Ученые, изменившие урологию

Продолжаем начатый в прошлом номере рассказ о лауреатах Нобелелевской премии, которые внесли значительный вклад в развитие медицины, в том числе урологии.

1979

Аллан Кормак, Годфри Хаунсфилд 

«За разработку компьютерной томографии»

Как «Битлз» помогли открыть КТ

Нобелевских премий в области медицины удостаивались и инженеры. Благодаря одному из них появилась компьютерная томография. 

Электронику и радиотехнику Годфри Хаунсфилд изучал по книгам в британской армии, куда пошел волонтером накануне Второй мировой войны. Позже поступил в Электротехнический инженерный колледж Фарадея в Лондоне, по окончании которого устроился в крупную звукозаписывающую компанию EMI. Однажды на вечеринке с участием группы «Битлз» Хаунсфилд высказал идею об автоматическом распознавании образов, основанном на степени поглощения рентгеновских лучей биологическими тканями, которая впоследствии воплотилась в EMI-сканер (1969). Любопытно, что данный метод еще в конце 1950‑х годов разработал другой ученый — Алан Кормак. Хаунсфилд независимо от Кормака придумал схожую систему (пучок гамма-излучения пропускался через муляж тела и подхватывался счетчиком Гейгера с противоположной стороны). В 1971 году в Уимблдоне был сконструирован первый клинический томограф, а уже через год была получена первая сканограмма головного мозга пациентки. С 1972 года компания EMI начала коммерческий выпуск компьютерных томографов.

1982

Карл Суне Бергстрем, Бенгт Самуэльсон, Джон Вейн 

«За открытия, касающиеся простагландинов и близких к ним биологически активных веществ» 

Простагландины — путь от простаты

Простагландины были впервые описаны в 1930 году, когда их выделили гинекологи Колумбийского университета при исследовании секрета предстательной железы и семенных пузырьков. Изучая химическое строение этих веществ, Суне Бергстрем пришел к выводу, что они образуются из арахидоновой кислоты. В ходе совместной работы с Бегнетом Самуэльсоном и Джоном Вейном было обнаружено, что арахидоновая кислота присутствует во всех ядерных клетках животных. Это открытие проложило путь биологическим испытаниям, в ходе которых выяснилось, что разные ткани выделяют разные простагландины с различными биологическими функциями. Так, простагландины группы Е обладают сосудорасширяющим действием, приводя к снижению артериального давления (АД). Простагландины группы F, напротив, вызывают сокращение гладких мышц стенок кровеносных сосудов и, следовательно, повышение АД. В последние годы появилось значительное количество публикаций, посвященных применению простагландина E1 для лечения эректильной дисфункции.

1984

Нильс Йерне, Жорж Кёлер, Сезар Мильштейн 

«За теории относительно специфичности в развитии и контроле иммунной системы и открытие принципа продукции моноклональных антител»

Антитела, ставшие «золотыми пулями»

Нильс Йерне изначально прославился как автор теории селекционного образования антител. Он предположил, что в крови содержится много различных антител и когда они встречаются со «своими» антигенами, образуются соединения, которые распознаются лимфоидными клетками, запускающими процесс их клонирования. В 1969 году Йерне возглавил Институт иммунологических исследований в Базеле. Здесь он выдвинул теорию, что антитела вырабатываются для распознавания измененных антигенов тканевой совместимости, не являющихся ни антагонистическими, ни токсичными. Теория отражала функцию Т-клеток — компонентов иммунной системы, уничтожающих инфицированные и раковые клетки. В дальнейшем ее развили Жорж Кёлер и Сезар Мильштейн, открыв принцип продукции моноклональных антител, которые сегодня используются в терапии различных онкологических заболеваний, в том числе рака почки. Их называют «золотыми пулями», поскольку они действуют прицельно на мишени в клетках.

1986

Стэнли Коэн, Рита Леви-Монтальчини 

«За открытие факторов роста»

Как мыши помогли открыть тайну роста

В фокусе интересов молодого выпускника бруклинского колледжа Стенли Коэна была биохимия процессов роста. Открытия в этой области он сделал вместе со своей коллегой Ритой Леви-Монтальчини. Долгое время ученые не понимали, почему при слиянии яйцеклетки и сперматозоида возникают миллиарды клеток нового организма, которые в дальнейшем формируют различные ткани. Эксперименты показывали, что если к клеткам, культивируемым in vitro, добавить некоторые экстракты из органов и сыворотки крови, их рост продлевается. Но какие факторы на это влияют, оставалось загадкой. В 1952 году Рита Леви-Монтальчини обнаружила, что вещества, содержащиеся в некоторых опухолях мышей, могут вызывать бурный рост отделов нервной системы у куриных эмбрионов. Эти вещества были названы фактором роста нервной ткани (NGF). Спустя несколько лет Коэну с группой ученых, куда входила и Леви-Монтальчини, удалось получить экстракт NGF из опухоли мыши. А чуть позже вещество, обладающее аналогичными свойствами, было обнаружено в слюнных железах взрослых мышей. Таким образом, был найден еще один фактор роста — эпидермальный, который стимулировал рост эпителиальных клеток кожи и роговицы (EGF). В 1975 году Коэн выделил EGF из мочи беременных женщин. Выяснилось, что данный фактор стимулирует рост многих типов клеток. Как оказалось, в процессе участвует и ферментативная система, универсальная для действия других факторов роста, гормонов и онкогенных вирусов. В 1980‑х годах исследователи доказали, что онкогены несут в себе код для производства белков, сходных с факторами роста, и когда их регуляция нарушается, может развиться опухоль. В медицине NGF стали использовать для восстановления поврежденных нервов, а EGF — для улучшения эффективности пересадки кожи. Кроме того, факторы роста стали мишенями для лечения онкозаболеваний. 

