превращение нейтрино и восстановление ДНК

Физиология или медицина

В этом году премия по физиологии или медицине стала по-настоящему медицинской. Настоящая классика, никаких молекулярно-биологических механизмов — сплошные лекарства. Старые добрые лекарства, спасающие миллионы жизней. Нет, это не преувеличение, а скорее даже преуменьшение. Премию на сей раз вручили за борьбу с заболеваниями, которые ежегодно уносят множество жизней. И уносили бы гораздо больше, если бы не наши герои: Уильям Кэмпбелл из США, Сатоси Омура из Японии и Ту Юю из Китая.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Гельминты, ивермектин и поле для гольфа. История первой части премии начинается в 1970-х, когда Сатоси Омура после стажировки в Европе и возвращения в Японию начал работать руководителем Группы по исследованию антибиотиков Института Китасао в Токио. К тому времени у Омуры было настолько хорошее финансирование, что он смог отправиться в небольшое путешествие по Японии — искать почвенные микроорганизмы, из которых «что-нибудь да выделится». Изначально Омура надеялся найти антибиотики, но на поле для гольфа в городе Ито (и нигде более в мире!) обнаружился микроорганизм Streptomyces avermitili, действующее вещество которого выделили в лаборатории второго лауреата — Уильяма Кэмпбелла. Оказалось, что оно действует не на бактерии, а на круглых червей, то есть обладает антигельминтной активностью, — и неизвестно, что важнее: антибиотик или средство против возбудителей таких заболеваний, как слоновая болезнь, стронгилоидоз или речная слепота, убивающих и калечащих миллионы людей в Азии и Африке.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Вещество назвали авермектином, а чуть позже Кэмпбелл создал на его основе более эффективный препарат ивермектин, который уже в 1981 году был запущен в производство. Конечно, важно, что Кэмпбелл работал не абы где, а в фармацевтической компании Merck и имел достаточное влияние, чтобы убедить начать работы по препарату. Сколько людей удалось спасти благодаря труду этих двух человек? Вот простая статистика: в 1970-х от речной слепоты страдало 18 миллионов, а полмиллиона навсегда потеряли зрение.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Малярия и артемизинин. Это уже четвертая «малярийная премия» по физиологии и медицине. В 1902 году «нобеля» получил британец сэр Рональд Росс, который доказал, что малярию переносят комары. Пять лет спустя француз Шарль Лаверан получил премию за то, что сумел обнаружить возбудителя малярии — и им оказалось простейшее. Еще ровно через два десятка лет австриец Юлиус Вагнер-Яурегг удостоился премии за то, что научился лечить прогрессивный паралич (сифилитическое поражение оболочек головного мозга) заражением малярией. А еще эту премию можно смело называть наградой за внимание к истории медицины. И вот почему.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Препараты против малярии — разной силы и эффективности — были известны достаточно давно. После Второй мировой войны препаратом номер один стал хлорохин. Он появился в 1947 году и поныне применяется — но в первую очередь при аутоиммунных заболеваниях, а не при малярии. Почему так? Дело в том, что малярийный плазмодий слишком быстро выработал устойчивость к этому препарату, и в начале 1960-х встал вопрос о замене. Китаянка Ту Юю работала в Институте традиционной медицины в Пекине и ставила своей целью найти растения, которые помогают при малярии, выделить из них активные вещества, а затем сделать на их основе мощное лекарство.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Против паразитов
Нобелевская премия в области физиологии или медицины в этом году присуждена за открытия лекарств, способных бороться с самыми страшными паразитическими заболеваниями, такими как элефантиаз (слоновая болезнь), речная слепота (онхоцеркоз) и малярия. Эти болезни вызываются различными паразитами, в качестве переносчиков которых выступают комары или мошки. Ареал распространения этих заболеваний показан на карте желтым цветом.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Ту Юю провела скрининг экстрактов 2000 трав, результаты были не очень радужными до тех пор, пока дело не дошло до обыкновенной полыни однолетней, она же Artemisia annua. И вот тут началось странное, а точнее — маловоспроизводимое. Какие-то экстракты не работали, какие-то работали. И тогда Ту Юю обратилась к средневековым источникам. Точнее — к труду великого китайского мудреца Гэ Хуна, жившего в IV веке. Даосская традиция, давшая Гэ Хуну прозвище «Мудрец, объемлющий первозданную красоту», считает его святым и бессмертным. Более всего Гэ Хун известен трудом «Баопу-цзы», эдакой Большой китайской энциклопедией, но написал он и несколько медицинских трактатов.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Так вот, в труде «Рецепты для неотложных случаев» Ту Юю нашла ключевой момент: при получении экстракта полыни для борьбы с малярией нужно использовать холодную воду, а не горячую, как это обычно делается. Оказывается, действующее вещество полыни просто разлагается в горячей воде. Дальнейшее было делом техники. Выделенное действующее вещество получило название артемизинин, в 1980-х наконец-то его начали применять по всему миру. Потом уже сама Ту Юю синтезировала дигидроартемизинин, более стабильный и более эффективный.

