Нобелевская премия по медицине | Научные открытия и технические новинки из Германии | DW | 16.10.2007
  1. Inhalt
  2. Navigation
  3. Weitere Inhalte
  4. Metanavigation
  5. Suche
  6. Choose from 30 Languages
Реклама

Наука

Нобелевская премия по медицине

15.10.2007

По давней, более чем столетней, традиции, первая половина октября – это время присуждения Нобелевских премий.

На минувшей неделе были объявлены имена очередных лауреатов в области естественных наук. Поэтому сегодняшнюю и две последующие передачи мы посвящаем – тоже по традиции, хотя и гораздо менее давней, – рассказу об учёных, удостоенных этой награды в нынешнем году, и об их научных исследованиях.

Следуя хронологии, начнём с премии по физиологии и медицине. 8-го октября Каролинский институт в Стокгольме объявил о том, что Нобелевской премии 2007-го года удостоены один британский учёный – сэр Мартин Эванс – и двое американских – Марио Капекки и Оливер Смитис.

Итак, позвольте мне представить лауреатов нынешнего года.

Самый старший из них – 82-летний Оливер Смитис (Oliver Smithies), американец британского происхождения. Он родился 23-го июля 1925-го года в Галифаксе, графство Уэст-Йоркшир на севере Англии, в более чем скромно обеспеченной семье. Однако подросток из захолустья рано обратил на себя внимание своими способностями, что обеспечило ему не только место в одной из, как мы сказали бы сегодня, элитных школ для особо одарённых детей, но и стипендию, позволившую ему получить отличное высшее образование. В 1951-м году Смитис защитил в Оксфордском университете докторскую диссертацию по специальности «биохимия». Два года спустя он собрался на работу в США, однако проблемы с визой вынудили его на 7 лет задержаться в Канаде, где он начал вести научные изыскания в Торонтском университете. Лишь в 1960-м году Смитис смог, наконец, перебраться в Штаты и занять должность профессора генетики в Университете штата Висконсин в Мэдисоне. Именно здесь учёным и были проведены те исследования, которые удостоились теперь Нобелевской премии. С 1988-го года Смитис является профессором патологии и лабораторной медицины в Университете штата Северная Каролина в Чапел-Хилле.

Звонок из Стокгольма, раздавшийся в 3 часа утра, конечно, разбудил Смитиса, но не очень его удивил, поскольку он уже удостоен такого количества разных научных премий, что и Нобелевская – вещь как бы сама собой разумеющаяся:

Первой моей мыслью было спросить, кто ещё её получил, потому что я очень высоко ценю работы Марио Капекки и Мартина Эванса. Так что для меня было большой радостью узнать, что премию я поделил именно с ними.

Тем более, что в 2001-м году эти трое учёных совместно удостоились премии Алберта Ласкера, которая считается американским аналогом Нобелевской.

Впрочем, Смитис достиг столь значительных высот не только в науке, но и в небе: он опытный пилот-любитель и вместе со своим давним другом Филдом Мори (Field Morey), знаменитым лётчиком-инструктором, даже установил несколько мировых рекордов при перелётах через Атлантический океан. Несмотря на весьма преклонный возраст, профессор продолжает летать:

Я и вчера летал, я летаю регулярно. У меня есть моторный планёр, я набираю высоту, потом выключаю двигатель и парю, любуясь открывающимися видами.

Свою лабораторию Смитис делит с женой Нобуйо Меда (Nobuyo Maeda). Она тоже профессор патологии и тоже видный учёный. «Мы практически круглые сутки неразлучны, и это позволяет мне удачно сочетать многие важные для меня дела», – говорит Смитис и приводит в качестве примера минувшее воскресенье:

Это был один из тех дней, что всегда доставляют мне огромное удовольствие. Сразу три вещи: я позанимался наукой, потом мы вместе с женой пообедали в ресторане, а потом я отправился немного полетать.

К научной деятельности Смитиса мы обратимся чуть позже, а сейчас время представить следующего по возрасту лауреата – американца итальянского происхождения Марио Ренато Капекки (Mario Renato Capecchi). За два дня до присуждения ему Нобелевской премии он отпраздновал своё 70-летие. Детство Капекки складывалась более чем драматично. Он родился 6-го октября 1937-го года в Вероне. Вскоре началась 2-я мировая война. Отец мальчика был призван в армию, отправлен зенитчиком в Ливию и там пропал без вести. Мать же за принадлежность к антифашисткой организации была арестована гестапо и заключена в концлагерь Дахау. В 4,5 года Марио оказался беспризорным и бездомным. Он вынужден был перебиваться попрошайничеством и мелкими кражами и едва не умер от истощения. Мать тоже чудом выжила, и после освобождения концлагеря американскими войсками целый год разыскивала сына. Она нашла его еле живым в глухой провинции, в госпитале, привезла в Рим, где он впервые за 5 лет принял ванну, а затем на деньги американских родственников эмигрировала вместе с сыном в США. Они обосновались в штате Пенсильвания, в квакерской общине. Там 9-летний Марио впервые в жизни пошёл в школу, не умея ни писать, ни читать, и владея лишь итальянским языком, да и то в его «уличном» варианте. Впрочем, сам он сегодня полагает, что его крайне тяжёлое детство имело и положительные стороны:

Думаю, оно воспитало во мне находчивость, умение эффективно действовать, особенно в трудных ситуациях, научило полагаться на свои силы, владеть собой и благодаря этому выживать. Но, с другой стороны, мне, конечно, невероятно повезло.

