9 листопада, 2015
Объявлены лауреаты Нобелевской премии в области физиологии и медицины
В этом году лауреатами Нобелевской премии в области физиологии и медицины стали ирландец Уильям Кэмпбелл, профессор Сатоси Омура из Японии и исследователь из Китая Юю Ту. Самой престижной в научном мире наградой был отмечен их вклад в изобретение принципиально новых препаратов, эффективных в борьбе с распространенными паразитарными инфекциями.
Нобелевский триумф антибиотика и… фитопрепарата
Американский биохимик родом из Ирландии, профессор Уильям Кэмпбелл и профессор Сатоси Омура из Японии разделили половину премии за создание нового класса лекарственных препаратов. Благодаря их исследованиям получен новый антибиотик на основе авермектинов – продуктов жизнедеятельности актиномицета Streptomyces avermitilis, который эффективен в лечении инфекций, переносимых паразитическими круглыми червями.
Микроорганизм – продуцент авермектинов был выделен и изучен профессором С. Омура. Научный поиск японского исследователя был сосредоточен на выделении из природной среды новых микроорганизмов, обладающих интересными свойствами. Помимо этого, С. Омуру интересовали генетические механизмы, посредством которых эти микроорганизмы приобретают способность синтезировать новые органические соединения. Выделив перспективного продуцента, профессор С. Омура получил мутантов S. avermitilis, у которых были заблокированы различные участки пути биосинтеза авермектина.
С помощью анализа различных веществ-предшественников, синтезируемых каждым мутантом, ученый определил механизм образования антибиотика. В конечном итоге С. Омуре удалось клонировать все 17 генов, связанных с биосинтезом авермектина. К 1997 г. была уточнена функция каждого гена, полностью изучен механизм биосинтеза. Параллельно выявлены гены синтеза еще 37 видов органических соединений (вторичных метаболитов). На сегодня S. avermitilis является единственным продуцентом авермектина и единственным источником промышленного производства нового антибиотика.
Ивермектин (гидроксидериват авермектина) был обнаружен и изучался профессором С. Омурой в сотрудничестве с Институтом терапевтических исследований Merck (Merck Institute for Therapeutic Research, США) и профессором Уильямом Кэмпбеллом. Вначале новое соединение рассматривалось в качестве перспективного глистогонного средства для животных, в итоге в 1983 г. ивермектин стал самым востребованным ветеринарным препаратом и сохраняет лидерство в этой нише до сих пор. Позднее было установлено, что указанное соединение – довольно безопасный и эффективный противопаразитарный препарат и для человека, воздействующий на микроскопических круглых червей. С появлением ивермектина удалось существенно снизить распространенность в глобальном масштабе слоновой болезни и речной слепоты – заболеваний, вызываемых паразитическими круглыми червями филяриями.
Согласно заявлению Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), появление ивермектина позволит в глобальном масштабе ликвидировать онхоцеркоз к 2025 г., лимфатический филяриатоз – к 2020 г. В апреле 2013 г. генеральный директор ВОЗ Маргарет Чен опубликовала официальное письмо, подтверждающее, что онхоцеркоз ликвидирован в Колумбии, которая стала первой страной в мире, победившей заболевание. В сентябре 2014 г. Эквадор стал вторым государством, официально объявленным свободным от речной слепоты.
Как отметил в нобелевском интервью профессор У. Кэмпбелл, наиболее ценным является влияние ивермектина в аспекте профилактики слепоты. Благодаря появлению ивермектина появилась возможность повторного заселения отдельных плодородных регионов, которые ранее были заброшены из-за широкой распространенности паразитарного заболевания в этих местностях.
Сегодня ивермектин оценивается в глобальном масштабе как одна из наиболее важных лекарственных молекул среди всех когда-либо созданных для терапии человека и животных. По масштабам своего влияния на мировое здравоохранение ивермектин конкурирует с пенициллином – этот новый антибиотик вводится более чем 300 млн людей ежегодно.
Вторая половина Нобелевской премии в области физиологии и медицины присвоена химику-фармацевту Юю Ту за открытие в области борьбы с малярией.
Лауреат из Китая является автором нового лекарственного средства под названием артемизинин, созданного на основе экстракта полыни (Artemisia annua), известной в Китае как кингхао. Открытие этого вещества рассматривается как значительный прорыв в области тропической медицины, способный спасти миллионы жизней и оздоровить жителей 20 тропических стран с развивающейся экономикой в Южной Азии, Африке и Южной Америке.
