Библиотека по физике Библиотека по физике
Новости    Библиотека    Энциклопедия    Биографии    Ссылки    Карта сайта    О сайте


предыдущая главасодержаниеследующая глава

XVI. Иммунология

Организм человека и других живых существ имеет сложную систему защиты от инородных тел и молекул. В природе существует множество разнообразных бактерий и вирусов, значительная часть которых патогенна. Но против многих из них человек имеет естественный врожденный иммунитет. При некоторых заболеваниях болезнетворные бактерии, попадая в организм, пробуждают его защитные силы на борьбу с болезнью. Это приобретенный активный иммунитет. При других заболеваниях организм также вырабатывает антитела, борющиеся с "нашествием", но это происходит очень медленно и потому не может оказать эффективного воздействия на болезнь. В таком случае организму следует помочь, введя в кровяную сыворотку готовые антитела из другого организма. Это приобретенный пассивный иммунитет.

Методы вакцинации, предложенные английским врачом Эдуардом Дженнером в конце XVIII в., которые усовершенствовали Луи Пастер и другие ученые в XIX в., дают возможность развить у организма приобретенный активный иммунитет. С помощью искусственно введенных патогенов, которые по своему действию похожи на настоящих возбудителей болезни, организм учится бороться с попавшими в него опасными микробами и распознавать их. Другому исследователю, немецкому бактериологу Эмилю Адольфу Берингу, принадлежит первый метод создания пассивного иммунитета. Он разработал способ иммунизации против дифтерии; победа, одержанная над этой болезнью, вызвала в конце прошлого века порыв энтузиазма.

В 1890 г. Беринг вместе со своим сотрудником японским микробиологом Шибасабуро Китасато установил, что при инъекции животным стерильных культур из бацилл столбняка или дифтерии в крови образуются антитела, способные нейтрализовать токсины, выделяемые живыми бациллами. Выяснилось одно,еще более важное обстоятельство, а именно, что антитоксины одного животного, введенные другому, могут, излечивать. Эти чудодейственные вещества содержались в кровяной сыворотке. Через год, в ночь на рождество 1891 г., в одной из берлинских клиник была перелита сыворотка больному ребенку. Это был первый случай лечения человека от дифтерии с помощью сыворотки. Вскоре этот метод получил широкое распространение во всем мире, и смертность от дифтерии снизилась от 35 до 5%. Лечебную сыворотку получали от животных (например, лошадей) и после очистки использовали для лечения людей.

Исследования Беринга не только привели к победе над дифтерией, но и открыли новую область в медицине, дав мощный толчок развитию иммунологии. Завоевав мировую известность, Э. Беринг в 1901 г. по праву стал первым лауреатом Нобелевской премии по физиологии и медицине за открытие лечебных свойств сыворотки.

В начале нынешнего века было сделано одно интересное открытие: выяснилось, что иммунология позволяет объяснить явления, наблюдаемые при переливании крови. В 1901 г. австрийский иммунолог Карл Ландштейнер сообщил ученому миру, что открыл три различные группы крови человека, а в 1902 г. его сотрудник Адриано Штурли описал и четвертую группу. Однако, как ни странно, это столь важное открытие не вызвало в то время особого интереса.

Еще в 1903 г. Ландштейнер утверждал, что случаи шока, желтухи и гемоглобинурии, наблюдаемые нередко при переливании крови, вызываются несовместимостью различных групп крови. Но лишь в 1909 г. в медицинских кругах возобладало мнение, что переливание крови между людьми, имеющими одну и ту же группу крови, абсолютно безопасно. Так, первым последствием открытия Ландштейнера оказалось введение в медицинскую практику переливания крови, что имело исключительно большое значение для хирургии и в ряде случаев для Клинической медицины.

В тот же период, в 1901-1903 гг., Карл Ландштейнер показал, что знание групп крови людей очень важно и для судебной медицины. Красные кровяные тельца характеризуются различными факторами, определяющими группу крови данного лица. У одних людей эритроциты имеют фактор А, эритроциты других содержат фактор В. У некоторых людей возможно присутствие двух факторов одновременно (это группа крови АВ) или их отсутствие (группа О). Так выяснилось, что группа крови - это одна из "характеристик" человека.

