Текст книги "Невероятный иммунитет. Как работает естественная защита вашего организма"

В январе 1989 году Джейнуэй и его коллега-супруга, иммунолог Ким Боттомли, обсуждали, что́ происходит в организме, когда нам случается порезаться или подцепить инфекцию. Они осознали, что вот так с наскока объяснить, как начинается иммунный отклик, не выходит: что служит побудителем? По воспоминаниям Боттомли, они с мужем часто спорили о науке, сидя в машине, а потом попросту забывали о сказанном, однако в этот раз они участвовали в конференции в Стимбоут-Спрингз, Колорадо, а потому имели при себе блокноты [30]30
    Gura, T., ‘The Toll Road’, Yale Medicine 36, 28–36 (2002).


[Закрыть]. Тот спор застрял у Джейнуэя в уме. В последующие несколько месяцев он размышлял над тем вопросом – как начинается иммунный отклик? – а также над вопросом, как работают адъюванты, и одновременное обдумывание этих двух загадок как раз и привело его к революционной мысли.

Важная подсказка: оказалось, что особенно действенный адъювант – вещество, обычно присутствующее во внешней оболочке бактерии (крупная молекула с неуклюжим названием липополисахарид, ЛПС). А что если, рассуждал Джейнуэй, присутствие чего-то, прежде телу не присущего, —не единственный предвестник дальнейшего обязательного иммунного отклика? А ну как должно быть что-то еще – второй сигнал, – чтобы запустить иммунную реакцию, и его подает адъювант, что, в свою очередь, способно воспроизводить присутствие настоящих микробов? Так можно было бы объяснить, почему белковые молекулы, взятые у исходных микробов, не действуют как вакцина, а вот молекулы, подобные ЛПС, выделенные из внешней оболочки бактерий, – прекрасные адъюванты.

Джейнуэй впервые представил свои соображения – с большим смаком, надо сказать, – в ныне знаменитой статье «Приближаемся к асимптоте? Эволюция и революция в иммунологии», опубликованной в тезисах престижного съезда в Колд-Спринг-Харбор, Нью-Йорк, проведенного в июне 1989 года [31]31
    Симпозиумы по количественной биологии в Колд-Спринг-Харбор – цикл конференций, начавшийся в 1933 году. Многие знаменитые ученые посетили и встречу 1989-го, включая Тасуку Хондзё, Лероя Худа, Джона Инглиса, Ричарда Клознера, Фрица Мельхерса, Густава Носсаля и Рольфа Цинкернагеля. Двадцать фотографий с той встречи попали в онлайн-архивы, их можно посмотреть тут: http://libgallery.cshl.edu/items/browse/tag/Immunological+Recognition. Джон Инглис, исполнительный директор «Колд-Спринг-Харбор Пресс», говорил мне (электронная переписка от 25 марта 2015 года), что, по его воспоминаниям, Джейнуэй послал ему свою статью для включения в план встречи уже после симпозиума, а на са– мой встрече официальной речи на эту тему не произносил. Возможно, он просто обсуждал свои соображения с другими участниками симпозиума, но в неформальной обстановке.


[Закрыть]. В той статье Джейнуэй выдвинул предположение, что все изучают иммунную систему так, будто знание о ней приближается к «своего рода асимптоте, где будущие эксперименты очевидны, выполнить их технически трудно, а цель – достигать все большей точности, а не революционных подвижек в понимании» [32]32
    Janeway, C. A., Jr, ‘Approaching the asymptote? Evolution and revolution in immunology’, Cold Spring Harbor Symposia on Quantitative Biology 54 Pt 1, 1–13 (1989).


[Закрыть]. В результате эти исследования упускают нечто значимое: «громадную брешь» в нашем понимании, как именно запускается иммунный ответ [33]33
    Там же.