Интересно, что первое упоминание о приготовлении средства на основе полыни, эффективного в борьбе с характерным симптомом малярии (перемежающейся лихорадкой), Ю. Ту обнаружила в трактате по китайской медицине, написанном 1600 лет назад. Однако в древнем источнике предлагалась экстракция с использованием кипящей воды, которая оказалась неэффективной. Более позднее свидетельство о холодной экстракции было найдено в трактате Ge Hong, где сказано: «Горстка кингхао погружается в два литра воды, отжать сок и пить». Проанализировав этот опыт, китайский исследователь разработала наиболее эффективный способ холодной экстракции с использованием эфира, который позволяет сохранить активность действующего вещества полыни.
По своей химической структуре артемизинин – сесквитерпен, в cocтaв которого входит эндопероксидный мостик и лактонное кольцо. Впоследствии были синтезированы три производных артемизинина с повышенной активностью: дигидроартемизинин (восстановленный артемизинин), артеметер (жирорастворимый метиловый эфир артемизинина) и артесунат (водорастворимый гемисукцинат дигидроартемизинина). Активность артемизинина и его производных in vivo в 10-100 раз выше таковой других противомалярийных препаратов (Meshnick et al., 1996).
Первые положительные результаты применения экстракта были получены при лечении животных. Позднее, как глава исследовательской группы, Ю. Ту взяла на себя ответственность за тестирование препарата на больных малярией людях. В результате была показана эффективность экстракта, при использовании артемизинина не отмечалось тяжелых побочных эффектов, не развивалась устойчивость возбудителей к терапии. «Это был действительно счастливый момент в моей карьере», – вспоминает Ю. Ту.
В последующие годы она изучила химическую структуру и механизм действия артемизинина, опубликовала по данной тематике целый ряд научных работ. Примечательно, что первая статья Ю. Ту, посвященная артемизинину, была опубликована анонимно в 1977 г. Спустя 4 года, в 1981 г., автор представила результаты своих исследований на специальной встрече в офисе ВОЗ. Мировое признание пришло к китаянке только в 2011 г., когда результаты ее научных разработок уже широко использовались в лечении малярии.
О лауреатах
Уильям Сесиль Кэмпбелл (William C. Campbell) родился 28 июня 1930 года в г. Рамелтон, графство Донегал (Ирландия). В 1952 г. окончил Тринити-колледж (г. Дублин) с отличием первого класса в области зоологии. Продолжил обучение в США, в 1957 г. получил степень доктора философии в Висконсинском университете (University of Wisconsin-Madison). С этого момента до 1990 г. работал как биохимик и паразитолог в Институте терапевтических исследований Merck (Merck Institute for Therapeutic Research). В период с 1984 по 1990 год занимал должность старшего научного директора по экспериментальным исследованиям и развитию. В 1962 г. ученый стал гражданином США, в 2002 г. был избран членом Национальной академии наук США. В настоящее время заслуженный почетный профессор Университета Дрю (г. Мэдисон, США). В свободное время Г.У. Кемпбелл занимается настольным теннисом и греблей.
«Вы, должно быть, шутите!» – первое, что сказал ученый, когда ему по телефону сообщили о присуждении премии. Он отметил, что не мог поверить в реальность награды, поскольку в создании любого нового лекарственного средства задействовано слишком много людей. «Одна из самых больших ошибок, которые мы сделали все вместе – и это то, о чем я много пишу в течение последних 40 лет, – тщеславное мнение о том, что люди могут создавать новые молекулы не хуже самой природы в плане их разнообразия и эффективности. В то же время природа постоянно производит молекулы, которые людям даже в голову не приходят», – заявил ученый.
Сатоси Омура (Satoshi Оmura) родился 12 июля 1935 г. в префектуре Яманаси (Япония). В 1963 г. получил степень магистра наук в Токийском научном университете (Tokyo Science University), затем в 1968 г. – степень доктора фармацевтических наук в Университете Токио (University of Tokyo), а два года спустя – степень доктора в области химии. В 1963-1965 гг. был научным сотрудником исследовательского центра Университета Яманаси (Yamanashi University). В 1965 г. ученый начал длительное сотрудничество с институтом Китасато (Kitasato Institute), первоначально в качестве исследователя. Впоследствии занимал в этом учреждении различные должности вплоть до назначения в 1990 г. на пост президента института. С 2008 по 2012 год был почетным президентом института Китасато, в настоящее время – заслуженный почетный профессор и специальный координатор исследовательского проекта Drug Discovery group, посвященного разработке новых лекарственных средств. Кроме того, с 2005 г. и до настоящего времени является профессором химии в Университете Уэсли (США).
