Итоги Нобелевской недели: почти все премии отдали микробиологам

С понедельника по пятницу Нобелевский комитет называл лауреатов самых престижных научных премий в области медицины, физики, химии и защиты мира. Их открытия помогли изобрести иммунотерапию для лечения рака, оптический пинцет для перемещения микрочастиц, фемтосекундный лазер для коррекции зрения, фаговый дисплей и управляемую эволюцию для повышения эффективности лекарств и биотоплива, а также внесли вклад в прекращение сексуального насилия.

Размер премий, завещанных в конце ХІХ века шведским промышленником и изобретателем динамита Альфредом Нобелем, в нынешнем году составил 9 млн крон (около $1,1 млн). Mind предлагает ознакомиться с объявленными на этой неделе лауреатами 2018 года и их достижениями.

Медицина и физиология

Лауреаты: американец Джеймс Эллисон и японец Тасуку Хонджо.

Формулировка: «за открытие терапии рака путем ингибирования отрицательной иммунной регуляции».

В 1990-х годах два ученых-иммунолога независимо друг от друга изучали особую категорию белков, тормозящих работу иммунной системы человека. Помимо них эти процессы исследовали еще десятки ученых, но скептицизм и недостаток упорства помешали им достигнуть успеха. А Джеймсу Эллисону и Тасуку Хонджо удалось найти способы снятия иммунной системы с тормозов и направления ее усилий на борьбу с раковыми клетками.

Человеческий организм устроен так, что по его кровеносным сосудам постоянно курсируют особые Т-клетки, выискивающие вредоносные живые формы: вирусы, бактерии, раковые клетки, чтобы сцепиться с ними и подать сигнал тревоги. В случае обнаружения вирусов и бактерий, имеющих инородную природу, иммунная система бьет по ним во всю мощь, стремясь уничтожить. Однако, когда необходимо нанести сокрушающий удар по раковым опухолям, состоящим из своих клеток-предателей, включаются механизмы сдерживания агрессии.

В 1992 году Хондзе обнаружил на поверхности иммунных клеток молекулу белка PD-1, которая делала раковые клетки «невидимыми». А в 1995 году Эллисон впервые обнаружил белок CTLA-4, подавляющий Т-клетки. Ученые нашли способы блокировать работу этих белков, чтобы те перестали ограничивать иммунный ответ.

Их открытия легли в основу нового перспективного направления в лечении рака: онкологической иммунотерапии. Благодаря работам Эллисона и Хондзе к настоящему времени разработаны шесть лекарств, доказавших свою эффективность при лечении лимфома Ходжкина, и нескольких видов карциномы и меланомы.

Физика

Лауреаты: американец Артур Эшкин, француз Жерар Муру и канадка Донна Стрикланд.

Формулировка: «за новаторские изобретения в области лазерной физики – оптический пинцет и его применение в биологических системах, а также метод генерации высокоинтенсивных ультракоротких оптических импульсов»

Оптический пинцет – это устройство для захвата и перемещения микроскопических объектов, таких как атомы или живые клетки. Подсвечивая микрочастицу лазерным пучком специальной формы, оператор оптического пинцета может воздействовать на нее градиентной силой и заставить останавливаться, поворачиваться или «плыть» в нужном направлении.

Артур Эшкин в 1970 году, работая в лаборатории Bell Labs, впервые экспериментально открыл градиентные силы. Спустя шестнадцать лет, в 1986 году, он сконструировал первый функциональный оптический пинцет и вскоре продемонстрировал, что этот пинцет пригоден для изучения биологических объектов – с его помощью можно перемещать вирусы, бактерии и другие живые клетки. При этом их целостность и жизнеспособность не будет нарушена, ведь сила захвата световыми лучами невелика и очень хорошо регулируется.

Жерар Мур и Донна Стрикленд получат звания нобелевских лауреатов и по 25% денежной премии за изобретение в 1985 году технологии под названием «усиление чирпированных импульсов», активно применяемой в микрохирургии. Ученые придумали, как получать ультракороткие и мощные световые импульсы, в которых за квадриллионные доли секунды свет проходит расстояние менее микрометра (это можно сравнить с длиной одной живой клетки). Эта технология привела к созданию фемтосекундных лазеров, с помощью которых ежегодно проводятся миллионы операций по коррекции зрения.