[Закрыть]. Джейнуэй предположил, что различение своего и не своего недостаточно: иммунная система должна быть способна засечь нечто угрожающее телу до того, как произойдет иммунный отклик, а значит, иммунная система, рассудил он, обязана уметь замечать красноречивые признаки настоящих микробов или зараженных клеток. Он предсказал, что у нашей иммунной системы должен существовать целый отдел, который еще предстоит определить, задача которого как раз такова, и Джейнуэй даже предсказал, каков вероятный механизм ее работы.

Как мы сами убедились и как показал Джей– нуэй, никто в то время не обращал особого внимания на то, как именно зарождается иммунный ответ, и большинство ученых (если не все) сосредоточивались на понимании другого аспекта иммунитета, связанного с прививками и вакцинацией, а именно: почему иммунная система способна отзываться на вторжение микробов быстрее и действеннее, если это происходит повторно. Было известно, что ключевые для этого процесса – два типа белых кровяных телец под названием Т– и В-лимфоциты, или же Т-клетки и В-клетки. На поверхности этих белых кровяных клеток есть чрезвычайно важная молекула-рецептор, названная без особой фантазии Т-клеточный рецептор и В-клеточный рецептор соответственно. Эти рецепторы относятся к классу биологических молекул – белков, а это длинные цепочки атомов, свертывающиеся в причудливые клубки, хорошо приспособленные для той или иной задачи, которую выполняют в живом организме. В целом, белки связывают другие молекулы или соединяются с ними, в том числе и с другими белками, и таким образом выполняют свои задачи, а форма того или иного белка определяет, с другими молекулами какого типа этот белок способен связываться, – подобно кусочкам головоломки, стыкующимся друг с другом благодаря взаимодополняющим очертаниям. Рецептор любой отдельной Т– или В-клетки имеет свою индивидуальную форму, слегка отличающую клетку от остальных, что позволяет им связываться с разными чужеродными молекулами. Молекулы-рецепторы торчат на поверхности иммунной клетки вовне и, связываясь с чем-то, чего в вашем теле до сих пор не было, «включают» иммунную клетку, и та уничтожает микроба или зараженную клетку напрямую – или же призывает на помощь другие иммунные клетки. Самое главное заключается вот в чем: активированная иммунная клетка размножается и населяет ваш организм множеством клеток, снабженных таким же полезным рецептором. Некоторые такие клетки остаются в теле надолго, благодаря чему у иммунной системы есть память на микробов и вирусы, с которыми она прежде сталкивалась, – что, конечно, и есть ключ к механизму вакцинации.

Важно и то, что рецепторы на Т– и В-клетках существуют не для связывания микробов как таковых: концы у этих рецепторов формируются произвольно, что позволяет им связывать самые разнообразные молекулы. То, как тело обеспечивает связывание исключительно микробов и вирусов, – одно из величайших чудес иммунной системы и устроено оно вот как. Любая Т– или В-клетка отращивает себе рецептор, пока развивается в костном мозге. Перетасовка генов по мере развития клетки наделяет каждую клетку уникально очерченным рецептором. Однако, прежде чем попасть в кровяное русло, каждая отдельная Т– или В-клетка проходит проверку – способен ли ее рецептор связывать здоровые клетки. Если способен, тогда эта конкретная Т– или В-клетка подлежит уничтожению, поскольку иметь такую иммунную клетку в организме опасно. Таким образом защищать наш организм допускаются лишь Т– и В-клетки, не способные атаковать здоровые клетки; и по той же логике, если рецептор Т– или В-клетки способен связаться с чем бы то ни было, оно обязано быть молекулой, которой прежде в нашем теле не бывало. Формально выражаясь, так иммунная система отличает свое – составляющие вашего тела – от чужого, то есть того, что не часть вас.