Профессор С. Омура – эксперт с мировым именем в области биоорганической химии. Используя оригинальные методы выделения из природы полезных микроорганизмов, за весь период своей работы ученый обнаружил 13 новых родов, таких как Kitasatosporia, Longispora и Arbophoma, а также 42 новых вида. За более чем 40-летнюю карьеру профессор С. Омура открыл свыше 470 соединений, многие из которых уникальны. Некоторые из его открытий рассматриваются в качестве предшественников для создания статинов, противоопухолевых соединений и других лекарственных средств. Предложенная им технология создания гибридных антибиотиков дала ученым принципиально новое поле для исследований.
В 2014 г. за открытие авермектинов профессор С. Омура был удостоен престижной научной премии Gairdner Global Health Award.
Сегодня профессор С. Омура продолжает интенсивно работать. Его книга «Макролидные антибиотики» (2-е издание) остается наиболее авторитетным пособием по соответствующей теме. Кроме того, в своей стране ученый является одним из признанных меценатов, он занимает должность президента Университета искусства и дизайна Йошиби (Joshibi University of Art and Design). При поддержке профессора в его родном городе создан художественный музей. Ученый также опубликовал несколько томов личных эссе и ежегодно издает сборники персональных работ в области классической японской каллиграфии.
Юю Ту (Youyou Tu) родилась 30 декабря 1930 года в г. Нингбо, провинция Чжэцзян (Китай). Вся ее профессиональная деятельность связана исключительно с родной страной. В 1948 г. она окончила среднюю школу (Xiaoshi Middle School). С 1951 по 1955 год обучалась в Медицинской школе Пекинского университета (Peking University Medical School) на факультете фармацевтических наук. Далее в течение двух с половиной лет Ю. Ту обучалась традиционной китайской медицине, а по окончании курса поступила на работу в Академию китайской медицины (в настоящее время – China Academy of Chinese Medical Sciences). В 1980 г. удостоилась звания исследователя (в Китае звание, эквивалентное званию профессора). В 2001 г. была повышена до научного руководителя для докторантов, а в настоящее время является ведущим ученым в Академии.
Юю Ту замужем за своим одноклассником по средней школе, имеет двух дочерей. По ее словам, странное даже для Китая имя ей дал отец, взяв его из китайского поэтического изречения: «Олени блеют «Юю», когда едят дикую полынь». Связь этой фразы с последующим делом всей жизни она считает пророческим совпадением.
За открытие артемизинина в 2011 г. китаянка получила премию Ласкера в области клинической медицины. Отвечая на вопрос журналистов о своем отношении к этой награде, Ю. Ту просто ответила: «Я слишком стара, чтобы вынести это». Что ж, теперь исследовательнице придется мириться с всемирной известностью и привыкнуть к статусу лауреата Нобелевской премии, причем при «отягчающих» обстоятельствах: Ю. Ту стала первой гражданкой Китайской народной республики, получившей престижную премию в области естественных наук.
В пресс-релизе, размещенном на сайте Нобелевского комитета, подчеркивается планетарное значение всех работ, авторы которых удостоены награды: «Эти открытия предоставили человечеству возможности для борьбы с изнурительными заболеваниями, которые ежегодно поражают миллионы людей. Последствия этих работ с точки зрения улучшения здоровья людей и уменьшения их страданий – неизмеримы».
По данным оргкомитета, на премию в 2015 г. было номинировано 327 ученых, 57 из них – впервые. В этом году, как и в предыдущие два года, размер премии составляет 8 млн шведских крон. В связи с ослаблением курса эта сумма впервые за пятнадцать лет не достигнет миллиона долларов и составит 953 тыс. Церемония награждения лауреатов состоится 10 декабря в г. Стокгольме (Швеция).
Тем временем на обратной стороне Луны…
17 сентября, накануне оглашения имен первых нобелевских лауреатов 2015 года, в Гарвардском университете состоялась юбилейная 25-я церемония вручения Шнобелевской премии (Ig Nobel Prize) за достижения в науке, «которые сначала вызывают смех, а затем заставляют задуматься». Премия учреждена в 1991 г. журналом Annals of Improbable Research (США). В большинстве случаев Шнобелевская премия привлекает внимание к научным работам, которые имеют определенную ценность, но заголовок или тема которых содержит элементы смешного.