Химия

Лауреаты: американка Фрэнсис Арнольд, американец Джордж Смит и британец Грегори Винтер

Формулировка: «за направленную эвoлюцию ферментов, а также за фаговый дисплей пептидoв и антител».

Нобелевская премия по химии в 2018 году присуждена исследователям живых клеток. Половину награды в размере 4,5 млн крон заберет женщина-биолог Фрэнсис Арнольд. В 1993 году она провела первую в мире управляемую эволюцию энзимов – белков, ускоряющих химические реакции.

Суть ее метода состоит в следующем: в последовательность гена, кодирующего синтез белка, случайным образом вносят различные мутации, после чего из получившихся мутантных белков отбирают обладателя наилучших свойств, а затем процесс повторяется снова и снова. Эта методика нашла широкое практическое применение. Она помогает, в частности, улучшать качество биотоплива и снижать побочные эффекты лекарств.

Вторая половина премии будет поровну разделена между Джорджем Смитом, придумавшим фаговый дисплей в 1985 году, и Грегори Уинтером, который впервые вывел на экран этого дисплея антитела человека. Благодаря их работам появился метод быстрого и эффективного отбора антител (с использованием направленной эволюции) для лечения различных заболеваний, включая рак.

Фаговый дисплей  – лабораторный метод, позволяющий увидеть, какой в точности белок кодирует тот или иной ген, и каковы его функции. Джордж Смит обнаружил, что сразу после внесения изменения в одном из геномов бактериофага (вируса, который заражает бактерии), это изменение «отображается», как на дисплее, в структуре белков на оболочке вируса.

То есть, если в геном бактериофага вставить новый ген, то белок, который этот ген кодирует, появится на поверхности бактериофага, и за ним можно наблюдать в микроскоп и смотреть, как он взаимодействует с другими белками.

Премия мира

Лауреаты: конголезец Денис Муквеге и иракчанка Надя Мурад

Формулировка: «за их усилия по прекращению использования сексуального насилия в качестве оружия войны и вооруженных конфликтов»

«Каждый из них своим собственным путем помог лучше осветить проблему сексуального насилия в военное время, чтобы преступники смогли понести заслуженное наказание за свои деяния», – сказано на сайте Нобелевского комитета.

Нобелевский комитет решил вручить почетную премию мира конголезскому гинекологу Денису Мукенгере Муквеге за то, что он посвятил значительную часть своей взрослой жизни спасению жертв сексуального насилия в Конго. С момента открытия госпиталя Panzi в портовом городе Букаву в 2008 году доктор Муквеге и его помощники оказали медицинскую помощь тысячам женщин. Большинство из них стали жертвами сексуального насилия в период затяжной гражданской войны в Конго, в ходе которой погибло более 6 миллионов граждан страны.

Также премия мира досталась иракской правозащитнице езидского происхождения Наде Мурад, которая будучи жертвой сексуального насилия отказалась подчиняться социальному кодексу, требующему от женщин «молчать и стыдиться». Надя Мурад проявила «необыкновенную храбрость», рассказывая всему миру историю своих страданий, а также говоря от лица других жертв.

Надя Мурад проживала в отдаленном селе Кошо на севере Ирака, территория которого в августе 2014 года подвергалась жестоким и систематическим атакам боевиков самопровозглашенного Исламского государства (ИГИЛ). В селе Нади Мурад джихадисты казнили несколько сот человек, включая несовершеннолетних детей. Юных девушек боевики забирали в плен для использования в качестве секс-рабынь.Надя Мурад пробыла в плену три месяца, после чего ей удалось сбежать.

Помимо нее жертвами боевиков ИГИЛ, предположительно, стали еще около 3000 езидских девушек. Систематические акты насилия над женщинами считаются частью военной стратегии исламистов, направленной на подавление езидов и других религиозных меньшинств.