Чотири «нобелівські» новини різних років

Многі технології генної інженерії вимагають багаторазових спроб введення нового генетичного матеріалу в комплекс спадкової інформації трансформованих організмів. Грубою аналогією застосованої в генетиці процедури може бути спроба поліпшити властивості телевізорів шляхом стрільби по них з гармат, заряджених радіодеталями. Як вибрати ті клітини, які змінилися в потрібному напрямку? Одне з рішень знайшов на початку 90-х років минулого століття американський біолог Мартін Чалфі (Martin Chalfie): треба «зшити» ген світящогося білка з тим геном, який цікавить дослідників. Після обробки культури клітин на них буде достатньо посвітити ультрафіолетом. Ті клітини, де заработала чужорідна генетична інформація, засвітяться зеленим! Нарешті, ще один американський дослідник китайського походження, Роджер Цьен (Roger Tsien), навчився використовувати не тільки білки, що забезпечують зелене свічення, але й білки інших кольорів. Тепер з'явилася можливість пов'язати в модельному організмі світячі білки різних кольорів з різними генами. Посвітивши УФ-ізлученням, можна отримати яскраву картину, де той або інший колір буде маркувати клітини, в яких включаються гени, що цікавлять дослідника! Новий метод став важливим інструментом молекулярно-біологічних досліджень, і не випадково його творці удостоєні Нобелівської премії. Ітак, рівні долі отримають Осаму Сімомура (1928 року народження) з Лабораторії морської біології в Вудс-Холе, Массачусетс; Мартін Чалфі (1947) з Колумбійського університету і Роджер Цьен (1952) з Каліфорнійського університету в Сан-Дієго. Російські дослідники теж приложили руку до нової технології, але премійовані не були. Залишається сподіватися, що в нобелівській промові лауреати згадají Михайла Маца і Сергія Лук'янова, які першими знайшли білок з червоним свіченням. Чи треба обивателю боятися монстрів, «в яких внедрили гени морських медуз»? Коли мова йде про пугаючих усіх генетично модифікованих організмів, свічення маркує результати генетичних втручань. Однак з чим пов'язані побоювання щодо нових біотехнологій? З незнанням того, як же в дійсності керується розвиток організмів. Лауреати Нобелівської премії цього року нагороджені за розробку інструменту, що скорочує наше незнання. МЕДИЦИНА. Премія по фізіології і медицині присуджена вченим, чия робота рятує людські життя. Нині приз вирішено розділити на дві частини. Перша дісталася Гаральду цур Хаузену (Harald zur Hausen, 1936 року народження) з Німецького центру дослідження раку в Гейдельберзі за відкриття вірусів папіломи людини, що викликають рак шийки матки.

Проблема раку для нашої старіючої цивілізації стає дедалі гострішою. На жаль, до цього часу ми знаємо далеко не всі механізми, що призводять до виходу окремих клітин організму з-під загального управління. Неконтрольовані деляться клітини викликають пухлину; якщо вони ще й володіють здатністю до розселення, таку пухлину називають раковою. Представлення про рак як про заразну хворобу не підтвердилося, однак для окремих видів раку внесок вірусів у переродження клітин може бути досить великим. Класичний приклад такого механізму був описаний при участі Гаральда цур Хаузена в вісімдесятих роках минулого століття. Кожен двадцятий випадок раку у світі - рак шийки матки. Ця хвороба щорічно забирає життя понад двохсот тисяч жінок. Як встановив нинішній лауреат, у більшості випадків рак розвивається на основі папілом (некрупних доброкачествених розростань), викликаних специфічними вірусами. Якщо жінка була заражена однією з двох «поганих» форм вірусу папіломи, ймовірність захворювання на рак матки для неї різко зростає. Вірус не викликає рак сам по собі, але підштовхує процес його розвитку. Значить, проводячи широке вакцинацію проти вірусу папіломи, можна врятувати життя сотень тисяч людей. Задача ця ще не вирішена, хоча досить ефективні вакцини вже розроблені. Можливо, рішення Нобелівського комітету прискорить перехід до вакцинації жінок по всьому світу? Друга половина премії пов'язана з ще більш грізним вірусом. Нині він відомий як ВІЧ, а викликаний ним недуг - СНІД - погубив уже понад 25 мільйонів людей. За відкриття вірусу нагороджені французькі дослідники Франсуаза Барре-Сінуссі (Franсoise