Согласно установившейся традиции, прибывшие на церемонию номинанты получают свою награду из рук реальных лауреатов Нобелевской премии. Сертификат, удостоверяющий получение премии, также подписывают три нобелевских лауреата. Продолжительность шнобелевской лекции (Ig Informal Lecture) составляет 60 секунд; а через несколько дней после церемонии в Массачусетском технологическом институте (США) проходят неофициальные шнобелевские лекции, на которых лауреаты могут объяснить всем желающим суть своих исследований.
Шнобелевскую премию 2015 года в области медицины разделили авторы четырех научных работ, так или иначе связанных с изучением вреда и пользы поцелуев. Три из них – авторства японского ученого Хадзиме Кимата (Hajime Kimata), доказавшего способность поцелуев предотвращать развитие некоторых видов аллергических реакций, прежде всего за счет влияния на иммунную систему целующихся. В последней из опубликованных работ ученый показал, что у пациентов с атопией поцелуи существенно снижают выработку аллергенспецифического иммуноглобулина Е (Kissing Selectively Decreases Allergen-Specific IgE Production in Atopic Patients. Hajime Kimata, Journal of Psychosomatic Research, vol. 60, 2006). Автор делает ценный для общества вывод, что лицам, склонным к аллергии, необходимо целоваться как можно чаще.
Группа ученых из Института молекулярной биомедицины Коменского университета (г. Братислава, Словакия) Ярослава Дурдякова (Jaroslava Durdiakovа), Наталия Камодьева (Natalia Kamodyova) и Петер Целек (Peter Celec), а также еще четыре их соавтора получили Шнобелевскую премию за опубликованные в 2013 г. результаты исследования рисков, связанных с поцелуями (Prevalence and Persistence of Male DNA Identified in Mixed Saliva Samples After Intense Kissing. Forensic Science International Genetics, vol. 7, 2013). Словацкие ученые доказали, что при длительном поцелуе люди обмениваются не только бактериями, имеющимися в ротовой полости, но и участками своей ДНК. Генетический материал партнера по поцелую удавалось идентифицировать в образцах слюны даже спустя час после поцелуя – возможно, он сохраняется дольше (ученые рассчитывают на продолжение исследований).
В категории «Медицинская диагностика» Шнобелевская премия 2015 года вручена группе ученых, доказавших, что лежачие полицейские усиливают страдания больных аппендицитом при их перевозке в карете скорой помощи и это явление может быть значимым критерием ранней диагностики аппендицита (Pain Over Speed Bumps in Diagnosis of Acute Appendicitis: Diagnostic Accuracy Study. BMJ, vol. 345, 2012). Основной автор исследования – британка Хэлен Ашдаун (Helen Ashdown).
Вопреки кажущейся легкомысленности значение Шнобелевской премии не стоит недооценивать. За смешными на первый взгляд исследованиями часто скрываются серьезная научная работа и выдающиеся ученые умы современности. Это подтверждает и тот факт, что один из ученых, удостоенный Шнобелевской премии, стал впоследствии нобелевским лауреатом. В 2000 г. совместно с сэром Майклом Бери (Michael Berry) из Бристольского университета Шнобелевскую премию по физике получил голландский ученый российского происхождения Андрей Гейм (Andre Geim) за левитирующую лягушку (Of Flying Frogs and Levitrons. European Journal of Physics, vol. 18, 1997). В 2010 г. Андрей Гейм вместе с коллегой получил Нобелевскую премию в области физики за практическое получение графена, став первым исследователем в истории, удостоенным обеих научных наград.
Интересны и некоторые другие исследования, отмеченные Шнобелевской премией в области медицины. Так, в 2008 г. награду получил Дэн Ариели (Dan Ariely) из Университета Дьюка (США), Зив Кармон (Ziv Carmon) из INSEAD (Сингапур) и соавторы. Ученые показали, что дорогостоящие плацебо лекарственных средств более эффективны, чем плацебо меньшей стоимости. В 2013 г. Шнобелевскую премию в области медицины получила группа японских ученых во главе с Масатэру Утияма (Masateru Uchiyama) за исследование влияния прослушивания оперы на мышей с пересаженным сердцем. Ученые доказали роль классической музыки в увеличении продолжительности жизни сердечного аллотрансплантата и поддержании генерации регуляторных CD4+ CD25+ клеток.
