Підсумки Нобелівського тижня: майже всі премії віддали мікробіологам

З понеділка по п'ятницю Нобелівський комітет називав лауреатів найпрестижніших наукових премій у галузі медицини, фізики, хімії та захисту миру. Їхні відкриття допомогли винайти імунотерапію для лікування раку, оптичний пінцет для переміщення мікрочастинок, фемтосекундний лазер для корекції зору, фаговий дисплей і керовану еволюцію для підвищення ефективності ліків і біопалива. Премію миру присуджено за вклад в припинення сексуального насильства.

Розмір премій, що їх наприкінці ХІХ століття у своєму заповіті визначив шведський промисловець і винахідник динаміту Альфред Нобель, нинішнього року склав 9 млн крон (близько $1,1 млн) за кожну. Mind пропонує ознайомитися з оголошеними цього тижня лауреатами 2018 року та їхніми досягненнями.

Медицина і фізіологія

Лауреати: американець Джеймс Еллісон і японець Тасуку Хонджі

Формулювання: «за відкриття терапії раку шляхом пригнічення негативної імунної регуляції».

У 1990-х роках два вчених-імунологи незалежно один від одного вивчали особливу категорію білків, які гальмують роботу імунної системи людини. Крім них ці процеси досліджували ще десятки вчених, але скептицизм і брак наполегливості завадили їм досягти успіху. А Джеймсу Еллісону і Тасуку Хонджі вдалося знайти способи зняття імунної системи з гальм і спрямування її зусиль на боротьбу з раковими клітинами.

Людський організм влаштований так, що по його кровоносних судинах постійно курсують особливі Т-клітини, що вишукують шкідливі живі форми: віруси, бактерії, ракові клітини, щоб зчепитися з ними і подати сигнал тривоги. У разі виявлення вірусів і бактерій, що мають чужорідну природу, імунна система б'є по них на повну потужність, прагнучи знищити. Однак, коли необхідно завдати нищівного удару по ракових пухлинах, що складаються зі своїх клітин-зрадників, включаються механізми стримування агресії.

У 1992 році Хонджі виявив на поверхні імунних клітин молекулу білка PD-1, яка робила ракові клітини «невидимими». А в 1995 році Еллісон вперше виявив білок CTLA-4, що пригнічує Т-клітини. Вчені знайшли способи блокувати роботу цих білків, щоб ті перестали обмежувати імунну відповідь.

Їх відкриття лягли в основу нового перспективного напрямку в лікуванні раку: онкологічної імунотерапії. Завдяки роботам Еллісона та Хонджі до теперішнього часу розроблені шість ліків, які довели свою ефективність при лікуванні лімфоми Ходжкіна і декількох видів карциноми і меланоми.

Фізика

Лауреати: американець Артур Ешкін, француз Жерар Муру і канадка Донна Стрикланд

Формулювання: «за новаторські винаходи в галузі лазерної фізики – оптичний пінцет і його застосування в біологічних системах, а також метод генерації високоінтенсивних ультракоротких оптичних імпульсів»

Оптичний пінцет – це пристрій для захоплення і переміщення мікроскопічних об'єктів, таких як атоми або живі клітини. Підсвічуючи мікрочастинки лазерним пучком спеціальної форми, оператор оптичного пінцета може впливати на неї градієнтною силою і змусити зупинятися, повертатися або «плисти» в потрібному напрямку.

Артур Ешкін в 1970 році, працюючи в лабораторії Bell Labs, вперше експериментально відкрив градієнтні сили. Через 16 років, в 1986-му, він сконструював перший функціональний оптичний пінцет і незабаром продемонстрував, що цей пінцет придатний для вивчення біологічних об'єктів – з його допомогою можна переміщати віруси, бактерії та інші живі клітини. При цьому їхня цілісність і життєздатність не буде порушена, адже сила захоплення світловими променями невелика і дуже добре регулюється.

Жерар Мур і Донна Стрікленд отримають звання нобелівських лауреатів і по 25% грошової премії за винахід у 1985 році технології під назвою «посилення чирпированих імпульсів», активно застосовується в мікрохірургії. Вчені придумали, як отримувати ультракороткі та потужні світлові імпульси, в яких за квадрильйонні частки секунди світло проходить відстань менше мікрометра (це можна порівняти з довжиною однієї живої клітини). Ця технологія привела до створення фемтосекундних лазерів, за допомогою яких щорічно проводяться мільйони операцій з корекції зору.