Джейнуэй как раз и разглядел, что все не так просто. В частности, он предсказал существование рецепторов (он назвал их образ-распознающими), которые не формируются случайно и затем отсеиваются, а имеют неизменные очертания, благодаря которым эти рецепторы способны соединяться с конкретными микробами или зараженными клетками (точнее, с молекулярными последовательностями, которые есть только у микробов или у больных клеток) [34]34
    Некоторым ученым не нравится формулировка «распо– знавание образа», поскольку этот тип взаимодействия между белком и другой молекулой обычно именуют «молекулярным распознаванием». Тем не менее понятия «образ-распознающий рецептор» остается общеупотребимым. [В русскоязычной литературе используется также понятие «рецептор опознавания паттерна». – Примеч. перев.]


[Закрыть]. Поскольку такой способ определения микробов иммунными клетками представился Джейнуэю гораздо более простым, чем сложный процесс производства иммунных клеток с рецепторами, имеющими какую попало форму, а затем уничтожения тех, что способны противодействовать здоровым клеткам, ученый предположил, что рецепторы с неизменными очертаниями, вероятно, развились в первую очередь чтобы защищать организм от болезни, и лишь позже, когда жизнь на Земле усложнилась, развилась более затейливая иммунная система, в которой возникли Т– и В-клетки.

Более простая система из образ-распознающих рецепторов фиксированной формы, которую предвидел Джейнуэй, образует часть так называемого врожденного иммунитета – в отличие от другой стороны нашей иммунной защиты, которая существует за счет памяти о пережитых инфекциях: это приобретенный иммунитет. Понятие «врожденный иммунитет» уже было в употреблении до Джей– нуэя – им описывали быстродействующие механизмы защиты, обеспечиваемые кожей, слизью и мгновенными действиями иммунных клеток, устремляющихся к порезу или ране, однако в учебниках этому предмету уделяли всего несколько страниц, в том числе – и в учебнике-бестселлере авторства самого Джейнуэя [35]35
    Чарлз Джейнуэй вместе с его коллегой Полом Трэверзом впервые опубликовали учебник «Иммунология» в 1994 году. Это и все последующие издания оказались невероятно популярными. Девятое издание этой книги, именуемое уже «Иммунобиологией Джейнуэя» (Janeway’s Immunobiology) увидело свет в 2016 году, с дополнениями Кеннета Мёрфи и Кейси Уивера.


[Закрыть]. Революционными мысли Джейнуэя оказались в том, что он, по сути, предложил новую миссию иммунной системы. До Джейнуэя raison d’être [36]36
    Причина существования, смысл бытия (фр.). – Примеч. перев.


[Закрыть] иммунной системы сводили к отклику на то, чего прежде в теле не было. Однако Джейнуэй объявил, что иммунная система обязана откликаться на то, чего прежде в теле не было – и оно должно быть микробное или вирусное.

Теперь уже, задним числом, понятно вот что: необходимо, чтобы иммунная система не просто откликалась на то, чего в теле прежде не было. Пища, безвредные кишечные бактерии или пыль в воздухе – не часть человеческого тела, но никакой угрозы не представляют и не должны вызывать действие иммунной системы. Но, как сказал в 1930 году Джордж Бернард Шоу, «наука неспособна решить одну задачу, не поставив при этом еще десять» [37]37
    Эти слова Джордж Бернард Шоу произнес в Лондоне 28 октября 1930 года на открытом обеде в честь Альберта Эйнштейна. Фрагменты речи Шоу приводятся в: Michael Holroyd, ‘Albert Einstein, Universe Maker’, New York Times, 14 марта 1991 года.


[Закрыть]. Даже если оставить в стороне самую крупную неувязку, с которой столкнулись соображения Джейнуэя, – недостаток экспериментальных данных в поддержку этих соображений, – имелась и теоретическая нестыковка: микробы и вирусы стремительно размножаются. Скорость их размножения не умещается в голове. Одна-единственная зараженная вирусом человеческая клетка способна произвести сотню новых вирусных частиц. Это означает, что всего три экземпляра вируса, пройдя четыре цикла воспроизведения – примерно за несколько дней, – приведут к 300 миллиардам новых вирусных частиц [38]38
    Исходя из расчета: 3 × 100⁴ = 3 × 10⁸.