1990

Джозеф Мюррей, Эдвард Донналл Томас 

«За открытия, касающиеся трансплантации органов и клеток при лечении болезней» 

От трансплантации — к регенеративной медицине

На счету выпускника медицинской школы Гарварда Джозефа Мюррея несколько открытий в области трансплантологии. В 1954 году он первым в мире выполнил успешную пересадку почки человека его близнецу. В 1959 году ученый совершил первую трансплантацию почки от неродственного донора, а еще через три года — от умершего донора. Кроме того, он стал мировым лидером в трансплантационной биологии в использовании иммунодепрессантов и исследовании механизма реакции отторжения трансплантата. 

Нобелевскую премию Джозеф Мюррей разделил с коллегой Эдвардом Донналом Томасом, впервые в мире осуществившим пересадку донорского костного мозга. Таким образом, был расширен перечень донорских органов. Работы этих первопроходцев стали основой для развития трансплантологии.

2011

Брюс Бетлер, Жюль Хоффман, Ральф Стейнман 

«За работы по изучению активации врожденного иммунитета»

Клетки против рака

Брюс Бетлер и Жюль Хоффман выяснили, что организмы живых существ имеют две линии защиты. Первая — это врожденный иммунитет, направленный на разрушение клеточной мембраны чужеродной клетки. Вторая — иммунитет приобретенный (адаптивный), он борется с молекулами-чужаками, которым удалось победить врожденный иммунитет. В основе адаптивного иммунитета — T-клетки (T-лимфоциты). При попадании чужеродного тела они производят цитокины, а те уже синтезируют B-клетки (B-лимфоциты), которые вырабатывают антитела к вирусам и бактериям. Ральф Стейнман, открывший в 1970‑х годах новый вид клеток (дендритные), которые содержатся в тканях организма, соприкасаемых с внешней средой (в коже, легких и т.д.), доказал, что именно через них врожденный иммунитет сообщает о необходимости активации T-клеток. 

Жюль Хоффман в 1996 году выявил ген, который кодирует специальные рецепторы на поверхности дендритных клеток, распознающие молекулы в структуре мембран бактериальных патогенов, посылая сигнал на устранение «чужака». Их назвали Toll-подобными рецепторами. В 1998 году Брюс Бетлер обнаружил, что Toll-подобные рецепторы взаимодействуют с рецепторами бактериальных липополисахаридов (LPS) — молекул, которые гиперстимулируют иммунитет, приводя к активации воспалительных процессов. Так выяснилось, что «зловредными» компонентами мембраны клеточных бактерий, вызывающих реакцию врожденного иммунитета, оказались LPS. Открытие ученых помогло разработать противоопухолевые препараты, в том числе для лечения рака простаты.

2012

Роберт Лефковиц, Брайан Кобилка 

«За изучение рецепторов, сопряженных с G-белком»

Датчик, активирующий гормоны 

Долгие годы ученые не могли понять, как клетки организма «осязают» окружающую их среду. Роберт Лефковиц и Брайан Кобилка раскрыли механизм работы рецепторов, сопряженных с G-белком, и стали лауреатами Нобелевской премии по химии. Эти рецепторы оказались тем датчиком, который принимает сигнал от гормонов и заставляет их активироваться. 

Лефковиц еще в 1968 году нашел на поверхности клеток несколько рецепторов и среди них — адреналиновый β-адренорецептор (он метил гормоны радиоактивным изотопом йода, что помогало отслеживать их перемещение). А в 1980‑е годы его сподвижник Кобилка смог определить ген, кодирующий β-адренорецептор. Впоследствии ученые открыли целое семейство рецепторов, сопряженных с G-белком: они кодируют около тысячи генов и ответственны за распознавание света, запахов, адреналина, гистамина, дофамина и серотонина. Почти половина всех лекарств работают, оказывая влияние на рецепторы, сопряженные с G-белком. 

Благодаря этому открытию был разработан адреноблокатор, ставший основой для лечения доброкачественной гиперплазии предстательной железы, гиперактивного мочевого пузыря, острой задержки мочи и др. В последние годы появился новый класс препаратов — β-3‑адреномиметики, которые высокоэффективны в устранении ургентных позывов к мочеиспусканию и недержания мочи, связанного с императивными позывами.

2016

Есинори Осуми 

«За открытие механизмов аутофагии»

Объявляем голодовку 

Аутофагия — один из фундаментальных клеточных процессов. Уничтожение вышедших из строя клеток происходит постоянно. К сожалению, с возрастом механизмы аутофагии ослабевают, что становится толчком для развития болезней старости. Есинори Осуми подробно описал механизм аутофагии клеток живых организмов. Клетки начинают избавляться от своих патогенов при сильном стрессе, например голоде. В результате замедляются процессы старения и можно избежать тяжелых патологий, таких как рак, болезнь Альцгеймера, сахарный диабет и др. Кроме того, ученый установил гены, отвечающие за аутофагию. 

Сейчас исследователи изучают различные способы воздействия на аутофагию и разрабатывают препараты, способные ее активировать, для терапии онкологических и почечных заболеваний. Разгрузочная диета рассматривается как один из способов уменьшения возрастных патологий почки. Иногда применяют препараты, имитирующие ограничение калорийности. 

Развитие генной инженерии и дальнейшее изучение механизмов аутофагии позволяет рассчитывать на создание новых, более эффективных лекарственных средств от самых разных болезней. 

Источники: indicator.ru, nobeliat.ru, ru.wikipedia.org 

Подготовила Екатерина Пичугина