Капекки оказался на редкость способным к учёбе. В 1956-м году он закончил местную школу при квакерской общине, в 1961-м получил степень бакалавра сразу по физике и по химии в колледже «Антиох» в Йеллоу-Спрингсе, штат Огайо, а в 1968-м году защитил докторскую диссертацию по специальности «биофизика» в Гарвардском университете в Кеймбридже, штат Массачусетс. Научным руководителем Капекки был Джеймс Уотсон (James Dewey Watson), нобелевский лауреат, прославившийся тем, что вместе с Фрэнсисом Криком (Francis Harry Compton Crick) создал модель пространственной структуры молекулы ДНК. Капекки вспоминает:

Он был фантастическим руководителем, наставником. Он не только оказал мне огромную помощь в научных изысканиях, он ещё и служил мне примером, образцом. Тут же работал и ещё один нобелевский лауреат – Уолли Гилберт (Walter Gilbert). Так что мне было у кого поучиться. Я – уже как бы второе поколение.

В 1969-м году Капекки получил должность профессора биохимии в Высшей медицинской школе Гарвардского университета. Но хотя наука и является, конечно же, самым важным в его жизни занятием, второе и третье места в списке приоритетов прочно занимают спорт и любовь к природе. Именно это и побудило учёного уже в 1973-м году расстаться с престижным Гарвардским университетом. Вместе с женой и дочерью учёный перебрался в штат Юта, купив себе дом в уединённой местности в Скалистых горах. Добраться до него можно только пешком, поэтому каждый день, возвращаясь со своей новой работы в университете штата Юта в Солт-Лейк-Сити, Капекки до недавнего времени оставлял машину внизу на стоянке и далее бодро шагал по идущей круто вверх тропинке к дому – ровно километр. «Зато я могу прямо у порога надеть лыжи и быстро скатиться вниз», – радуется 70-летний профессор. Правда, теперь супруги Капекки приобрели себе дом и в центре Солт-Лейк-Сити, но продолжают регулярно наведываться в горы, а в городе учёный поддерживает свою спортивную форму тем, что каждый день бегает трусцой и занимается в тренажёрном зале.

Самый молодой из троицы новоиспечённых нобелевских лауреатов – 66-летний британец Мартин Джон Эванс (Martin John Evans). Он родился 1-го января 1941-го года в Страуде, графство Глостершир, на юго-западе Англии. В 1963-м году Эванс закончил один из самых крупных аристократических колледжей – «Крайст-Чёрч» при Оксфордском университете, – а затем продолжил учёбу в Медицинском колледже Лондонского университета, где в 1969-м году защитил докторскую диссертацию по специальности «анатомия и эмбриология». И, как он с тех пор не раз признавался, уже тогда мечтал о Нобелевской премии:

Я уже много лет говорю о том, что это было моей мечтой с детства, и это так и есть. Понятно, что на протяжении своей карьеры я познакомился с очень многими нобелевскими лауреатами, и каждый из них, каждый, был во всех отношениях выдающимся учёным и человеком. Просто поразительно! И конечно это только укрепляло мою детскую мечту.

Защитив диссертацию, Эванс ещё 9 лет преподавал и вёл научные изыскания здесь же, в Лондонском университете, а в 1978-м году вернулся в Оксфорд на кафедру генетики. Там он проработал более 20-ти лет, выполнив, в частности, и те исследования, за которые теперь удостоился Нобелевской премии. С 1999-го года и по настоящее время Мартин Эванс – профессор генетики млекопитающих и декан биологического факультета Кардиффского университета в Уэльсе. В 2004-м году британская королева Елизавета Вторая за заслуги в области медицины произвела его в рыцари. Сэр Эванс женат, у него трое детей – два сына и дочь.

Итак, какие же достижения учёных удостоились самой престижной в научном мире награды? Согласно официальной формулировке Нобелевского комитета, премия присуждена за открытие «принципов введения специфических генных модификаций в организмы мышей с использованием эмбриональных стволовых клеток». В пресс-релизе подчёркивается, что речь идёт о целой серии открытий, связанных с эмбриональными стволовыми клетками и с рекомбинацией ДНК, и что они позволили создать чрезвычайно эффективную технологию генетических исследований, которая состоит в прицельном выключении тех или иных генов в организме мыши. Иными словами, благодаря научным изысканиям лауреатов у учёных сегодня есть возможность целенаправленно получать лабораторных животных, в геноме которых инактивированы или – в буквальном переводе с английского – «выбиты», «нокаутированы» определённые гены. Это позволяет изучать функции этих генов – наподобие того, как человек, плохо знакомый с устройством часового механизма, постигает его опытным путём, вынимая то одно, то другое колёсико и наблюдая за тем, как это влияет на работу часов: удалил одно колёсико – секундная стрелка остановилась, удалил другое – часы начали отставать, и так далее.