[Закрыть]. И так дело обстоит не только с вирусами: в оптимальных условиях бактерии делятся каждые двадцать минут, то есть одна бактерия способна произвести пять миллиардов триллионов (5 × 10²¹) бактерий всего за день – примерно столько звезд во Вселенной [39]39
    Исходя из расчета 72 делений за 24 часа (раз в 20 минут), что приводит к 2⁷² потомкам.


[Закрыть]. На практике микробы в человеческом теле в таких масштабах размножаться неспособны, потому что для этого потребовался бы неограниченный объем ресурса, но тем не менее популяция микробов стремительно достигает громадных размеров – гораздо быстрее, чем мы со своими двумя жалкими отпрысками в расчете на семейную пару, за целую жизнь [40]40
    По сути, это означает, что процесс эволюции путем естественного отбора происходит у вирусов гораздо быстрее, чем у нас. У некоторых вирусов все еще более прытко, поскольку скорость, с которой возникают генетические вариации, когда вирус размножается, гораздо выше, чем в человеческих организмах (потому что машинерия копирования генетического материала у некоторых вирусов довольно небрежна). Вирусам эта особенность не вредит: любой бракованный экземпляр мало влияет на судьбу остальной популяции.


[Закрыть]. Это подводит нас к ключевой трудности, возникающей в связи с соображениями Джейнуэя: всякий раз, когда микроб размножается, у него в генах происходят случайные перемены – мутации, – и из-за них микроб с немалой вероятностью или даже неизбежно теряет молекулярные характеристики, замеченные нашей иммунной системой. Иными словами, в целой популяции вирусов или бактерий некоторые чисто случайно – потому что их очень много – окажутся с генетическими отличиями, из-за которых изменится та часть микроба, с которой образ-распознающий рецептор должен связываться. Микробы, у которых нет «молекулярного образа», избегут распознания иммунной системой и бодро размножатся.

Джейнуэй это понимал и предположил, что «распознаваемый образ должен быть результатом комплексного исключительного [процесса] внутри микроорганизма» [41]41
    Janeway (1989).


[Закрыть]. Иначе говоря, узнаваемая структура микроба должна быть чем-то настолько исключительно важным для его жизнедеятельности, что изменить ее было бы столь же исключительно трудно – если вообще возможно. У Джейнуэя были данные о том, что у микробов такие особенности есть – и насущно необходимые для их выживания, и уязвимые для атаки: пенициллин действует как раз благодаря этому. Когда бактерия делится, ей нужно выстроить клеточную стенку, облекающую две дочерние клетки. Вот что важно: процесс этот настолько сложный, что бактерия не запросто способна его изменить. Пенициллин действует, вмешиваясь на последней стадии этого процесса. В результате нет такой простой генетической мутации, какая позволила бы бактерии увернуться от действия пенициллина. Да, бактерия способна стать стойкой к антибиотику, выстраивая клеточную стенку совершенно иначе, но это непросто, а потому пенициллин остается действенным против громадного диапазона микробов: он связывается с белковыми молекулами бактерий, занятыми в жизненно важном и сложном процессе.

Один ученый вспоминает: Джейнуэй, представляя свою работу, аудиторию «заинтересовал, но не убедил». Другой рассказывает, что «сообщество не было готово к соображениям Чарли» [42]42
    Электронная переписка с Лероем Худом (10 февраля 2015 года) и Джонатаном Хауардом (12 февраля 2015 года) соответственно.


[Закрыть]. Стоя перед многими величайшими в мире иммунологами, Джейнуэй набрался уверенности и заявил, что все упускают неимоверно важное в том, как работает иммунная система, хотя, по его собственным словам, «экспериментального подтверждения… не имеется» [43]43
    Janeway (1989).


[Закрыть]. Попросту говоря, в то время никто не мог определить, революционны ли мысли Джейнуэя или же это причудливый вздор.