Третьей областью, где нашло применение открытие Ландштейнера, была иммуногенетика, основателем которой он по праву считается.

Ландштейнер продолжал активную научную деятельность до преклонного возраста; он умер 24 июня 1943 г. в своей лаборатории от сердечного приступа. Неутомимый исследователь внес заметный вклад в различные области экспериментальной медицины, но его важнейшим достижением, безусловно, было открытие групп крови. За это открытие К. Ландштейнер был удостоен в 1930 г. Нобелевской премии по физиологии и медицине.

Еще Эдуард Дженнер, производя первые вакцинации, заметил, что иногда они не уничтожают восприимчивость организма к болезни, а, наоборот, вызывают острую реакцию. Для получения антидифтерийной сыворотки Беринг иммунизировал лошадей, у которых затем и брали кровяную плазму, содержащую антитела. Все лошади получали одну и ту же дозу токсина путем последовательных инъекций через определенные промежутки времени. Однако у некоторых животных, хотя это случалось довольно редко, наблюдался шок, а иные из них даже умирали. После того как сыворотка стала широко применяться для терапии, подобные явления наблюдали и другие ученые. Французский физиолог и бактериолог Шарль Рише из Парижского университета первым понял, что здесь речь идет не о случайности, а о некой, пока еще неизвестной закономерности жизненных процессов.

Открытие, подтвердившее это предположение, в какой-то степени было случайным. Как-то Рише плавал на яхте с принцем Монако Альбертом, проявлявшим большой интерес к океанографии, и тот посоветовал ученому заняться секрецией яда медуз из рода физалий. Однако путешествие было непродолжительным, и по возвращении во Францию Рише вынужден был довольствоваться родственниками физалий с побережья Атлантического океана. В его лаборатории экстрагированный из медуз яд вводили путём инъекции собакам. Рише ожидал, что, привыкнув к яду, животные приобретут иммунитет (так стало принято говорить об искусственно созданной устойчивости организма к болезням). Однако, к большому удивлению ученого, повторное введение яда оказывалось роковым для собак; они приобрели не иммунитет, а, напротив, повышенную чувствительность.

Более десяти лет посвятил Рише исследованию этого феномена. Изучив все его особенности, он показал, что это явление как бы обратно иммунитету. Рише назвал его анафилаксией, что значит "обратная профилактике". Открытие Рише тотчас принесло непосредственную пользу медицине. Ученые разработали тесты для предварительной проверки реакции организма на введение тех или иных веществ, чтобы предотвратить наступление смертельного шока. В 1907 г. Рише установил, что анафилаксия возникает при переливании кровяной сыворотки, т. е. она связана с каким-то химическим веществом, содержащимся в крови. Французский ученый изложил свои результаты в опубликованной в 1912 г. монографии. В следующем, 1913 г. Шарль Рише был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине за открытие и исследование явления анафилаксии.

Рише положил начало новому направлению в медицине. Оказалось, что ряд заболеваний связан с проявлением сверхчувствительности организма. Эти заболевания ( стали объектом новой науки - аллергологии. Термин "аллергия" был введен Клемансом Пирке в 1906 г. Метод борьбы с анафилаксией предложил русский ученый Александр Михайлович Безредка, ученик и сотрудник И. И. Мечникова (он ввел термин "анафилактический шок"). Он обосновал принципы десенсибилизации - постепенного введения в исключительно малых дозах опасного вещества до тех пор, пока организм к нему не привыкнет (этот прием предупреждения шока при лечении сывороткой получил название "метод Безредки"). И по сей день аллергия остается острой проблемой медицины, а анафилактический шок порой застает врачей врасплох. Однако в принципе наука располагает средствами для борьбы с ними.

Первые исследователи иммунитета считали, что эта реакция организма направлена исключительно против болезнетворных бактерий. Но Жюлю Борде, директору Пастеровского института в Брюсселе, удалось показать, что существуют иммунные реакции и против безобидных клеток других организмов и что это универсальная реакция организма на любые инородные тела. Так было положено начало неинфекционной иммунологии.

