Нобелівські премії 2011 з фізіології чи медицини
Лауреати Нобелівської премії з фізіології чи медицини за 2011 рікБрюс А. Бетлер (Bruce A. Beutler) таЖуль А. Хоффманн (Jules A. Hoffmann) таРальф М. Стейнмен (Ralph M. Steinman). (Фото: mk.ru)
Вчені давно займаються пошуками «вартових» імунної відповіді, за допомогою яких людина та тварини захищаються від атак бактерій та інших мікроорганізмів.Брюс Бетлер (Bruce Beutler) таЖуль Хоффманн (Jules Hoffmann) відкрили рецепторні білки, здатні розпізнавати патогенні мікроорганізми та активувати вродженийімунітет – перший крок в імунній відповіді організму .Ральф Стейнмен (Ralph Steinman) відкрив дендритні клітиниімунної системи з їх унікальною здатністю активувати та регулювати адаптивний (придбаний)імунітет – останню стадію імунної відповіді, в процесі якої Патогенні мікроорганізми видаляються з організму.
Відкриття трьох нових Нобелівських лауреатів показали, як активуються вроджена та набута фази імунної відповіді та відкрили нові можливості у розробці методів профілактики та лікування інфекцій, раку та запальних захворювань.
Дві лінії захисту імунної системи
Ми живемо у небезпечному світі. Нам постійно загрожують патогенні мікроорганізми (бактерії, віруси, грибки та паразити), але наш організм має потужні захисні механізми. Перша лінія захисту – вроджений імунітет – може знищувати мікроорганізми, що вторглися, і викликає запальну реакцію, що робить свій внесок у відбиття цього нападу. Якщо мікроорганізмам вдається прорвати першу лінію оборони, до захисту підключаються компоненти набутого імунітету. Внаслідок складних взаємодій між В- та Т-клітинами в організміпочинається вироблення антитіл і клітин-кілерів, що руйнують інфіковані клітини. Після перемоги над інфекційним захворюванням у нашій адаптивній імунній системі зберігається так звана імунологічна пам'ять, що дозволяє при наступній зустрічі з тим самим мікроорганізмом провести швидку та потужну мобілізацію захисних сил організму. Ці дві оборонні лінії імунної системи забезпечують гарний захист проти інфекцій, але тут є й друга сторона медалі: при надто низькому порозі активації імунітету або за його активації ендогенними молекулами може розвинутись запальне захворювання.
Компоненти імунної системи відкривалися один за одним протягом усього двадцятого сторіччя. Завдяки низці відкриттів, також удостоєних Нобелівської премії, ми знаємо, наприклад, як влаштовані антитіла і як Т-клітини розпізнають чужорідні речовини. Однак до робіт Бетлера, Хоффманна і Стейнмена механізми, що викликають активацію вродженого імунітету та опосередковують взаємодію між вродженим та набутим імунітетом, залишалася загадкою.
Відкриття Toll-подібних рецепторів
Жуль Хоффманн зробив своє новаторське відкриття у 1996 році, коли він та його колеги вивчали, як борються з інфекціями плодові мушки. Вчені вивчали мушок з мутаціями в різних генах, включаючи ген Toll . Як було доведено раніше, ген Toll бере участь у ембріональному розвитку організму (Крістіан Нюссляйн-Фольхард (Christiane Nüsslein-Volhard), Нобелівська премія 1995). Хоффманн встановив, що під час зараження плодових мушок бактеріями чи грибками Toll-мутанти вмирають, оскільки можуть організувати ефективний захист. Вчений дійшов висновку, що продукт гена Toll бере участь у розпізнаванні патогенних мікроорганізмів й у успішного захисту від нього необхідна його активація.