Сколько людей удалось спасти благодаря общему труду Ту Юю и Гэ Хуна, подсчитать трудно. Можно утверждать, что интерес к истории медицины помог сохранить жизни нескольким миллионам человек. Или нескольким десяткам миллионов. Или... В общем, в 2013 году артемизиновую противомалярийную терапию получило 392 млн человек. По справедливости премию стоило бы вручить и Гэ Хуну. Конечно, посмертно ее не вручают, но ведь для даосов Гэ Хун бессмертен.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Физика

В этом году Нобелевский комитет решил проигнорировать не только первую, но и вторую часть завещания Альфреда Нобеля. В завещании предлагается вручать премию за открытие или изобретение, во-первых, сделанное в предыдущем году (на это душеприказчики изобретателя перестали обращать внимание еще со времен первой премии, присужденной Вильяму Конраду Рентгену, который открыл свои лучи в 1895 году), а во-вторых, принесшее максимальную пользу человечеству. Действительно, говорить о практической пользе нейтрино придется еще нескоро.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Как и в случае премии «за малярию», премия за открытие нейтрино тоже оказалась далеко не первой. В 1988 году Леон Ледерман, Мелвин Шварц и Джек Стейнбергер получили премию за открытие одной из разновидностей нейтрино — мюонного. В 1995 году, через 40 лет после своего открытия, получил премию Фредерик Райнес, а в 2002 году половину «нобеля» поделили между собой Раймонд Дэвис-младший и Масатоби Косиба за открытие нейтрино, пришедших из космоса (речь шла о солнечных нейтрино). Так за что же дали премию в этом году?

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Неуловимые нейтрино
Нейтрино бывают одного из трех видов — электронные, мюонные и тау-нейтрино, и способны переходить из одного вида в другой. Эти превращения называются нейтринными осцилляциями. Японская обсерватория Super Kamiokande, расположенная на глубине 1000 м в старой цинковой шахте в 180 км от Токио, исследовала мюонные нейтрино, которые в больших количествах рождаются в ходе столкновения космических лучей с верхними слоями земной атмосферы.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Сама по себе частица сначала была придумана Вольфгангом Паули, для того чтобы спасти закон сохранения энергии при бета-распаде. Он предположил, что некую часть энергии уносит слабо взаимодействующая с веществом частица нейтрального заряда. Ее назвали нейтрино, что по-итальянски означает «нейтрончик». При этом изначально подразумевалось, что у нейтрино, как и у фотона, нет массы покоя. Через некоторое время стало понятно, что в Стандартную модель вписывается три частицы — электронное, мюонное и тау-нейтрино. Точнее, каждая из них — это разная суперпозиция трех нейтринных состояний.

А потом начались проблемы. Еще в 1960-х годах физики (получившие премию в 2002 году) начали фиксировать электронные нейтрино, приходящие от Солнца. И достаточно скоро стало понятно, что начинается серьезное расхождение с теорией. Ведь реакции, которые происходят на Солнце, хорошо известны, а стало быть, вполне понятно, сколько нейтрино должно приходить от нашего светила.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Эксперименты, однако, регистрировали где-то треть от того количества нейтрино, которое предсказывали астрофизики. В принципе, теоретическое объяснение этому дал еще в 1957 году итальянский физик Бруно Понтекорво, к тому времени перебравшийся в СССР, и сделал он это задолго до начала регистрации солнечных нейтрино.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Идея такая: поскольку нейтрино — суперпозиция из трех состояний, квантовые эффекты могут постепенно изменить пропорции вкладов — и электронное нейтрино может превратиться, скажем, в тау. Однако из теории следует, что такое превращение возможно только при наличии у нейтрино некоей маленькой массы покоя.