Изучая иммунологические процессы, Борде обнаружил, что в иных случаях неудобно использовать бактерии в качестве антител. Микроорганизмы быстро размножаются, и на этом фоне картина иммунных процессов нарушается, так что их становится трудно интерпретировать. Оказалось, что легче вводить в качестве антител клетки из другого организма, например красные кровяные тельца. Борде первый исследовал эффект такого воздействия, показав, что это очень удобная модель для исследования, поскольку чужие клетки вызывают точно такую же иммунную реакцию, что и микробы. Впоследствии выяснилось, что эти исследования Борде имели значительно более глубокий смысл, так как показали биологическую несовместимость клеток различных организмов, т. е. они поставили проблему, которая до сих пор занимает умы трансплантологов. В сущности, именно продолжая и совершенствуя опыты Борде по иммунному отторжению красных кровяных клеток, Ландштейнер и открыл группы крови человека.

Огромный научный вклад в иммунологию принес бельгийскому ученому широкую известность. В 1919 г. Ж. Борде получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине за открытия, связанные с иммунитетом. Своей деятельностью ученый внес ценный вклад в теоретическую разработку и практическое использование иммунологии.

В 1882 г. в одной из лабораторий Мессины (Италия) русский ученый Илья Ильич Мечников занимался исследованиями в области сравнительной эмбриологии. Объектом служили личинки морской звезды. В 20-х числах декабря Мечников поставил простой эксперимент: вставил в эти личинки небольшие растительные колючки. На следующее утро он заметил, что около колючек собрались подвижные клетки, которые стремились уничтожить инородное тело. Он подробно описал свои наблюдения, и в 1883 г. рассказал о них известному австрийскому зоологу Карлу Клаусу. Венский профессор предложил назвать это явление фагоцитозом, а подвижные клетки - фагоцитами (что значит "пожирающие клетки").

Это было крупным открытием И. И. Мечникова, но, в сущности, оно явилось закономерным итогом всей его предшествующей деятельности. 80-е годы XIX в. были периодом утверждения иммунологии, и теория Мечникова возникла как раз вовремя. К сожалению, медики, для которых она в первую очередь и предназначалась; просто-напросто отвергли его "зоологические доводы". Факты свидетельствовали о том, что сыворотка содержит активные вещества, нейтрализующие токсины, и, как стало понятно позднее, эти вещества разрушают и микроорганизмы. Однако ученые того времени для построения своих теорий "не нуждались" в белых кровяных тельцах, и, более того, многие из них продолжали считать, что эти элементы не являются нормой для крови, а образуются только при болезни и инфекции. Нападкам подвергались не только теоретические исследования Мечникова, но и его практическая деятельность. В 1886 г. он совместно с Н. Ф. Гамалеей и Я. Ю. Бара-бахом в Одессе основал первую в России бактериологическую станцию. Местные врачи не могли смириться с тем, что человек, не являющийся профессиональным медиком, пытается навязывать им новые методы, и всячески мешали его работе. В 1888 г. Мечников поехал для консультаций в Париж к Пастеру. Но вместо советов Пастер предложил лабораторию в своем институте. Там Мечников и остался до конца своей жизни.

После проверки своей теории на личинках морской звезды Мечников взялся за более сложные организмы, включая организм человека. Он добился интересных и впечатляющих успехов в различных областях микробиологии и иммунологии и приобрел всемирную известность. В 1903 г. английские ученые Альмрот Райт и Стюарт Дуглас обнаружили в сыворотке иммунизированных животных вещества (они называли их опсонинами), которые, прилипая к бактериям, как бы подготавливают их поглощение фагоцитами. Образно говоря, бактерии должны быть "намазаны маслом", прежде чем их съедят фагоциты. Это в известной степени сближало биологическую теорию иммунитета с развиваемой Эрлихом химической теорией этого явления.