Barrе-Sinoussi, 1947) і Люк Монтаньє (Luc Montagnier, 1932). Нині Монтаньє очолює Всесвітній фонд дослідження і попередження СНІДу. Нобелівська нагорода відновила старі суперечки про пріоритет у дослідженні ВІЧ. На авторство судьбоносного відкриття претендувала також група Роберта Галло (Robert Gallo), що працювала в Америці. Саме американцям належить патент на методику виявлення ВІЧ у крові. На жаль, суперечки про те, хто був піонером, і боротьба патентів затримали розвиток досліджень СНІДу. Як видно, Нобелівський комітет підтримав версію про пріоритет французької групи. Чи можна, розподіляючи премії, нагородити всіх за їхні справжні заслуги? Ймовірно, ні. Мінімум, який можна забезпечити, полягає в тому, щоб усі, хто отримав нагороду, її заслужили. На жаль, про нагородження всіх гідних говорити не приходиться. Боротьба з ВІЧ важче, ніж з вірусом папіломи. Возбудитель СНІДу настільки мінливий і так хитро ховається в клітинах людини, що розробити вакцину проти нього не вдалося до цього часу. Багато авторитетів припускають, що ефективна вакцина проти СНІДу неможлива. Інтернет повен відкриттів прихильників теорії змови, які наполягають, що саме існування ВІЧ - вигадка, що ховає справжні причини хвороб. На жаль, перемога над СНІДом, ймовірно, далека. Однак вже є реальні результати, що рятують безліч життів. Сучасна антивірусна терапія не знищує ВІЧ у крові, але дозволяє не допустити розвиток СНІДу. І ці, і майбутні методи засновані на роботах першовідкривачів ВІЧ. Нобелівський комітет іноді дорікають у тому, що він нагороджує за досить давні роботи. Роботи лауреатів цього року хоч і не входять у число останніх новин, пов'язані з пріоритетами сучасного розвитку науки. Велика користь великої науки Медицина Як відомо, біологія (якісно наука XXI століття) не удостоєна окремої Нобелівської премії, і біологи отримують нагороди за відкриття в галузі медицини і фізіології. Впрочем, робота, відзначена в цьому році, має прямий стосунок саме до медицини. Нинішня премія потрапить у руки трьох вчених: американців Маріо Капеккі (Mario R. Capecchi [5], 1937 року народження) і Олівера Смітіса (Oliver Smithies [6], 1925), а також англійця сера Мартіна Еванса (Martin J. Evans [7], 1941) за розробку способу «введення специфічних генних модифікацій в організми мишей з використанням ембріональних стовбурових клітин» або, інакше, за генний нокаут (gene knockout).

Зрозуміло, що лікувати хвороби потрібно, дотягуючись до самого глибинного рівня регуляції. Якщо хвороба пов'язана з роботою (експресією) якогось гена, потрібно цей ген зупинити; якщо включення якогось гена може викликати одужання, потрібно цей ген включити. Які-небудь способи впливу на певні ділянки геному вже розроблені. Генетичні тексти - послідовності нуклеотидів у типічних геномах - прочитані вже для багатьох видів. За характерними ознаками (наприклад, регуляторними фрагментами) у цих послідовностях можна впізнати ділянки, що відповідають окремим генам. Залишилася «малость» - зрозуміти, який ген за що відповідає. Однак задача опису взаємодії результатів активності генів невиміримо перевершує за складністю будь-яку з задач, що вирішувалися людством. Але якось-таки підходити до цієї глиби треба! І ось тут виходить, що спосіб, запропонований переможцями самого престижного наукового конкурсу, - найкращий, до чого вдалося додуматися сучасним ученим. Як дізнатися функцію якоїсь деталі в складній системі? Зламати її і подивитися, що зміниться! Як зламати ген? Вимкнути його за допомогою методів генної інженерії («ударивши» молекулярно-біологічними методами в точку, визначену завдяки розшифровці геномних послідовностей). Як зробити, щоб цікавлячий нас ген був вимкнений у всьому організмі? Вирубити його в одній клітині, а потім виросити з неї цілий організм. Яким чином? Використати ембріональні стовбурові клітини. Чи можна це зробити з людиною? Ні, з людиною не можна, а ось з мишами можна. І основи цієї технології були закладені лауреатами премії близько двадцяти років тому. Ітак, отримати престижну премію не важко. Потрібно усвідомити специфічну технологічну потребу науки на завтрашньому етапі її розвитку, придумати спосіб її задоволення і розробити відповідні методики. Троє «іменинників» не працювали