Имена лауреатов Нобелевской премии 2021 года по физиологии или медицине американцев Дэвида Джулиуса и Ардема Патапутяна в науке хорошо известны. В прошлом году им досталась другая престижная научная награда — премия Кавли, присуждаемая Норвежской академией наук и литературы.
Лауреаты премии Кавли часто получают Нобелевские премии, как и лауреаты «медицинской» премии Ласкера или самой весомой в денежном выражении научной премии Прорыва.
Премии Ласкера и Прорыва в этом году были присуждены создателям уже доказавших свою эффективность мРНКовых вакцин против COVID-19 Каталин Карико и Дрю Вейсману(на рисунке), и это обстоятельство наряду с бесспорной актуальностью самого открытия предрекало ученым еще и Нобелевскую премию по физиологии или медицине. Об этом же твердили многие эксперты.
Правда, незадолго до дня объявления новых лауреатов журнал Nature опубликовал большую статью под названием «Запутанная история мРНКовых вакцин», где описывались все многолетние эксперименты, предшествующие революционным работам Карико и Вейсмана. Из этой публикации следовало, что за достижениями, которые оказались востребованы с появлением нового коронавируса, стоит немало ученых, а это всегда затрудняет нобелевский отбор. Вместе с тем история мРНКовых вакцин заслуживает внимания сама по себе, и мы к ней вернемся чуть ниже.
Итак, Нобелевская ассамблея Каролинского института, отвечающая за решения в номинации «по физиологии или медицине», в этом году выделила заслуги других ученых. Дэвид Джулиус и Ардем Патапутян стали лауреатами «за их открытия рецепторов температуры и прикосновения». Это фундаментальные открытия, показавшие молекулярный механизм формирования наших ощущений тепла, холода и давления, иными словами, нашего восприятия окружающего мира. Два нейробиолога независимо друг от друга открыли сенсорные рецепторы температуры (Джулиус) и давления (Патапутян).
Сенсорные рецепторы представляют собой нервные клетки или комплексы нервных и эпителиальных клеток, специально приспособленные для восприятия определенного типа раздражителей. Тогда как механизмы восприятия запахов и зрительных сигналов давно описаны, понимания молекулярного механизма преобразования в электрические сигналы для головного мозга таких физических воздействий, как температура и давление, не было. В обоих случаях оказались задействованы ионные каналы — транспортные белки — нейронов и других клеток. Одни каналы активируются высокой температурой, другие — механическим давлением.
Дэвид Джулиус для выявления теплочувствительных сенсоров в нервных окончаниях кожи использовал капсаицин, жгучее вещество острого перца, которое вызывает ощущение жжения. Но прежде он с сотрудниками создал библиотеку миллионов фрагментов ДНК, соответствующих генам, которые активны в сенсорных нейронах, реагирующих на боль, тепло и прикосновение. В этой библиотеке путем экспрессии всех фрагментов был выявлен тот, что кодирует белок, реагирующий на капсаицин. При переносе в другие клетки этот ген делал их чувствительными к капсаицину, потому что он кодировал белок — ионный канал, фактически рецептор, активируемый теплом и обусловливающий болевое ощущение жжения.
Ардем Патапутян открыл новый класс сенсоров, исследуя клетки, чувствительные к давлению. Эти сенсоры называются пьезорецепторами, от греческого слова «пьезо», которое означает «давить» или «сжимать». Патапутян и его сотрудники изучили более 70 генов, предположительно, кодирующих рецепторы давления. Инактивируя их один за другим, ученые выявили два гена, ответственные за механочувствительность изучаемых клеток. Эти гены отвечают за ионные каналы Piezo1 и Piezo2, которые активируются непосредственно при давлении на клеточные мембраны и обеспечивают ощущение прикосновения. Piezo2 к тому же играет критически важную роль в ощущении телом своего положения и при движении.
Дэвид Джулиус родился в 1955 году в Нью-Йорке. С 1989-го работает в Калифорнийском университете Сан-Франциско. Ардем Патапутян родился в 1967 году в столице Ливана Бейруте. В юности уехал с родителями из раздираемой гражданской войной страны в США. С 2000-го работает в Исследовательском институте Скриппс в Ла-Хойе, Калифорния.
А обещанная история мРНКовых вакцин не только полна сложных переплетений, но и драматична. Ее центральная фигура сегодня — Каталин Карико. Она родилась в Венгрии в 1955 году, защитила диссертацию в исследовательском центре в городе Сегед, где в конце 1970-х — начале 1980-х годов были сосредоточены передовые восточно-европейские биологические исследования, проводимые на мировом уровне. Но в 1985-м финансирование лаборатории, в которой работала Карико, прекратилось, и она с мужем и двухлетним ребенком покинула Венгрию, зашив в плюшевого мишку все имеющиеся у семьи деньги — добытые на черном рынке 900 фунтов стерлингов.
До 1989 года Карико занималась клиническими испытаниями в области гематологии и иммунологии в Военно-медицинском университете в Бетесде, штат Мэриленд. Приблизительно в это время же американский ученый Роберт Мэлоун в Институте биологических исследований Солка в экспериментах на мышах обнаружил, что мРНК, молекулы нуклеиновой кислоты, содержащие генетическую информацию, «списанную» с ДНК, сами по себе обладают иммуногенной активностью. И с тех пор сотни ученых, включая Карико, пытались создавать вакцины на основе мРНК, вставляя в них фрагменты-инструкции, по которым в организме будут синтезироваться белки, вызывающие иммунный ответ на определенный патоген. Таким образом, формируемый иммунитет был бы «двойным»: иммунность к патогену была бы усилена иммуногенностью самой мРНК.
На этом пути было немало достижений, но хватало и препятствий. Главное из них — нестабильность мРНК в человеческом организме, в том числе и из-за атаки со стороны иммунной системы. Карико смогла решить проблему, заменив один из элементов цепочки мРНК — нуклеотид уридин — на его модификацию, псевдоуридин, делающий всю молекулу неузнаваемой иммунной системой. Статья об этом была опубликована 16 лет назад, но никакой реакции в сообществе не вызвала. Более того, Карико была понижена в должности и лишилась грантов из-за того, что вела исследования в «неактуальном направлении».
Признание открытия пришло с пандемией, когда в считаные месяцы удалось разработать эффективные противоковидные вакцины на основе мРНК, созданных Карико и Вейсманом. Впрочем, до «Нобелевки» дело не дошло. Премия по химии, которая теоретически также могла быть присуждена за мРНКовые вакцины, досталась создателям асимметричного органокатализа.
На пресс-конференции Нобелевский комитет по химии в завуалированной форме объяснил такое решение необходимостью тщательного изучения всех публикаций потенциальных лауреатов, на которое требуется время, измеряемое годами.
Марина АСТВАЦАТУРЯН
Иллюстрация: faz.net
Нет комментариев