О статье Джейнуэя почти забыли – в последующие семь лет в других статьях на нее почти не ссылались [44]44
    Medzhitov, R., ‘Pattern recognition theory and the launch of modern innate immunity’, The Journal of Immunology 191, 4473–4474 (2013).


[Закрыть]. Но одного человека – в 4500 миль от Джейнуэя – она затронула, и вопреки всему этот человек вернул затеи Джейнуэя из небытия. Осенью 1992 года аспирант Московского государственного университета Руслан Меджитов прочитал статью Джейнуэя, и та переменила Меджитову жизнь.

* * *

Меджитов родился в Ташкенте, Узбекистан, и в ту пору, работая над кандидатской диссерта– цией в Москве, изучал эволюцию молекул, позволившую им устанавливать связи друг с другом, – и тут прочел статью Джейнуэя. Советский Союз распался, научные исследования в стране оказались под угрозой; Меджитов вспоминает те годы как «время полного хаоса, и никакого финансирования» [45]45
    Интервью с Русланом Меджитовым, 31 марта 2015 года.


[Закрыть]. В результате он не мог получить практического опыта работы в лаборатории и вынужден был посвящать время размышлениям и чтению, а доступны ему были только старые учебники, но Меджитову казалось, что они лишь сбивают его с толку [46]46
    Там же.


[Закрыть]. Учащихся в библиотеку, где хранилась копия статьи Джейнуэя, не допускали, но Меджитов на личном обаянии все же туда пробился. Копаясь на полках, он наткнулся на статью Джейнуэя, и логика этого материала тут же захватила его. «Бывают такие моменты – когда лампочка вспыхивает… я нутром чувствовал… казалось, будто статья все объясняет», – вспоминает Меджитов [47]47
    Там же.


[Закрыть]. Половину своей месячной стипендии он потратил на ксерокопирование тех бумаг [48]48
    Gura.


[Закрыть].

Взбудораженный, он рвался обсуждать находку – принялся писать Джейнуэю электронные письма. Для этого нужно было просить разрешение воспользоваться факультетским электронным адресом, у которого было ограничение в триста слов в день – из-за стоимости этой услуги. Меджитов вспоминает, как пришлось сохранить сообщение Джейнуэю на дискету, а следом передать ее заведующему единственным на весь университет компьютером, у которого был выход в Интернет. Любой возможный ответ тоже скопировали бы на дискету и вернули Меджитову [49]49
    Интервью с Русланом Меджитовым, 31 марта 2015 года.


[Закрыть].

Джейнуэй гордился своими соображениями о врожденном иммунитете и расстраивался, что маститые иммунологи пренебрегают этим видением, а потому электронные письма от аспиранта из Москвы, желавшего поговорить на эту тему, воодушевили Джейнуэя. В конце концов Меджитов спросил, можно ли ему поработать в лаборатории Джейнуэя в Йеле. Джейнуэй обсудил это с женой, однако та отнеслась скептически. Меджитов же тем временем выиграл исследовательскую стипендию на три месяца в Калифорнийском университете в Сан– Диего. Одолжил денег на перелет у двоюродного брата и в 1993 году принялся за работу: написал программу, которая бы распознавала и упорядочивала генетический код, – в то время это была новая область исследований. Самое главное – он вел семинар по своим исследованиям, на ломаном английском, а на этот семинар ходил президент Американского общества иммунологии – Ричард Даттон.

Даттон был поражен. Меджитов рассказал ему, что его работа по стипендии скоро заканчивается, и что он состоит в переписке с Джейнуэем – и мечтал бы работать с ним. Даттон оставил Джейнуэю сообщение на автоответчике – сказал, что Меджитов кажется ему хорошим ученым. Наутро Меджитов получил электронное письмо от Джейнуэя с предложением работы [50]50
    Интервью с Русланом Меджитовым, 31 марта 2015 года.


[Закрыть].