Исследования, которые – независимо друг от друга – проводили Оливер Смитис и Марио Капекки, поначалу были направлены на исправление дефектных генов. Для этого учёные использовали так называемую гомологическую рекомбинацию – естественный процесс, посредством которого осуществляется взаимообмен участками ДНК между отцовской и материнской хромосомами в клетке. Этот процесс в ходе эволюции обеспечивает богатство генофонда биологического вида. Оливер Смитис вспоминает:

Изначально цель моей работы состояла в том, чтобы показать возможность использования гомологической рекомбинации. При этом я имел в виду коррекцию генов, замену дефектного гена здоровым, а потом Марио Капекки предложил сосредоточиться на обратной процедуре, выбивать гены, «нокаутировать» их, и это оказалось гораздо эффективнее и интереснее с точки зрения дальнейших исследований и перспектив прикладного применения. Мы получили возможность выключать любой ген в клетке по нашему желанию.

Для этого учёные вводили в клетку фрагмент ДНК, содержащий дефектную копию подлежащего выключению гена. Далее вступал в действие тот самый природный механизм гомологической рекомбинации, в результате чего в ряде случаев – хотя, конечно, далеко не всегда, – происходила замена здорового гена дефектным. Затем такие клетки изолировались и культивировались. Учёным приходилось преодолевать трудности не только сугубо научного характера. В частности, Марио Капекки вспоминает, как сложно было решить проблему финансирования исследований:

Наша первая заявка на грант под этот проект была отклонена – главным образом потому, что руководство не верило в перспективность этой работы. Возможность того, что вводимый извне, экзогенный фрагмент ДНК сумеет сам найти свою копию в гигантской молекуле, состоящей из 3-х с лишним миллиардов нуклеотидных пар, представлялась крайне маловероятной.

Однако от работы с клеточными культурами до создания живого модельного организма с заранее заданными генетическими дефектами лежит дистанция огромного размера. Преодолеть её помогли исследования Мартина Эванса, изучавшего эмбриональные стволовые клетки мыши. Хотя американские учёные не были лично знакомы с британским коллегой, они, естественно, внимательно следили за работами друг друга. О том, как произошла эта судьбоносная встреча, Эванс и сегодня прекрасно помнит:

Я уезжал на месяц в Штаты. Времени у меня было мало, я собирался изучить ряд технологий в Институте Уайтхеда в Бостоне, одном из ведущих центров фундаментальных исследований в области биологии и медицины. Поэтому я решил: никаких встреч и бесед, никаких лекций и семинаров. Но Смитис до меня дозвонился, и я сказал ему: «Оливер, Вы единственный человек, с кем я готов встретиться».

Но Эванс пришёл на встречу не с пустыми руками, – вспоминает Смитис:

Мартин Эванс принёс нам те эмбриональные клетки, с которыми мы потом работали, принёс их лично, в собственном кармане.

А вскоре с визитом к Эвансу в Британию наведался Марио Капекки:

Я позвонил ему и прилетел туда и провёл две недели, изучая эмбриональные стволовые клетки. Это было очень важно для нас – узнать из первых рук и увидеть своими глазами, как их выращивать, как с ними обращаться, как их впрыскивать в преимплантационный эмбрион, чтобы получить генетически изменённую мышь.

Соединение этих двух технологий и позволило создать методику получения мышей с нокаутированными генами. Модифицированные по технологии Смитиса и Капекки стволовые клетки впрыскиваются по технологии Эванса в мышиный эмбрион на самой ранней стадии его развития. Затем этот эмбрион имплантируется в матку взрослой самки, и из него получается мышь-химера, организм которой, словно мозаика, состоит частично из нормальных, частично из модифицированных клеток. В дальнейшем целенаправленным скрещиванием учёные получают животных, состоящих исключительно из модифицированных клеток. Именно такие животные и служат теми модельными организмами, на которых изучаются как функции отдельных генов, так и природа различных наследственных заболеваний. Самая первая «нокаутная» мышь была получена в 1989-м году. На сегодняшний день учёным удалось нокаутировать около 10-ти тысяч мышиных генов, то есть примерно половину от их общего количества в геноме грызуна, и дело продолжает стремительно продвигаться вперёд. Кроме того, уже создано более 500 линий мышей, моделирующих те или иные недуги человека, включая сердечно-сосудистые и нейро-дегенеративные заболевания, сахарный диабет и различные формы рака.

Вот и всё на сегодня. О лауреатах Нобелевской премии по физике и химии мы расскажем в двух следующих выпусках радиожурнала «Наука и техника».