.. В 90-е годы прошлого столетия бесспорным лидером химического направления в иммунологии был Пауль Эрлих. Он первым установил существование латентного периода между, инъекцией токсичных веществ и образованием антител, развил концепцию амбрцептора и комплемента - веществ, участвующих в "подготовке" микробов к уничтожению и в самом их уничтожении. Эрлих исследовал процесс передачи иммунитета через плаценту и материнскре молоко, уточнив тем самым различие между врожденным активным иммунитетом и активным иммунитетом, приобретаемым организмом, а также пассив-дым иммунитетом, который вырабатывается в результате инъекции сыворотки. Эрлих, будучи медиком по образованию, имел мышление химика и неустанно искал пути к выявлению сущности антител. Он первым показал, что они, вероятнее всего, являются глобулинами, т. е. белковыми молекулами шаровидного строения, присутствующими в сыворотке крови. Вершина достижений" Эрлиха в иммунологии-так называемая теория "боковых цепей". Он выдвинул гипотезу, что клетка имеет рецепторы, которые улавливают инородные тела и модифицируются, приспосабливаясь к ним, Это вырабатывает у них способность немедленно распознавать врага при повторной встрече. Гениальная догадка Эрлиха получила подтверждение десятилетия спустя, когда Родни Роберт Портер и Джералд Эдельман определили молекулярное строение антител.

В 1908 г. Нобелевский комитет при Каролинском институте, как бы стремясь примирить двух давних оппонентов - И. И. Мечникова и П. Эрлиха, принял решение об одновременном присуждении им Нобелевской премии по физиологии и медицине в знак признания выдающихся заслуг в развитии иммунологии. Мечников привнес в эту науку клеточную теорию, а Эрлих приблизился к раскрытию молекулярного механизма иммунной реакции. Но в момент награждения никто из них уже не занимался иммунологией.

Исследовав кишечную микрофлору, Мечников пришел к выводу, что выделяемые ею токсины отравляют организм и ускоряют его старение. В связи с этим он рекомендовал потреблять больше кислого молока - эта диета одно время была весьма популярной.

Поняв ограниченные возможности сывороточной терапии, Эрлих вернулся к занятиям своей молодости - подбору красителей для окрашивания препаратов, предназначенных для исследований под микроскопом. Теперь он попытался модифицировать химические красители, с тем чтобы получить из них лекарственные средства. И действительно, создав свой знаменитый сальварсан, он стал одним из основателей современной химиотерапии. Его кандидатура вторично выдвигалась на Нобелевскую премию.

Первые данные о деятельности иммунной системы организма были получены при изучении различных заболеваний. Прошли, однако, десятилетия, прежде чем стали ясно, что иммунные процессы - это универсальное биологическое явление, одна из фундаментальных особенностей живых организмов. В 40-е годы возник новый подход к изучению данного явления. Среди тех, кто внес значительный вклад в эти исследования, был Питер Брайан Медавар, английский зоолог и иммунолог, родившийся в Рио-де-Жанейро. В годы второй мировой войны этот ученый много занимался проблемой пересадки кожи. В 1947 г., будучи профессором зоологии Бирмингемского университета, Медавар продолжил свою работу, создав тест для определения зиготности телят-близнецов путем пересадки кожи. Так он познакомился с одним из исследований Ричарда Оуэна, осуществленным в 1945 г. В нем описывалось, как у эмбрионов телят-близнецов иногда соединяются кровеносные системы, что приводит к взаимному обмену клетками крови. У одного из новорожденных до 50% клеток крови могут быть от другого индивида, и, несмотря на это, организм не показывает реакции отторжения. Значение этого факта для иммунологии первым оценил Фрэнк Макфарлейн Бёрнет из Института медицинских исследований Уолтера и Элизы Холл в Мельбурне.

Австралийский иммунолог обратил внимание на то обстоятельство, что способность организма к иммунной реакции не наследуется, а развивается в первые недели жизни. Основываясь на этом факте, Бёрнет разработал в 1949 г. общую теорию иммунитета. Согласно этой теории, главная задача иммунной системы заключается в распознании "своего" и "чужого" и борьбе с "чужим". Эта способность начинает развиваться в организме к концу внутриутробного периода, и, если в этот период в организм попадают инородные тела (как это было у телят-близнецов), то еще недоразвитая иммунная система организма принимает их за "своих".