разом. Капеккі цікавлять різні форми раку і серцевих порушень, Смітіса - гіпертонія і порушення синтезу гемоглобіну, а Еванса - муковісцидоз і рак молочних залоз. Однак кожен з них, розв'язуючи свої задачі, сприяли прогресу технологій, що мали ширше застосування. Знайдено цілу низку ключових точок, відповідальних за генезис захворювань мишей (а значить, з високим ступенем відповідності, і людей). Прориву у лікуванні хвороб немає, але вони неминучі. І ті, кого за такі прориви колись преміюють, напевно, будуть використовувати або генний нокаут, або отримані з його допомогою відомості. З приблизно 20 тисяч генів миші на сьогодні нокаутирована приблизно половина. Отримано масу цінної інформації. Пройде не так багато часу, і буде відомий ефект від вимкнення будь-якого гена окремо. Ви думаєте, що тоді людство зрозуміє, як функціонує мишиний геном? Так на це жодних Нобелівських премій не вистачить! Природно, Америка Вибір лауреатів Нобелівських премій 2006 року по природничим наукам політикоректністю не виділяється. Усі п'ятеро призерів - не тільки громадяни, але й уродженці США, так що на відток найкращих умів у Штати цей казус не спишуть1. Однак справа зовсім не в проамериканських настроях шведських наукових рефері. Усі премії цього року присуджені за真正 фундаментальні, основоположні дослідження стопроцентно нобелівського рівня. Коротке описання відзначених робіт по дисциплінам ми вирішили побудувати в тому ж порядку, в якому вони були оголошені Нобелівським комітетом 2–4 жовтня. Велика премія за малі РНК «КТ» не раз скаржилася на те, що Нобелівські премії, як правило, вручають застарілішим ученим за відкриття, які давним-давно обосновались у відповідних підручниках. У цьому році Нобелівський комітет поламав цю прикру традицію, вручаючи премію по фізіології і медицині. Близько 1,4 млн. доларів поділять молекулярні біологи Ендрю Файер (Andrew Fire) і Крейг Меллоу (Craig Mello), яким немає ще і п'ятдесяти. Нагороду вони отримали за досить свіжу роботу - статтю, опубліковану в журналі Nature у 1998 році. У тієї статті було шість авторів, але Файер - перший з них, а Меллоу - останній. Премія присуджена за відкриття РНК-інтерференції, блокування роботи генів внаслідок дії малих двохланцюгових молекул РНК - siRNA (small interfering RiboNucleic Acids). Це відкриття має як важливе теоретичне значення, так і вражаючі практичні перспективи. Обговоримо відкритий феномен докладніше. Розкривши підручники, ви дізнаєтеся, що РНК грає допоміжну роль у зберіганні і передачі генетичної інформації. Основний інформаційний потік у клітині йде в напрямку від ДНК через РНК до білка. ДНК - стійкий двохланцюговий носій інформації, а РНК - її одноланцюговий переносник. Інші молекули РНК виступають у ролі підносчиків амінокислот або входять разом з білками у склад рибосом. Передача інформації від РНК до ДНК відкрита досить давно, але вона здавалася якимсь патологією, характеризуючою майже виключно РНК-несучі віруси (такі{
"title": "Нобелівські лауреати у галузі медицини та хімії",
"summary": "Стаття присвячена Нобелевським лауреатам у галузі медицини та хімії 2004 року. Лауреатами стали Річард Аксель та Лінда Бак за дослідження рецепторів нюху та організації системи органів нюху, а також Аарон Ціхановер, Авраам Гершко та Ірвін Роуз за дослідження механізму знищення білків у клітинах.",
"body": "Як не парадоксально, ми значно краще знаємо будову клітин прокаріот (наприклад, знаменитої кишкової палички - головного об'єкта молекулярної біології), ніж будову клітин тварин, рослин або грибів. Корнберг-батько працював з кишковою паличкою, а Корнберг-син - з дріжджами (одноклітинними грибами). Разом з членами своєї групи молодший Корнберг розробив елегантну техніку експериментів з еукаріотичними дріжджевими клітинами, яка дала багато нової інформації про процес транскрипції. Фактично йому вдалося повністю описати роботу РНК-полімерази дріжджів на молекулярному рівні, що й принесло Роджеру Корнбергу Нобелівську премію. АЛ ДШ\n\n1 До речі, точно така ж історія трапилась у 1946 і 1976 роках. Повірнехто почне вірити у нумерологію. Обратно до тексту\n\n2 У Нобелевській літописі не так вже рідкий. З 1901 року було зафіксовано шість «дуплетів» батько-син. Обратно до тексту\n\nАнтисиня сила\nМедицина, хімія\nПремія з фізіології та медицини 2004 року теж присуджена американцям: 58-річному Річарду Аксель (Richard Axel, Університет Колумбії) і 57-річній Лінді Бак (Linda Buck, Інститут вивчення раку ім. Ф. Хатчинсона у Сіетлі). Праця лауреатів, присвячена вивченню нюхальних рецепторів та організації системи органів нюху, була опублікована у 1991 році.