Мэтт Морган – Одна медицина. Как понимание жизни животных помогает лечить человеческие заболевания (страница 17)

Более пристально изучив роль иммунной системы в развитии рака, исследователи придумали новые способы лечения онкологических заболеваний. Можно ли создать иммунные клетки, способные выслеживать дефективные В-лимфоциты? Это позволило бы селективно уничтожать онкоциты. Такой метод лечения был назван терапией Т-лимфоцитами с химерными антигенными рецепторами, или сокращенно – CAR-T терапией. Блестящая идея. Но, чтобы она заработала, ученые должны были заглянуть внутрь живых клеток в режиме реального времени. А инструментов для этого не существовало.

Генетическая революция стала возможной благодаря таким открытиям, как полимеразная цепная реакция (ПЦР), с помощью которой можно быстро копировать и анализировать генетический код. Затем были разработаны особые ферменты, позволяющие расщеплять коды отдельных генов и склеивать их обратно. Современные технологии вроде CRISPR/Cas9[34] открывают перед нами двери в более точную и относительно недорогую генную инженерию. Быстро и дешево, меняя букву за буквой в цепочке ДНК, мы можем модифицировать функции генов, корректировать медицинские дефекты или повышать устойчивость сельскохозяйственных культур.

Тем не менее, несмотря на мощные генетические инструменты, исследователям не удавалось изучить белки, производимые генами в живых тканях. Подходили лишь эксперименты, в которых ученые убивали бы лабораторных животных, окрашивали их ткани пигментом и в течение нескольких дней или недель ожидали результатов лечения. При наличии только таких простейших инструментов мы бы вряд ли увидели значительные достижения в этой области.

Необходимо было найти способ в реальном времени отслеживать изменения в белках, к которым могли привести генетические манипуляции. Рак нужно изучать в живых организмах, а не смотреть в микроскоп на тонкие слои мертвых тканей. Все это требовалось сделать, не затрагивая основные функции изучаемых клеток. Кто бы мог подумать, что разгадку нам дадут светлячки, грибные комарики и медузы?

Ответы ученым удалось получить благодаря «непредвиденным событиям и обстоятельствам, научным исследованиям, людям и случайностям, которые привели к невообразимым результатам». Это слова Осаму Симомуры, японского биохимика, получившего Нобелевскую премию за открытие механизмов биолюминесценции у медуз. Симомура смог выяснить, как именно подобные животные (и насекомые) источают яркий свет в глубинах океана и ночной тьме. Именно это исследование помогло воплотить в жизнь инновационные методы лечения рака, включая тот, что был опробован на Билле. Но сначала Осаму Симомуре предстояло пережить ядерную войну.

Первый день в старших классах оказался для шестнадцатилетнего Осаму Симомуры не таким, как он ожидал. Шел 1945 год, и в Японии бушевала Вторая мировая война. Урок математики отменили, и учеников по распоряжению директора отправили на завод по ремонту истребителей. Поврежденные одноместные «Мицубиси Зеро» поступали на протяжении двух месяцев, пока завод резко не опустел. Из‑за перехода к тактике камикадзе, когда летчики‑смертники врезались в борта кораблей, самолеты практически перестали возвращаться.

Девятого августа 1945 года над заводом, где теперь работал Осаму, разнесся до боли знакомый оглушительный вой воздушной тревоги. В полдевятого утра, когда дали отбой, Осаму и его друзья не вернулись на рабочие места, а вместо этого решили забраться на ближайший холм, чтобы посмотреть на американского бомбардировщика В-29, в одиночестве скользившего по небу. Предполагалось, что это разведывательный самолет, и новой воздушной тревоги не последовало. Три мягких белых парашюта медленно опустились на землю. Может, это американские солдаты? В поле зрения появился еще один В-29. А потом мир изменился.

Все вокруг вспыхнуло ослепительно‑белым, зазвенели выбитые фабричные стекла. Потоки черного вязкого дождя хлынули на рубашку Осаму, вручную сотканную его бабушкой из нитей тутового шелкопряда. Паника, обломки, воздух, странный на вкус. Разрушенные здания. Погибшие люди и животные. Время замерло. Воцарилась мертвая тишина.

Осаму стал свидетелем того, как на Нагасаки сбросили атомную бомбу «Толстяк». Это был крупнейший ядерный взрыв в истории, в результате которого практически мгновенно погибло 70 тысяч человек. Он стер с лица земли больницы, жилые дома, медицинскую школу и местные святыни, такие как синтоистский храм Санно‑дзиндзя и собор Ураками. Как только Осаму, весь в пыли и бледный как тень, прибежал домой, бабушка, сняв с внука липкую черную рубашку, тут же его искупала. Сама того не подозревая, она спасла Осаму от лучевой болезни. Нагасаки был разрушен. Осаму выжил. Он не был особенным, ему просто повезло.