Однако это оставалось всего лишь хорошей теорией, пока Медавар со своими сотрудниками не дал ей экспериментального подтверждения. Вначале исследователи производили пересадку кожи у телят, а затем ставили эксперименты на мышах. Последние были особенно удобны, ибо позволяли работать с так называемыми чистыми линиями, т. е. животными, которые длительное время скрещивались между собой, поэтому были генетически почти идентичными. Решающие эксперименты были осуществлены в 1951-1953 гг. Питером Медаваром, Руппертом Биллингемом и Лесли Брентом. Они подтвердили идеи Бёрнета о постепенном развитии иммунной системы и возможности приобретения организмом иммунотолерантности (терпимости к инородным телам) на ранних этапах его развития. В то же самое время Милан Гашек в Праге пришел к подобным выводам, работая с цыплятами, но он исходил из иных теоретических посылок.

Эти исследования в конце 40-х - начале 50-х годов дали толчок теоретическим обобщениям в иммунологии, благодаря чему эта наука приблизилась к разгадке молекулярных основ иммунитета. В знак признания этих успехов эксперты Каролинского института приняли в 1960 г. решение присудить Нобелевскую премию по физиологии и медицине Бёрнету и Медавару за открытие явления приобретенной иммунотолерантности.

В то время были уже достигнуты решающие успехи в исследовании природы молекул, ответственных за иммунные реакции. Еще в конце прошлого века удалось установить, что при иммунных реакциях происходит связывание какого-то вещества из кровяной сыворотки с антигеном, попавшим извне. Позднее выяснилось, что антитела - это белковые вещества. Но лишь в 1959 г. два исследователя нашли способ расщепления молекул антител на фрагменты, удобные для исследования. Это были Родни Портер из Национального института медицинских исследований в Лондоне и Джералд Эдельман из Рокфеллеровского института медицинских исследований в Нью-Йорке. Работая параллельно, они определили структуру антител - иммуноглобулинов.

Некоторые из аминокислот, входящих в состав полипептидных цепей, содержат серу. Между атомами серы, находящимися в соседних цепях, могут образовываться так называемые дисульфидные мостики, связывающие цепи. Эдельман разрушал эти мостики специальными редуцирующими агентами, расщепляя таким образом белковые молекулы на иммуноглобулинные фрагменты. Портер достиг того же результата с помощью фермента папаина и показал наличие в антителе трех участков. Два из них (одинаковые по своей химической природе) способны взаимодействовать с антигеном. Третий: выполняет иные биологические функции, характерные для молекулы антитела в целом; оказалось, что этот участок одинаков во всех антителах. Так выяснилась важная особенность иммуноглобулинов: наличие фрагментов, общих для молекул всех антител, и фрагментов, определяющих специфичность данного антитела. Результаты Портера хорошо согласовывались с выводами Эдельма-на о наличии в молекуле иммуноглобулина тяжелых и легких пептидных цепей.

Основываясь на этих данных, Портер предложил в 1962 г. схему строения молекулы антител; согласно его схеме, молекула иммуноглобулина состоит из четырех цепей. Две из них - "тяжелые", содержащие много аминокислот. Эти цепи связаны между собой дисульфидными мостиками, и такими же мостиками к ним прикреплены две "легкие" цепи. Впоследствии эта схема получила убедительное подтверждение. В лаборатории Эдельмана было доказано, что даже у самых низших позвоночных (миног и акул) молекулы антител построены по такому же принципу.

Удивительная способность иммуноглобулинов к модификации существенно затруднила исследования на раннем этапе. Выход нашел Эдельман, показав, что при некоторых заболеваниях образуются гомогенные иммуноглобулины. В 1965 г. в его лаборатории было начато исследование структуры пептидных цепей этих антител, завершившееся через четыре года полным успехом: была расшифрована структура молекулы одного из иммуноглобулинов. Подтвердилось предположение о том, что пептидные цепи молекул этих белков состоят из двух частей: изменяющейся, которая участвует в иммунной реакции, и постоянной, характерной для антител данного вида. Результаты Эдельмана, полученные при исследовании антител больных людей, были подтверждены Портером на нормальных иммуноглобулинах.