\n«Хімічна» нагорода дісталась ізраїльсько-американській команді — Аарону Ціхановеру (Aaron Ciechanover, 57 років) та Аврааму Гершко (Avram Hershko, 67 років) з інституту «Техніон» у Хайфі (фото 4), а також 78-річному патріарху Ірвіну Роузу (Irwin Rose, фото 5) з Каліфорнійського університету в Ірвіні. Їхні дослідження, опубліковані у 80-х роках, присвячені механізму знищення непотрібних білків у клітинах.\n

\nЦікаво, що обидві премії присуджені за праці, що досліджують молекулярні механізми, які лежать в основі біологічних процесів. Після ейфорії від того, що ми дізналися, з яких молекул побудовано життя, настав період тверези, викликаний запаморочливою складністю функціонування біологічних систем. Тому вишукування, що розкривають механізм роботи тієї чи іншої молекулярної «машинки», слід оцінювати по гідності. Хоча… відчуття наукової революції досягнення нинішніх нобелевських лауреатів не залишають. Це добротні дослідження, виконані у рамках загальної наукової парадигми.\nЧим же примітні відзначені праці?\nАксель і Бак (фото 6) вивчали найскладніший із наших органів чуття. Вчені експериментували на мишах, але їхні висновки цілком застосовні й до людини. Завдяки компактній хімічній лабораторії у дихальних шляхах (рис. 7) ми здатні розрізняти близько десяти тисяч типів пахучих молекул. Тисяча генів (близько 3% від загальної кількості) людини відповідає за функціонування органу нюху. Під їхнім управлінням розвивається система, що складається з аналогічної кількості різновидів клітин-рецепторів. У кожному типі рецепторів синтезуються білки, що дозволяють реагувати на певну кількість молекул. Мозок аналізує, які рецептори спрацювали на те чи інше речовина, і формує унікальний образ запаху.\n

\nДля порівняння можна вказати, що зір, завдяки якому людина отримує левову частку інформації, пов'язаний із роботою всього лише чотирьох типів рецепторів (трьох чутливих до світла з певною довжиною хвилі й ще одного, що реагує на весь видимий спектр). Складність нюху, до речі, — одна із причин, що не дозволяють віртуальній реальності «обрести аромат». Це почуття, як зазначив Нобелівський комітет, справляє сильний вплив на емоційне життя.\n

\nОдне із можливих застосувань праці Ціхановера, Гершко та Роуза — створення штучних біосенсорів, що копіюють роботу нюхального рецептора.\nНинішня премія з хімії тісно пов'язана з біологією. Людська клітина містить близько 100 тисяч різних білків. Основна увага зазвичай приділяється їхньому синтезу (із цією темою пов'язано не менше п'яти Нобелівських премій), але не менше цікаво й їхнє руйнування. Дивно, що хоча засвоєння харчових білків іде з виділенням енергії, утилізація власних білків вимагає її витрати. Лауреатам вдалося показати, що у процесі утилізації з приреченим білком пов'язується «чорна мітка» — поліпептид убіквітин, що складається із 76 амінокислот.\nМаркірований білок доставляється у протеосому — спеціалізовану органелу, де він розщеплюється на амінокислоти. Останні можуть використовуватися як будівельні блоки при виробництві нових білків. Розуміння описаного механізму може бути корисним для лікування низки захворювань, дозволяючи скоротити або підвищити вміст того чи іншого білка у клітині.\nВідзначимо, що чимала частина роботи була виконана по суботах, які Гершко та Ціханов проводували у Роуза у Філадельфії. Через двадцять із зайвим років порушення заборони на роботу у Шабат принесло вченим найавторитетнішу премію у світі науки.\nЦікаво, а коли будуть нагороджуватися дослідження, виконані у 2004 році?\nД. Шабанов. Нобель троицу любить // Компьютерра, М., 2008. – № 39 (755)\nД. Шабанов. Велика користь великої науки. Медицина // Компьютерра, М., 2007. – № 38 (706).\nА. Левін, Д. Шабанов. Єстественно, Америка // Компьютерра, М., 2006. – № 37 (657)\nД. Шабанов. Антисиня сила. Медицина, хімія // Компьютерра, М., 2004. – № 38 (562)"
}