Мобильная версия

Газета «Новости медицины и фармации» №10 (728), 2020

Нобелевская премия — 2020

Разделы: Новости

Из-за пандемии коронавируса традиционную декабрьскую церемонию вручения Нобелевских премий в Стокгольме с личным участием лауреатов отменили впервые с 1944 года: тогда это было связано с продолжавшейся войной. Вместо очного мероприятия будет организована телевизионная трансляция с прямым включением из разных стран мира. В Норвегии решили все же провести церемонию вручения Нобелевской премии мира, но с меньшим числом участников.

Нобелевская премия по физиологии и медицине

5 октября 2020 года Нобелевский комитет Каролинского института присудил Харви Джеймсу Альтеру, Майклу Хаутону и Чарльзу М. Райсу Нобелевскую премию по физиологии и медицине за открытие вируса гепатита С.

В этом году Нобелевской премией были награждены трое ученых, которые внесли весомый вклад в борьбу с парентеральным гепатитом — заболеванием, вызывающим цирроз печени и гепатоцеллюлярную карциному у людей по всему миру.

Харви Джеймс Альтер, Майкл Хаутон и Чарльз М. Райс совершили открытия, которые привели к идентификации нового вируса — возбудителя гепатита С. До начала их работы существенным шагом стало открытие вирусов гепатита А и В, однако возбудители большей части парентеральных гепатитов оставались неизученными. Открытие вируса гепатита С прояснило этиологию многих случаев хронического гепатита и сделало возможным проведение диагностических тестов и внедрение новых лекарств, которые спасли миллионы жизней.

Гепатит — глобальная угроза человеческому здоровью

Воспаление печени, или гепатит (термин отражает комбинацию греческих слов «печень» и «воспаление»), в основном характеризуется вирусным поражением данного органа; другими важными причинами являются употребление алкоголя, интоксикация и аутоиммунный процесс. В 40-х годах ХХ века стало ясно, что существует два главных типа инфекционных гепатитов. Первый, названный гепатитом А, передается через загрязненную воду или пищу и, как правило, имеет незначительное влияние на здоровье пациента в долгосрочной перспективе. Второй тип передается через кровь и биологические жидкости и представляет куда большую опасность, так как может вызывать хронические состояния с развитием цирроза и рака печени (рис. 1). Эта форма гепатита коварна, так как в целом здоровые люди могут быть бессимптомно инфицированы долгие годы до момента проявления серьезных осложнений. Парентеральные гепатиты ассоциированы со значительными показателями заболеваемости и смертности и являются причиной более миллиона смертей за год по всему миру. Это делает гепатит глобальной проблемой здравоохранения наравне с ВИЧ-инфекцией и туберкулезом.

Неизвестный инфекционный агент

Успешное предотвращение инфекционных заболеваний начинается с идентификации их возбудителя. В 60-х годах ХХ века Барух Бламберг определил, что одна из форм парентерального гепатита вызывается вирусом, который стал известен как вирус гепатита B. Это открытие привело к разработке диагностических тест-систем и эффективной вакцины. За это открытие Бламберг получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1976 году.

В то время Харви Джеймс Альтер в Национальном институте здоровья США изучал развитие гепатита у пациентов, которым проводили переливание крови. Хотя тестирование крови на недавно открытый вирус гепатита В снизило количество ассоциированных с трансфузиями гепатитов, Альтер и коллеги с сожалением обнаружили, что значительная часть подобных случаев все равно выявлялась. В то время были также разработаны тесты на инфицирование вирусом гепатита А, и стало ясно, что этот возбудитель не был причиной необъяснимых случаев гепатита.

Значительное число случаев хронического гепатита после переливания крови, которое предположительно было вызвано неизвестным инфекционным агентом, вызывало серьезное беспокойство. Альтер и его коллеги показали, что через кровь пациентов с таким гепатитом инфекция может передаваться шимпанзе — единственным подходящим хозяевам, кроме человека. Дальнейшие исследования показали, что неизвестный агент имеет свойства вируса. Таким образом, исследования Альтера выявили новую, особую форму хронического вирусного гепатита. Загадочную болезнь начали называть «гепатит ни А, ни В».

Открытие вируса гепатита С

Открытие нового вируса теперь стало важнейшей задачей. Были применены все традиционные технологии поиска вирусов, но, несмотря на это, возбудитель оставался неизученным более десяти лет. Майкл Хаутон, работающий в фармацевтической компании Chiron, провел кропотливую работу для определения последовательности генома вируса. Хаутон и его коллеги создали набор фрагментов ДНК из остатков нуклеиновых кислот, обнаруженных в крови инфицированных шимпанзе. Большинство таких фрагментов принадлежали геному самих шимпанзе, но исследователи предположили, что некоторые фрагменты могут относиться к неизвестному вирусу. Исходя из предположения, что антитела против вируса будут обнаруживаться в крови пациентов с гепатитом, ученые использовали их сыворотку, чтобы идентифицировать клонированные фрагменты вирусной ДНК. В ходе исследования был обнаружен один подходящий клон. Дальнейшая работа показала, что этот клон был получен от нового РНК-вируса, принадлежащего к семейству Flaviviridae, — его назвали вирусом гепатита С. Наличие антител у пациентов с хроническим гепатитом однозначно подтвердило, что этот вирус и является искомым агентом.