Портер внес значительный вклад в изучение структуры активного центра антител, показав, что антиген соединяется как с тяжелой, так и с легкой пептидной цепью. Эдельман уточнил представления о третичной структуре активного центра антител, установив, что пептидные цепи состоят из компактных глобул и напоминают нитку бус. Эта схема была подтверждена многими экспериментами.

Решающий вклад Р. Портера и Д. Эдельмана в изучение структуры антител, сделанный в 60-е годы, выдвинул этих ученых на ведущее место в мировой науке. За свои выдающиеся открытия они были удостоены в.1972 г. Нобелевской премии по физиологии и медицине.

70-е годы ознаменовались новыми успехами в иммунологии, что выдвинуло ее в число самых современных наук. В Каролинский институт поступали все новые предложения о награждении ученых, работающих в этой области. Такое предложение, в частности, было выдвинуто в 1979 г., но общее собрание экспертов отклонило .предварительное решение Нобелевского комитета, присудив премию по физиологии и медицине двум физикам - создателям компьютерного томографа. Однако в следующем, 1980 г. премия была присуждена трем ученым, работавшим в области иммуногенетики.

Один из лауреатов, Джордж Дэвис Снелл, был уже в почтенном возрасте - 77 лет. Более трех десятилетий он проработал в лаборатории Джексона в Бар-Харборе" и, в 40-е годы был в числе создателей иммуногенетики. Работая с чистыми линиями мышей, он первым сформулировал пять основных генетических законов совместимости тканей: пересадка возможна в пределах одной линии, а осуществленная между животными различных линий, она оканчивается неудачей; возможна пересадка от родительских линий, но пересадка от родительских линий довольно далеких поколений редко приводит к успеху; гибриды первого поколения не отторгают тканей, пересаженных от второго и последующих гибридлых поколений. С генетической точки зрения эти закономерности означают, что самые незначительные генетические различия между донором и реципиентом ведут к отторжению инородного материала.

На основании этих исследований Снелл пришел к выводу, что за реакцию несовместимости отвечает группа генов, локализованных в так называемых Н-системах (от, латинского "гистосовместимость", т. е. тканевая совместимость). Известно 14 таких систем генов, причем система, условно обозначаемая "Н-2", играет ведущую роль в отторжении чужой ткани при пересадке. Детальные, .исследования показали исключительно сложную генетическую структуру этих систем. Так, система Н-2 включает около 500 генов, которые не только контролируют отторжение чужой ткани, но и регулируют самые различные иммунные реакции. Исследования проблемы несовместимости тканей на мышах стимулировали проведение подобных исследований и на человеке. Одним, из пионеров в этой области был Жан Доссе из клиники Сан Луи в Париже, один из 40 французских академиков.

В 1958 г., исследуя сыворотку крови пациентов, которым многократно переливали чужую кровь, Доссе обнаружил новую систему антигенов, связанных с лейкоцитами; он установил ее генетическое разнообразие и показал доминирующее участие генов этой системы в реакциях несовместимости при трансплантации. Впоследствии эти антигены были объединены в систему HLA (аббревиатура от английского Human Leucocytes Antigens - человеческие лейкоцитные антигены).

С этого интересного открытия начались исследования, которые в конце концов позволили распределять (подобно донорам крови) доноров тканей и органов по группам, что значительно повысило возможности трансплантологов. В новое направление науки включились десятки известных ученых всего мира. Выяснилось, в частности, что система HLA является аналогом системы Н-2 у мышей. Это еще один пример того, как чистая наука приносит важный практический результат. "Мышиная модель" способствовала быстрому развитию иммуногенетики человека, и результаты лабораторных исследований нашли вскоре широкое практическое применение.

Исследованием систем генов, играющих столь важную роль в регулировании иммунных процессов, в 60- 70-е годы занялась также большая группа ученых, возглавляемая Барухом Бенацеррафом, профессором патологии Гарвардского университета. Этот ученый, родившийся в Каракасе (Венесуэла), был избран в июле 1980 г. президентом Международного союза иммунологов.