Второго января 1994 года Меджитов наконец познакомился с Джейнуэем очно. Оба – масштабные мыслители, страстно увлеченные своими идеями; так начались партнерство и дружба на всю жизнь. Ключевую непосредственную задачу этот тандем поставил себе такую: выяснить, действительно ли иммунные клетки человека наделены «образ-распознающими рецепторами», способными засекать характерные особенности микробов. Одного примера им бы хватило, но задача стояла колоссальная, а недостаток практического опыта у Меджитова работал против них. Как писал Роальд Даль в последней своей книге для детей, «следи, блестя глазами, за всем миром вокруг, потому что величайшие тайны всегда скрыты в самых неожиданных местах» [51]51
    Dahl, R., The Minpins (Puffin, 1991).


[Закрыть]. Так вышло и у Меджитова: источник его успеха оказался неожиданным – насекомые.

Как и нам, насекомым угрожают микробы – бактерии и грибковые, и все же, как заметил в середине 1960-х годов ученый Пьер Жоли, насекомые вроде бы совсем не страдают от оппортунистических инфекций. Работая в Страсбурге, Жоли обнаружил, что так оно и есть, даже если пересаживать органы от одного насекомого к другому, из чего сделал вывод, что у них должна быть некая особенно мощная иммунная защита. В лаборатории у Жоли трудился двадцатитрехлетний аспирант по имени Жюль Офман, увлеченный исследованиями насекомых, потому что отец его был энтомологом. Офман взялся разобраться, как действует иммунная система этих существ, – этим уже занимался Жоли, – и начал с кузнечиков.

Когда в 1978 году Жоли ушел на покой, Офман, тогда уже тридцатишестилетний, возглавил лабораторию. Со временем Офман переключил внимание своей команды с кузнечиков на крошечную мушку – дрозофилу, которая питается плодами и плодится на них. Плодовые мушки стали подопытнымиорганизмами в начале ХХ века, потому что их легко содержать, у них простая диета – плодовые очистки, – и короткий жизненный цикл длиной в две недели. Впоследствии они сыграли громадную роль в биомедицинских исследованиях, и благодаря им сделано по крайней мере пять открытий, удостоенных Нобелевской премии [52]52
    Gallio, M., ‘Ode to the fruit fly: tiny lab subject crucial to basic research’, The Conversation (2015). Этот текст онлайн:
  http://theconversation.com/ode-to-the-fruit-fly-tiny-lab-subject-crucialto-basic-research-38465.


[Закрыть]. Однако для Офмана практической причиной переключения на плодовых мушек стало то, что у половины его команды открылась аллергия на кузнечиков. Жена Офмана Даниэль, его аспирантка, страдала особенно сильно [53]53
    Интервью с Жюлем Офманом, 7 апреля 2015 года.


[Закрыть].

Группа Офмана вводила бактерии плодовым мушкам и затем периодически делала им анализ крови – проверяла способность мушиного организма устранять другие бактерии. Как только у крови мушек проявлялось антибактериальное действие, это означало, что иммунный отклик состоялся. Далее его команда взялась искать ответ на два ключевых вопроса. Первый: какие разновидности молекул наделяют мушиную кровь способностью убивать микробов? Второй: какие гены управляют иммунным ответом мушки? На первый вопрос, как выяснилось, ответить довольно просто. У шелкопряда были обнаружены молекулы особой разновидности (короткие фрагменты белка, именуемые пептидами), обладающие антибактериальным действием, и группа Офмана нашла похожие молекулы и у мушек – слегка отличавшиеся молекулы, способные уничтожать различных микробов [54]54
    Особенно вдохновили Офмана и его коллег открытия Ханса Бомана в 1970-х – начале 1980-х, которые привели к определению антибактериальных пептидов в крупнейшем североамериканском шелкопряде Hyalophora cecropia. С тех пор у млекопитающих определили более семисот различных антимикробных пептидов, об этом можно прочесть в статье Джека Л. Стромингера: Strominger, J., L., The Journal of Immunology 182, 6633–6634 (2009). Ханс Боман умер 3 декабря 2008 года.