БрюсБетлер шукав рецептор, який міг пов'язувати бактеріальний продукт, ліпополісахарид (ЛПС), здатний викликати септичний шок – загрозливий для життя стан, складовою механізму розвитку якого є надмірна стимуляція імунної системи. У 1998 Бетлер і його колеги відкрили, що резистентні до ЛПС миші мали мутацію в гені, який був дуже схожий на ген Toll плодових мушок. Цей Toll-подібний рецептор (Toll-like receptor, TLR) і виявився невловимим рецептором ЛПС. При зв'язуванні ним ліпополісахариду активуються сигнали, що викликають запалення та, якщо доза ЛПС надмірна, септичний шок. Таким чином, ці відкриття показали, що для активації вродженого імунітету при зустрічі з патогенними мікроорганізмами ссавці та плодові мушки використовують аналогічні молекули. Датчики вродженого імунітету були нарешті відкриті.
Відкриття Хоффманна та Бетлера викликали вибух досліджень у галузі вродженого імунітету. На сьогодні в організмах людини та миші відкрито близько десятка різних Toll-подібних рецепторів.
Новий тип клітин контролює адаптивний імунітет
У 1973 Ральф Стейнмен відкрив новий тип клітин, який він назвав дендритими клітинами. Вчений припустив, що дендритні клітини можуть бути важливими для імунної системи, і вирішив з'ясувати, чи можуть вони активувати Т-клітини – тип клітин, які відіграють ключову роль у набутому імунітеті та відповідають за імунологічну пам'ять про різні речовини. В експериментах на клітинних культурах Стейнмен показав, що у присутності дендритних клітин Т-клітини демонструють яскраво виражену відповідь такі речовини. Результати цих експериментів були зустрінуті науковою спільнотою з деяким скептицизмом, але подальші роботи Стейнмена довели, що дендритні клітини маютьунікальною здатністю активувати Т-клітини.
Подальші дослідження Стейнмена та інших учених були спрямовані на вивчення питання про те, як адаптивна імунна система вирішує, проявляти чи не проявляти активність при зустрічі з тією чи іншою речовиною. Як виявилося, активація Т-клітин контролюється сигналами, що виходять від вродженого імунітету і посилаються дендритними клітинами. Це дозволяє імунній системі адекватно реагувати на патогенні мікроорганізми та не атакувати власні ендогенні молекули.
Від фундаментальних досліджень до медичного використання
Відкриття, за які присуджено Нобелівські премії за 2011 рік, дали нове уявлення про активацію та регулювання нашої імунної системи. Вони уможливили розробку нових методів профілактики та лікування захворювань, наприклад, удосконаленими вакцинами проти інфекцій, а також спроби стимулювати імунну систему для атаки на ракові пухлини. Ці відкриття допомагають зрозуміти, чому імунна система може атакувати наші власні тканини, даючи таким чином ключі до нових методів лікування запальних захворювань.
Брюс А. Бетлер (Bruce A. Beutler) народився 1957 року в Чикаго, США. У 1981 році отримав ступінь доктора медицини в університеті Чикаго ( University of Chicago ). Працював в Університеті Рокфеллера (Rockefeller University) у Нью-Йорку та Техаському університеті в Далласі (University of Texas at Dallas), де відкрив ЛПС-рецептор. З 2000 року – професор генетики та імунології Дослідницького інституту Скриппса (The Scripps Research Institute), Ла-Хойя, США. (Фото: scripps.edu)
Жуль А. Хоффманн (Jules A. Hoffmann) народився 1941 року в Ехтернаху (Echternach), Люксембург. Навчався у Страсбурзькомууніверситеті (Université de Strasbourg), Франція, де в 1969 році отримав ступінь доктора філософії. Після навчання в Університеті Марбурга (Philipps-Universität Marburg), Німеччина, повернувся до Страсбурга, де з 1974 по 2009 рік очолював дослідницьку лабораторію. У 2007-2008 роках. обіймав посаду директора Інституту молекулярної та клітинної біології (Institut de biologie moléculaire et cellulaire) у Страсбурзі. У 2007-2008 роках. був також Президентом Французької академії наук (Académie des sciences). (Фото:hindustantimes.com)