В конце 60-х годов Бенацерраф с сотрудниками изучал генетический механизм иммунной реакции организма. То, что эта реакция обусловлена действием генетических факторов, ученым было известно давно, однако лишь в 60-е годы благодаря успехам генетиков, которые усовершенствовали метод работы с чистыми линиями, и иммунохимиков, синтезировавших белковые антигены, эта область иммунологии получила дальнейшее развитие. Строго контролируя условия, исследователи могли теперь изучать иммунные реакции конкретных генов. Выяснилось, что каждый организм имеет уникальный набор генов, входящих в систему гистосовместимости, чем и определяется его строго индивидуальная реакция на инородные вещества. Это открытие имело важное практическое значение, ибо ученые поняли, что при профилактической вакцинации необходимо учитывать индивидуальную специфику организма.

Впоследствии Бенацерраф и возглавляемый им коллектив иммунологов уточнили роль систем Н-2 и HLA .в развитии иммунной реакции; подтвердилось, что они регулируют иммунологические процессы в организме: отторжение трансплантатов, автоиммунные расстройства, реакцию на вакцинацию, возникновение раковых патологий и иммунодефицитных состояний.

Многие серьезные заболевания, с которыми медицина пока еще не в состоянии справиться, имеют иммунную основу. Развитие иммуногенетики дает возможность путем сочетания методов генной и иммунной инженерии воздействовать на иммунитет в самой его основе, заменяя дефектные гены и создавая новые популяции защитных клеток, способных бороться с пагубным для организма воздействием. Эти возможности были заложены работами Джорджа Снелла, Жана Доссе и Баруха Бенацеррафа - лауреатов Нобелевской премии по физиологии и медицине за 1980 г.

В 1955 г. датский исследователь, родившийся в Англии, Нильс Ерне разработал новый теоретический метод, который обеспечивал огромное разнообразие антител, защищающих организм от инородных клеток и молекул. В своей так называемой клонально-селекционной теории (селекционной гипотезе образования антител) он постулировал, что каждая иммунная клетка (лимфоцит) несет информацию, необходимую для образования специфического антитела. В процессе иммунной реакции клетки, производящие соответствующие антитела, усиленно делятся, предохраняя тем самым организм от проникновения чужеродных элементов.

Из этих открытий следовало, что если в клеточной культуре вырастить "потомство" лимфоцита, то из него можно выделить специфические вещества, оказывающие сильное терапевтическое воздействие. Было только не понятно, как реализовать все это на практике.

Лимфоциты весьма чувствительны и быстро погибают в искусственной среде. Но с другой стороны, хорошо известно, что раковые клетки способны размножаться на протяжении неограниченно долгого времени. Это обстоятельство и было использовано аргентинским иммунологом Цезарем Мильштейном, работавшим в Лаборатории молекулярной биологии в Кембридже, и молодым западногерманским исследователем Георгом Келером, также приехавшим в Кембридж. Они смогли добиться слияния лимфоцитов со злокачественными клетками миеломы. Полученные гибридные клетки (или, как их стали называть, гибридомы) могли производить антитела, и в то же время их в изобилии можно было выращивать в искусственной среде.

Это экспериментальное достижение произвело подлинную сенсацию среди иммунологов. Вернулась надежда на возможность терапии посредством строго специфических антител, которые, подобно "магическим пулям", поражают врагов организма. Правда, прошедшее десятилетие несколько охладило энтузиазм, но вместе с тем обнаружилось, что метод получения антител с помощью гибридов (метод гибридом) открывает огромные возможности для диагностики. Как заметил советский иммунолог Г. И. Абелев, этот метод служит своего рода "иммунологическим микроскопом".

За огромное достижение в экспериментальной иммунологии Ц. Милынтейн и Г. Келер были удостоены в 1984 г. Нобелевской премии по физиологии и медицине. По этому поводу английский журнал Nature отметил, что некоторые Нобелевские премии "неизбежны", и вопрос только в том, когда наступит их черед. Вместе с двумя экспериментаторами был награжден и Нильс Ерне, клонально-селекционная теория которого легла в основу техники получения гибридом.