Открытие вируса гепатита С было решающим, но не хватало одной существенной детали: может ли вирус самостоятельно вызывать гепатит? Чтобы ответить на этот вопрос, ученым нужно было определить, может ли клонированный вирус реплицироваться и вызывать заболевание. Чарльз М. Райс, ученый из Вашингтонского университета в Сент-Луисе, работал с другими группами по изучению РНК-вирусов и заметил не описанный прежде участок в конце генома вируса гепатита С, который, предположительно, мог быть важен для репликации. Райс также изучил генетические варианты в изолированных образцах вируса и выдвинул гипотезу, что некоторые из них могут препятствовать репликации. С использованием методов генной инженерии Райс создал вариант РНК вируса гепатита С, который включал новый участок генома и был лишен инактивирующих вариаций. Когда эта РНК была введена в печень шимпанзе, вирус начал определяться в крови и у шимпанзе начали отмечаться те же признаки заболевания, что и у людей с хроническим гепатитом. Это было окончательным доказательством того, что вирус гепатита С мог самостоятельно вызывать необъяснимые случаи гепатита, связанные с переливанием крови.

Значимость открытия, получившего Нобелевскую премию

Открыв вирус гепатита С, нобелевские лауреаты этого года совершили знаковое достижение в продолжающейся битве против вирусных заболеваний (рис. 2). Благодаря их открытию теперь нам доступны высокочувствительные тест-системы, что позволило значительно снизить риск развития посттрансфузионных гепатитов по всему миру. Также их труды способствовали быстрой разработке фармакологических средств против вируса гепатита С. Впервые в истории это заболевание стало излечимым, что повышает наши надежды на возможность полностью искоренить вирус гепатита С из человеческой популяции. Чтобы достичь этой цели, потребуется международный вклад в распространение тестов крови и повышение доступности противовирусных средств по всему миру (рис. 3).

Нобелевская премия по химии 2020 года

7 октября 2020 года Шведская королевская академия наук присудила Эммануэль Шарпантье и Дженнифер Э. Дудна Нобелевскую премию по химии за разработку метода редактирования генома.

«Генетические ножницы»: как переписать код жизни

Эммануэль Шарпантье и Дженнифер Э. Дудна открыли один из важнейших инструментов генной инженерии — «генетические ножницы», они же — механизм CRISPR/Cas9. Используя его, ученые могут с крайне высокой точностью вносить изменения в ДНК животных, растений и микроорганизмов. Эта технология оказалась революционной для биологических наук; она используется в разработке новых лекарств от рака и дает надежду на излечение генетических заболеваний.

Чтобы изучить потаенные свойства жизни, исследователям нужно уметь изменять гены в клетках. Ранее это было длительной, тяжелой, а иногда и вовсе невыполнимой задачей. Используя «генетические ножницы» CRISPR/Cas9, теперь можно изменить код жизни всего за несколько недель.

«В этом инструменте — огромная сила, которая касается каждого из нас. Это открытие не только изменило фундаментальные науки, но и привело к появлению новых аграрных культур, а в дальнейшем сделает возможным создание инновационных средств терапии», — отметил один из членов Нобелевского комитета по химии.

Как это часто бывает с научными разработками, открытие «генетических ножниц» было неожиданным. Эммануэль Шарпантье изучала высокопатогенную бактерию Streptococcus pyogenes, когда заметила прежде не изученную молекулу tracrРНК. Ее исследования показали, что данная РНК является частью древней бактериальной иммунной системы, CRISPR/Cas, которая инактивирует вирусы путем «разрезания» их ДНК.

Шарпантье опубликовала результаты своей работы в 2011 году. Тогда же она начала сотрудничать с Дженнифер Дудна, опытным биохимиком с огромным багажом знаний по РНК. Вместе они добились успеха в восстановлении «генетических ножниц» бактерии в тестовой пробирке и упростили молекулярные компоненты «ножниц», чтобы их было удобнее использовать.

В этом эпохальном эксперименте ученые смогли перепрограммировать генетические ножницы. В своем естественном виде они обнаруживали лишь вирусную ДНК, но Шарпантье и Дудна доказали, что «ножницы» можно контролировать и «разрезать» любую молекулу ДНК в заданном участке. Когда ДНК разрезана, становится гораздо проще переписать код жизни.

С тех пор, как Шарпантье и Дудна открыли «генетические ножницы» CRISPR/Cas9 в 2012 году, сфера использования этого механизма значительно расширилась. Инструмент используется в различных фундаментальных научных экспериментах. Исследователи растений получили возможность создавать культуры, способные противостоять плесени, вредителям и засухе. В медицинской среде проводятся клинические испытания новых средств терапии опухолей, и мечта об излечении наследственных заболеваний постепенно становится реальностью. «Генетические ножницы» и ученые, открывшие их, дали старт новой эпохе развития наук о жизни и внесли огромный вклад в благосостояние человечества.