Именно эти осцилляции и открыли... нет, конечно же, не Такааки Кадзита из Японии и Артур Макдональд лично, а возглавляемые ими очень крупные и дорогие эксперименты с большим количеством сотрудников: Super-Kamiokande в Японии и SNO в Канаде. Но, увы, Нобелевская премия не делится более чем на троих, и премию за открытия, сделанные на рубеже тысячелетий, получили эти двое.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

И далеко не факт, что нынешний «нейтринный нобель» — последний. В 2013 году произошло не менее важное открытие: на ледяном детекторе IceCube в Антарктиде обнаружили уже астрофизические нейтрино — то есть те нейтрино, которые пришли не из нашей Солнечной системы.

Химия

В последние годы «нобелевские» понедельник и среда сильно перемешались: премия по химии и премия по физиологии или медицине — это подчас близнецы-братья, иногда лауреатов одного года можно было бы поменять местами — и никто бы этого не заметил.

Такое «смешение жанров» закономерно. Потому что наука во времена Нобеля и в наше время — это совершенно разные науки. Пожалуй, сейчас уместнее было бы награждать не за физиологию, медицину или химию, а за «науки о жизни» и «науки о веществе».

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
Мелкий ремонт жизни
Одна из систем репарации («починки») ДНК — эксцизионная (excision — вырезание) репарация. Она позволяет чинить повреждения, которые образуются в ДНК в результате внешних факторов, таких как УФ-излучение или воздействие химических веществ.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

В этом году премия получилась совсем биологическая, при этом явных фаворитов 2015 года, Эммануэль Шарпентье и Дженнифер Дудну, которые открыли систему CRISPR/Cas9, позволяющую редактировать геном в живом организме, обошли. Видимо, решили, что рановато. Однако прогноз был почти точен: если работа Шарпентье и Дудны позволяет медикам и биологам исправлять ошибки в ДНК, то премия 2015 года была присуждена за изучение механизма того, как такие же ошибки исправляются ежесекундно в нашем организме без всякого участия ученых. Томас Линдаль, Пол Модрич и Азиз Санкар получили премию за изучение естественного механизма восстановления (или, как говорят биологи, репарации) ДНК. В наших клетках постоянно происходит разрушение носителя генетической информации под влиянием различных внешних воздействий — космических лучей, ультрафиолетового излучения, химических веществ и других факторов. Если бы наш организм не мог с ними справляться, то жизни на Земле не было бы совсем. К счастью, в наших клетках существуют системы, которые постоянно отслеживают и чинят поломанную ДНК.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Первый лауреат, Томас Линдаль, еще в 1970-х установил, что наша ДНК — молекула очень хрупкая и быстро разрушается под влиянием внешних факторов. Настолько быстро, что теоретически жизнь вообще не должна существовать. И сам же открыл механизмы восстановления (репарации) ДНК.

Азиз Санкар в деталях изучил те механизмы, которые восстанавливают конкретные повреждения ДНК под действием ультрафиолета, так называемые механизмы эксцизионной репарации. Он, кстати, выяснил, что разрушения, вызванные УФ-излучением, начинают интенсивно залечиваться под действием обычного солнечного света. Еще аспирантом он облучал бактерии ультрафиолетом в смертельной дозе, так что выживало менее одного микроорганизма на 10 млн, а потом облучал оставшихся с помощью фотовспышки. Импульса видимого света продолжительностью около 1/700 с хватало, чтобы число выживших бактерий увеличивалось на пять порядков.

Пол Модрич изучал исправление ошибок во время деления клеток. Точнее, он выяснил, как маркируются неправильные участки ДНК и вновь синтезируются уже без ошибок.

Поэтому, несмотря на сверхцитируемость авторов, открывших возможность редактирования генома, премия «за картографирование с молекулярным разрешением клеточных процессов репарации (исправления) поврежденной ДНК и безопасного хранения генетической информации» не менее заслужена. Польза от работ лауреатов огромна, недаром именно в накоплении ошибок и мутаций лежит разгадка тайны многих онкологических заболеваний. А значит, и победы над раком.

Загрузка статьи...