[Закрыть]. У 100 000 мушек, например, Офман с коллегами смог выделить пептид, при помощи которого мушки справляются с грибками (ныне это можно было бы сделать, задействовав всего пару десятков особей) [55]55
    Fehlbaum, P., et al., ‘Insect immunity. Septic injury of Drosophila induces the synthesis of a potent antifungal peptide with sequence homology to plant antifungal peptides’, Journal of Biological Chemistry 269, 33159–33163 (1994).


[Закрыть].

Как выяснилось, для ответа на второй вопрос – какие гены значимы для иммунного отклика мушки, – выбор именно плодовой мушки как предмета исследования оказался решающим: устройство гена этого насекомого уже было изу– чено в других лабораториях, по всевозможным другим причинам. Эта отдельная от них работа дала команде Офмана необходимые подсказки. Первая подсказка: ген насекомых под названием Тoll – от немецкого слова, означающего «здоровский, замечательный», – необходимый для развития эмбриона плодовой мушки, оказался похожим на человеческий ген (рецептор интерлейкина-1, IL-1), а о его роли в иммунитете уже было известно. К тому же, как тогда выяснилось, некоторые гены, имеющиеся и у мушек, и у человека (их называют транскрипционными факторами NF-κB) [56]56
    Также называются ядерными факторами «каппа-би». – Примеч. перев.


[Закрыть], важны для иммунных ответов человеческого организма [57]57
    O’Neill, L. A., Golenbock, D., & Bowie, A. G., ‘The history of Тoll-like receptors – redefining innate immunity’, Nature Reviews Immunology 13, 453–460 (2013). В этом академически педантичном и авторитетном материале подробно рас– сматривается последовательность событий, которые привели к открытию толл-подобных рецепторов.


[Закрыть]. Воодушевленные этими недавними открытиями, Офман и его коллеги взялись проверять, возникнут ли у мушек трудности в борьбе с инфекциями, если отключить у них определенные гены [58]58
    Lemaitre, B., ‘The road to Тoll’, Nature Reviews Immunology 4, 521–527 (2004).


[Закрыть]. Решающие эксперименты провел Бруно Леметр, влившийся в команду Офмана в ноябре 1992 года. В серии экспериментов, состоявшихся в 1993–1995 годах, он обнаружил, что способность мушек противостоять грибковой инфекции зависит от толл-гена [59]59
    Lemaitre, B., Nicolas, E., Michaut, L., Reichhart, J. M., & Hoffmann, J. A., ‘The dorsoventral regulatory gene cassette spatzle/Toll/cactus controls the potent antifungal response in Drosophila adults’, Cell 86, 973–983 (1996).


[Закрыть]. Это блистательное открытие недвусмысленно доказало, что гены, отвечающие за эмбриональное развитие мушки, включены и в иммунную систему – и это мгновенно признали [60]60
    Три рецензии на эту статью из журнала Cell есть в онлайн-архивах благодаря первому автору, Бруно Леметру. Интересно, что все три рецензии получились очень одобрительными, хотя, как это почти всегда бывает с рецензиями коллег, каждый ученый заявил о необходимости дополнительных экспериментов, которые нужно было бы провести прежде, чем публиковать работу. С рецензиями можно ознакомиться тут: http://www.behinddiscoveries.com/toll/resources.


[Закрыть]. В сентябре 1996 года обложку журнала «Селл», одного из самых престижных научных изданий на свете, украсила зрелищная фотография мушки с недействующим толл-геном – ее опушило грибком.

В июне 1992 года, до того, как это открытие было сделано, Офман отправился в Йель повидаться с Джейнуэем, потому что, как вспоминает Офман, ему «не хотелось провести всю жизнь в гетто для насекомых» [61]61
    Интервью с Жюлем Офманом, 7 апреля 2015 года.


[Закрыть]. Их беседы породили объединенную программу исследований с целью сравнить иммунитет насекомых, мышей и людей, и в 1993 году Офман организовал, возможно, первый всемирный съезд, посвященный врожденному иммунитету, и провели его в Версале [62]62
    Там же.