Хімія

Лауреати: американка Френсіс Арнольд, американець Джордж Сміт і британець Грегорі Вінтер

Формулювання: «за спрямовану еволюцію ферментів, а також за фаговий дисплей пептидів і антитіл».

Нобелівська премія з хімії у 2018 році присуджена дослідникам живих клітин. Половину нагороди в розмірі 4,5 млн крон забере жінка-біолог Френсіс Арнольд. У 1993 році вона провела першу у світі керовану еволюцію ензимів – білків, що прискорюють хімічні реакції.

Суть її методу полягає в наступному: у послідовність гена, що кодує синтез білка, випадковим чином вносять різні мутації, після чого з отриманих мутантних білків відбирають володаря кращих якостей, а потім процес повторюється знову і знову. Ця методика знайшла широке практичне застосування. Вона допомагає, зокрема, покращувати якість біопалива і знижувати побічні ефекти ліків.

Друга половина премії буде порівну розділена між Джорджем Смітом, який придумав фаговий дисплей у 1985 році, і Грегорі Вінтером, який вперше вивів на екран цього дисплея антитіла людини. Завдяки їхнім роботам з'явився метод швидкого і ефективного відбору антитіл (з використанням спрямованої еволюції) для лікування різних захворювань, зокрема раку.

Фаговий дисплей – лабораторний метод, що дозволяє побачити, який в точності білок кодує той чи інший ген, і які його функції. Джордж Сміт виявив, що відразу після внесення зміни в одному з геномів бактеріофага (вірусу, що заражає бактерії), ця зміна «відображається», як на дисплеї, у структурі білків на оболонці вірусу.

Тобто, якщо в геном бактеріофага вставити новий ген, то білок, який цей ген кодує, з'явиться на поверхні бактеріофага, і за ним можна спостерігати в мікроскоп і дивитися, як він взаємодіє з іншими білками.

Премія миру

Лауреати: конголезець Денис Муквеге та іракчанка Надя Мурад

Формулювання: «за зусилля з припинення використання сексуального насильства як зброї війни і збройних конфліктів»

«Кожен з них своїм власним шляхом допоміг краще висвітлити проблему сексуального насильства у воєнний час, щоб злочинці змогли понести заслужене покарання за свої діяння», – йдеться на сайті Нобелівського комітету.

Нобелівський комітет вирішив вручити почесну премію миру конголезькому гінекологу Денису Мукенгере Муквеге за те, що він присвятив значну частину свого дорослого життя порятунку жертв сексуального насильства в Конго. З моменту відкриття госпіталю Panzi в портовому місті Букаву в 2008 році доктор Муквеге і його помічники надали медичну допомогу тисячам жінок.

Більшість з них стали жертвами сексуального насильства в період затяжної громадянської війни в Конго, під час якої загинуло понад 6 млн громадян країни.

Також премія миру дісталася іракській правозахисниці езидського походження Наді Мурад – жертві сексуального насильства, яка відмовилася підкорятися соціальному кодексу, що вимагає від жінок «мовчати і соромитися». Надя Мурад проявила «незвичайну хоробрість», розповідаючи всьому світу історію своїх страждань, а також промовляючи від імені інших жертв.

Надя Мурад проживала у віддаленому селі Кошо на півночі Іраку, територія якого в серпні 2014 року піддавалася жорстоким і систематичним атакам бойовиків самопроголошеної Ісламської держави (ІДІЛ). У селі Наді Мурад джихадісти стратили кілька сотень людей, включаючи неповнолітніх дітей. Юних дівчат бойовики забирали в полон для використання як секс-рабинь. Надя Мурад пробула в полоні три місяці, після чого їй вдалося втекти.

Крім неї жертвами бойовиків ІДІЛ, імовірно, стали ще близько 3000 езидських дівчат. Систематичні акти насильства над жінками вважаються частиною військової стратегії ісламістів, спрямованої на придушення езидів та інших релігійних меншин.