Несмотря на разруху, жизнь продолжалась. Часы превращались в дни, дни – в годы. Осаму, не интересовавшемуся фармацевтикой, пришлось поступить в фармацевтическую школу. То был единственный шанс получить образование. Пока Нагасаки отстраивали заново, он блестяще окончил учебу и шагнул на тернистый путь поисков своего призвания. Осаму надеялся, что встреча с ведущим университетским биологом изменит его жизнь к лучшему. Но, приехав к профессору на работу, он не застал его на месте. Разочарованный, Осаму повернул назад и в коридоре наткнулся на химика‑органика, одержимого морскими светлячками.

– Приходите в мою лабораторию! – пригласил тот Осаму. – В любое время.

И Осаму пришел.

К 1961 году Симомура благодаря своим исследованиям значительно продвинулся в понимании биолюминесценции. Годом ранее он, только что женившийся, в течение тринадцати дней плыл из Японии в США на старом больничном корабле: Осаму дали стипендию в Принстоне. Противостоя смертельным угрозам и расовым предубеждениям, он вывел свои эксперименты за пределы изучения морских светлячков.

Симомура доказал, что у люминесцирующих животных, в том числе и морских светлячков, синее свечение рождается вследствие расщепления пигмента люциферина (лат. «носитель света») ферментом люциферазой. Осаму стал первым, кому удалось очистить люциферин и кристаллизовать его с помощью сильных кислот. Это позволило изучить и понять структуру вещества. В то время считалось, что реакция люциферина и люциферазы лежит в основе биолюминесценции у всех подобных существ. Однако, увидев в Принстоне светящийся купол медузы эквореи, Осаму засомневался. Хотя медуз можно считать просто организованной формой воды[35], некоторые их виды обладают способностью светиться. Осаму предположил, что механизм их биолюминесценции должен быть иным.

В 1965 году, вскоре после того как Билл Людвиг помог предотвратить на Кубе еще одну ядерную войну, Симомура побывал в пещерах Вайтомо, где рассматривал усеянные грибными комариками своды. В его памяти всплывали рассказанные отцом истории о японских солдатах, которые использовали тусклое сияние сушеных морских светлячков для чтения карт. Осаму скучал по Японии, но во время той поездки он решил навсегда остаться в Принстоне. Он знал, что там ему будет проще раскрыть тайну светящихся медуз.

Каждое лето Осаму приходилось преодолевать почти 5000 км, чтобы добраться до сонной приморской деревушки Фрайдей-Харбор, расположенной на западном побережье США. Там они с семьей по утрам доставали сетями медуз. Одним летом они собирали более чем по сорок ведер в день, пока не наловили десять тысяч особей. И все ради 1 миллиграмма таинственного светящегося вещества. Тем не менее усилия Осаму по очищению нового люцифериноподобного соединения не увенчались успехом.

Однажды поздним вечером Осаму в очередной раз выбросил все свои старания в раковину. Как только мокрая салфетка шлепнулась о фарфор, из раковины поднялось радиоактивное свечение. Ванную озарил яркий сине‑зеленый свет. Мозг Осаму лихорадочно заработал. Дальнейшие эксперименты, проведенные глубокой ночью, показали, что морская вода из старого аквариума, стекающая в раковину, каким‑то образом заставляет медуз светиться. Через несколько дней Осаму раскусил эту хитрость: всему виной был кальций. Но что с того? Кому вообще это могло пригодиться?

Почти пятьдесят лет спустя телефонный звонок в 05:15 утра сообщил восьмидесятилетнему Осаму Симомуре, что он стал лауреатом Нобелевской премии. Церемония награждения в Стокгольме. Серый пиджак свисает с хрупких, угловатых плеч Осаму, его руки слегка дрожат. Запинаясь от волнения, он начинает свою нобелевскую лекцию с воспоминаний об ослепляющем сиянии атомной бомбы, которое по счастливой случайности привело его к открытию зеленого свечения жизни. Открытие Симомуры, возможно, помогло спасти даже больше 70 тысяч человек, что погибли в тот страшный день в Нагасаки.

Сунув руку в карман пиджака, Осаму достал небольшую пробирку с жидкостью, полученной из более чем 20 тысяч медуз. В ультрафиолетовом луче фонарика пробирка превратилась в ярко светящийся зеленый маячок. Осаму поднял огонек высоко над головой. Его руки продолжали дрожать, но он вдруг превратился в японского супергероя. Свет приглушили, по сцене разлилось зеленоватое сияние. Зрители улыбались и аплодировали, и неподвижное лицо Осаму ожило.

Симомура открыл зеленый флуоресцентный белок, ныне известный в лабораториях всего мира просто как ЗФБ. За девятнадцать лет команда Осаму собрала во Фрайдей-Харбор 850 тысяч медуз. Соединение, выделенное исследователем, стало ключом к пониманию механизмов свечения, флуоресценции и биолюминесценции, а также общих черт биолюминесцентных живых организмов: от грибных комариков в пещерах Вайтомо до светлячков на крыльце Билла Людвига.