Імена лауреатів нобелівської премії 2021 року з фізіології або медицини американців девіда джуліуса і ардема патапутяна в науці добре відомі. У минулому році їм дісталася інша престижна наукова нагорода-премія кавлі, що присуджується норвезькою академією наук і літератури.лауреати премії кавлі часто отримують нобелівські премії, як і лауреати «медичної» премії ласкера або найвагомішої в грошовому вираженні наукової премії прориву.
Премії ласкера і прориву в цьому році були присуджені творцям вже довели свою ефективність мрнкових вакцин проти covid-19 каталін каріко і дрю вейсману(на малюнку), і ця обставина поряд з безперечною актуальністю самого відкриття передрікало вченим ще й нобелівську премію з фізіології або медицини. Про це ж твердили багато експертів.правда, незадовго до дня оголошення нових лауреатів журнал nature опублікував велику статтю під назвою «заплутана історія мрнкових вакцин», де описувалися всі багаторічні експерименти, що передують революційним роботам каріко і вейсмана. З цієї публікації випливало, що за досягненнями, які виявилися затребувані з появою нового коронавірусу, коштує чимало вчених, а це завжди ускладнює нобелівський відбір. Разом з тим історія мрнкових вакцин заслуговує на увагу сама по собі, і ми до неї повернемося трохи нижче.
Отже, нобелівська асамблея каролінського інституту, що відповідає за рішення в номінації «з фізіології або медицини», в цьому році виділила заслуги інших вчених. Девід джуліус і ардем патапутян стали лауреатами «за їх відкриття рецепторів температури і дотику». Це фундаментальні відкриття, що показали молекулярний механізм формування наших відчуттів тепла, холоду і тиску, іншими словами, нашого сприйняття навколишнього світу. Два нейробіологи незалежно один від одного відкрили сенсорні рецептори температури (джуліус) і тиску (патапутян).
Сенсорні рецептори являють собою нервові клітини або комплекси нервових і епітеліальних клітин, спеціально пристосовані для сприйняття певного типу подразників. Тоді як механізми сприйняття запахів і зорових сигналів давно описані, розуміння молекулярного механізму перетворення в електричні сигнали для головного мозку таких фізичних впливів, як температура і тиск, не було. В обох випадках виявилися задіяні іонні канали-транспортні білки-нейронів та інших клітин. Одні канали активуються високою температурою, інші-механічним тиском.
Девід джуліус для виявлення теплочутливих сенсорів в нервових закінченнях шкіри використовував капсаїцин, пекуча речовина гострого перцю, яке викликає відчуття печіння. Але раніше він зі співробітниками створив бібліотеку мільйонів фрагментів днк, відповідних генам, які активні в сенсорних нейронах, що реагують на біль, тепло і дотик. У цій бібліотеці шляхом експресії всіх фрагментів було виявлено той, що кодує білок, що реагує на капсаїцин. При перенесенні в інші клітини цей ген робив їх чутливими до капсаїцину, тому що він кодував білок – іонний канал, фактично рецептор, активований теплом і обумовлює болюче відчуття печіння.
Ардем патапутян відкрив новий клас сенсорів, досліджуючи клітини, чутливі до тиску. Ці сенсори називаються п’єзорецепторами, від грецького слова “п’єзо«, яке означає» тиснути «або»стискати”. Патапутян і його співробітники вивчили понад 70 генів, імовірно, що кодують рецептори тиску. Інактивуючи їх один за іншим, вчені виявили два гени, відповідальні за механочутливість досліджуваних клітин. Ці гени відповідають за іонні канали piezo1 і piezo2, які активуються безпосередньо при тиску на клітинні мембрани і забезпечують відчуття дотику. Piezo2 до того ж грає критично важливу роль у відчутті тілом свого положення і при русі.
Девід джуліус народився в 1955 році в нью-йорку. З 1989-го працює в каліфорнійському університеті сан-франциско. Ардем патапутян народився в 1967 році в столиці лівану бейруті. В юності виїхав з батьками з роздирається громадянською війною країни в сша. З 2000-го працює в дослідницькому інституті скріппс в ла-хойї, каліфорнія.
А обіцяна історія мрнкових вакцин не тільки сповнена складних переплетень, але і драматична. Її центральна фігура сьогодні-каталін каріко. Вона народилася в угорщині в 1955 році, захистила дисертацію в дослідницькому центрі в місті сегед, де в кінці 1970-х – початку 1980-х років були зосереджені передові східно-європейські біологічні дослідження, що проводяться на світовому рівні. Але в 1985 – му фінансування лабораторії, в якій працювала каріко, припинилося, і вона з чоловіком і дворічною дитиною покинула угорщину, зашивши в плюшевого ведмедика всі наявні у сім’ї гроші-здобуті на чорному ринку 900 фунтів стерлінгів.
До 1989 року каріко займалася клінічними випробуваннями в області гематології та імунології у військово-медичному університеті в бетесді, штат меріленд. Приблизно в цей час же американський вчений роберт мелоун в інституті біологічних досліджень солка в експериментах на мишах виявив, що мрнк, молекули нуклеїнової кислоти, що містять генетичну інформацію, «списану» з днк, самі по собі мають імуногенну активність. І з тих пір сотні вчених, включаючи каріко, намагалися створювати вакцини на основі мрнк, вставляючи в них фрагменти-інструкції, за якими в організмі будуть синтезуватися білки, що викликають імунну відповідь на певний патоген. Таким чином, сформований імунітет був би “подвійним”: імунність до патогену була б посилена імуногенністю самої мрнк.
На цьому шляху було чимало досягнень, але вистачало і перешкод. Головне з них-нестабільність мрнк в людському організмі, в тому числі і через атаки з боку імунної системи. Каріко змогла вирішити проблему, замінивши один з елементів ланцюжка мрнк-нуклеотид уридин – на його модифікацію, псевдоуридин, що робить всю молекулу невпізнанною імунною системою. Стаття про це була опублікована 16 років тому, але ніякої реакції в співтоваристві не викликала. Більш того, каріко була знижена на посаді і позбулася грантів через те, що вела дослідження в «неактуальному напрямку».
Визнання відкриття прийшло з пандемією, коли в лічені місяці вдалося розробити ефективні протиковидні вакцини на основі мрнк, створених каріко і вейсманом. Втім, до» нобелівки ” справа не дійшла. Премія з хімії, яка теоретично також могла бути присуджена за мрнковие вакцини, дісталася творцям асиметричного органокаталізу.
На прес-конференції нобелівський комітет з хімії в завуальованій формі пояснив таке рішення необхідністю ретельного вивчення всіх публікацій потенційних лауреатів, на яке потрібен час, вимірюваний роками.