«Необъятную сферу наук я себе представляю как широкое поле, одни части которого темны, а другие освещены. Наши труды имеют своей целью или расширить границы освещенных мест, или приумножить на поле источники света. Одно свойственно творческому гению, другое – проницательному уму, вносящему улучшения», – сказал когда-то французский философ Дени Дидро. Две премии, такие разные, равно как и все связанные с ними научные эксперименты, так или иначе помогают свету науки разгораться ярче.
Источники:
www.nobelprize.org
www.who.int
www.satoshi-omura.info
www.theguardian.com
www.improbable.com
Подготовила Катерина Котенко
Для справки
Онхоцеркоз (речная слепота) обусловлен инфицированием филярией Onchocerca volvulus. Более 99% инфицированных людей проживает более чем в 30 странах Африки к югу от Сахары. Очаги заболевания существуют также в некоторых районах Латинской Америки и в
Йемене. Онхоцеркоз передается при укусах инфицированных мошек рода Simulium, размножающихся в реках и ручьях с быстрым течением, главным образом поблизости селений, расположенных на плодородных землях, где люди занимаются сельским хозяйством.
В организме человека взрослые филярии откладывают личинки (микрофилярии), которые мигрируют в кожу, глаза и другие органы. Симптомы заболевания включают сильный зуд, обезображивающие состояния кожи, а также нарушения зрения, включая стойкую слепоту.
Основной стратегией по ликвидации онхоцеркоза в Африке является лечение ивермектином на уровне отдельных сообществ, а в Америке – проведение дважды в год крупномасштабных кампаний по лечению ивермектином.
Лимфатический филяриатоз (элефантиаз, слоновая болезнь) вызывается нематодами семейства Filarioidea. Около 90% случаев заболевания связаны с инфицированием Wuchereria bancrofti, большую часть остальных случаев вызывает Brugia malayi. Заболевание распространено в тропическом поясе, переносчиками возбудителей являются москиты. Инфекция, обычно приобретаемая пациентами в детстве, постепенно распространяется в организме и наносит скрытый вред лимфатической, иммунной системам и почкам. В фазе манифестации симптомов элефантиаз приводит к стойкому увеличению размеров определенной части тела. Пораженные участки кожи покрываются язвами, отмечаются явления лимфатического и венозного стаза, отечность тканей и разрастание соединительной ткани. В коже и подкожной клетчатке развиваются гипертрофические процессы, наблюдается утолщение кости. В большинстве случаев отмечается поражение нижних конечностей – они увеличиваются и напоминают ноги слона. Известна также слоновость мошонки: в глобальных масштабах более 25 млн лиц мужского пола страдают от генитальной формы элефантиаза. Заболевание приводит к тяжелой форме инвалидности и социальной стигматизации.
По данным ВОЗ, угрозе лимфатического филяриоза сегодня подвержены более 1,4 млрд человек в 73 странах мира. На сегодня инфицированы более 120 млн человек, около 40 млн больных обезображены и стали инвалидами.
С 2000 г. ВОЗ проводит Глобальную программу по ликвидации лимфатического филяриоза (GPELF). Предполагается, что широкомасштабное лечение способно прервать цикл передачи инфекции. Программа предполагает ежегодное применение во всех популяциях, подвергающихся риску инфекции, однократной дозы двух лекарственных препаратов, одним из которых является ивермектин.
Малярия – распространенное угрожающее жизни заболевание, вызываемое паразитами рода Plasmodium (малярийный плазмодий), которые передаются людям при укусах инфицированных комаров рода Anopheles.
По приблизительным оценкам ВОЗ, в 2013 г. малярия обусловила 584 тыс. летальных исходов, преимущественно среди детей Африки; также зафиксировано около 198 млн новых случаев заболевания. Риску заболевания малярией подвергается примерно половина всего населения земного шара. Большинство случаев заболевания малярией и смерти от нее происходит в Африке (в регионе к югу от Сахары). Благодаря современным достижениям медицины малярию можно предотвратить и излечить. Усиленные меры по профилактике и борьбе с малярией способствуют значительному уменьшению бремени этого заболевания во многих районах. С 2000 г. глобальные показатели смертности от малярии снизились на 47%, а в Африканском регионе ВОЗ – на 54%. В эндемичных по малярии районах у людей может развиваться частичный иммунитет, при котором инфекции протекают без симптомов.