Взаимодействие клеток

Одно из самых темных мест в биологии - это вопрос о взаимодействии клеток между собой и о факторах, управляющих их ростом, развитием и дифференциацией. Ученые исследуют эту проблему еще с прошлого века, когда наметились первые успехи в эмбриологии, но, к сожалению, до сих пор ничего определенного сказать по этому поводу не удалось.

Одним из пионеров в исследовании морфогенеза по праву считается немецкий гистолог Вильгельм Гис. Он выдвинул гипотезу о наличии у зародыша неких органообразующих участков, которые содержат в себе зачатки будущих органов. Более конкретные данные были поручены другим немецким ученым - Вильгельмом Ру. Действуя раскаленной иглой на различные участки зародыша, он установил, что для некоторых животных характерна строгая специализация клеток, тогда как у 'других она не столь сильна и при повреждении определенных участков эмбриона они могут компенсироваться соседними клетками. Плодотворная работа Ру по изучению онтогенеза животных оказала большое влияние на развитие этой области исследований. В первые годы нашего столетия его кандидатуру не раз выдвигали на Нобелевскую премию, но Нобелевский комитет отклонял ее, ссылаясь на давность открытий ученого.

Исследования Ру расширил и углубил немецкий эмбриолог Ханс Шпеман. В его распоряжении был более богатый набор инструментов: тонкие скальпели, микропипетки, волосяные петли, стеклянные иглы. С помощью такого инструментария Шпеман, демонстрируя удивительное терпение и мастерство, проводил тончайшие микрохирургические операции на эмбрионе, позволившие ему узнать много нового и интересного. В одном из экспериментов он занимался пересадкой зачатка глаза в различные участки тела зародыша и установил, что кожа над этим зачатком везде превращалась в роговицу. Это навело его на мысль, что различные части эмбриона выделяют вещества, оказывающие влияние на развитие соседних частей. Свои основополагающие эксперименты Шпеман проводил в период 1901-1918 гг.

И все это время он искал новые подтверждения своей идеи, пересаживая и меняя местами различные части зародыша. У одного эмбриона он взял нервную пластинку, которая обычно развивается в мозг, помещал ее в кожу другого эмбриона и обнаруживал, что там она превращается в обычную кожу. Он поставил и обратный эксперимент: взяв часть эпидермиса второго эмбриона, он поместил ее на место нервной пластинки в первый, где она развилась в полноценный мозг. Шпеман пошел дальше. Он сформулировал так называемую теорию "организационных центров", описав различные точки зародыша, где выделяются вещества - по действию подобные гормонам,- которые влияют на дифференциацию и специализацию клеток. Эти исследования не только чрезвычайно интересны теоретически, но и очень важны для практики, ибо проливают свет на проблему регенерации. Возможности человека в этом отношении весьма скромны, тогда как, например, у ящериц вырастают новые хвосты, а у тритонов даже новые конечности. (Как было бы прекрасно, если бы и человек располагал такими возможностями!) Оценив по достоинству результаты ; Шпемана, эксперты Каролинского института приняли I в 1935 г. решение присудить ему Нобелевскую премию по физиологии и медицине за открытие "организационных центров" в развивающемся эмбрионе.

Проблема взаимодействия клеток тесно связана с генной инженерией и новым направлением иммунологии - иммунной инженерией. Эти направления постепенно объединяются, обеспечивая удивительный синтез, который откроет перед человеком возможность управления живой материей. В его руках она станет такой же пластичной и податливой, как глина в руках скульптора.

предыдущая главасодержаниеследующая глава




Пользовательского поиска




Физики превратили непроводящий полимер в полупроводник силой звука

Десять невозможных вещей, ставших возможными благодаря современной физике

Физики нашли возможную брешь в Стандартной модели

Ученые объяснили звуки метеоров

Теория эмерджентности: что такое реальность?

Ученые математически доказали недостижимость абсолютного нуля температуры

Четыре крупнейших ошибки в научной жизни Эйнштейна






© Злыгостев Алексей Сергеевич, подборка материалов, оцифровка, статьи, оформление, разработка ПО 2001-2017
При копировании материалов проекта обязательно ставить ссылку на страницу источник:
http://physiclib.ru/ 'PhysicLib.ru: Библиотека по физике'

Рейтинг@Mail.ru