[Закрыть]. Весной 1996 года последовала встреча в Глостере, Массачусетс, и Офман впервые доложил Джейнуэю и Меджитову об открытии, совершенном его командой: толл-ген играет важную роль в защите насекомого от грибка. Джейнуэй и Меджитов пришли в восторг.

Точный порядок последующих событий зависит от того, кто излагает эту историю. Меджитов утверждает, что он уже какое-то время работал над человеческим геном, похожим на толл-, тогда как другие намекают, что это открытия, связанные с насекомыми, подтолкнули его и Джейнуэя поискать нечто похожее у человека [63]63
    Несомненно, похоже на правду, что Меджитов действительно располагал данными: механизмы действия других иммунных рецепторов (с участием IL-1 и TNF). Пытаясь прояснить для меня эти подробности, один непредвзятый иммунолог заметил в разговоре: «Это все немного отдает шпионскими романами, Дэн».


[Закрыть]. Так или иначе, Меджитов, работая в лаборатории Джейнуэя, ускорил поиски человеческого эквивалента толл-гена насекомых, и обнаружил он, что этот ген способен активировать другие гены (прицельно транскрипционные факторы NF-кB), о которых было известно, что они участвуют в иммунном отклике [64]64
    Medzhitov, R., Preston-Hurlburt, P., & Janeway, C. A., Jr, ‘A human homologue of the Drosophila Toll protein signals activation of adaptive immunity’, Nature 388, 394–397 (1997).


[Закрыть]. В общей сложности последствия этих открытий оказались фундаментальными: они показали, что такие разные формы жизни, как насекомое и человек, объединяет генетическая история противостояния болезням.

Другие исследовательские группы открыли много других генов, подобных толл-гену насекомых, – и у мышей, и у человека [65]65
    Впрочем, важно отметить, что исследование N-гена табака – а он участвует в работе врожденного иммунитета растения, – проведенное Барбарой Бейкер, началось до экспериментов с плодовыми мушками, о которых я веду рассказ. Работа Бейкер указывает на сходство во врожденном иммунитете у млекопитающих и растений.


[Закрыть]. Все они вместе называются толл-подобными рецепторами (TLR) – это группа генов, в которой каждый кодирует белок-рецептор, похожий на толл-ген насекомого, у людей их десять. Работа двигалась, и каждому гену присвоили номер. Меджитовский толл-ген человека теперь называется TLR4. Эксперименты с мышами-мутантами показали, что эти разнообразные толл-гены необходимы для иммунного ответа на всевозможные бактерии и вирусы. И все же, пусть и было ясно, что толл-гены играют некую важную роль в иммунитете, толком никто не понимал, как они действуют. Вплоть до 5 сентября 1998 года.

Уроженец Чикаго Брюс Бётлер, работавший в Университете Техасского юго-западного медицинского центра в Далласе, пять лет был одержим одной-единственной целью: выяснить, какой ген – ключевой для иммунного отклика в организме мыши, которой ввели липополисахарид, вещество, обычно присутствующее во внешней оболочке бактерии; и это вещество, как было доказано, – необычайно мощный адъювант. Тему этого исследования все признавали значимой, поскольку искомый ген, скорее всего, подарил бы яркую подсказку, как эту бактериальную молекулу замечает иммунная система, а потому Бётлер наперегонки с другими лабораториями рвался выявить его. Он жил, дышал и грезил разгадкой [66]66
    Интервью с Брюсом Бётлером, 21 апреля 2015 года.


[Закрыть]. Сам он сравнивает это с поиском потерянной монетки в гостиной: ужасно раздражает, потому что попросту не знаешь, когда же она наконец обнаружится.

Тот год, 1998-й, начался для Бётлера неудачно. В апреле ему сообщили, что финансирование его исследования вскоре завершится: на поиск ответа он уже потратил достаточно. На личном фронте у Бётлера случилась размолвка с женой Барбарой и начался долгий развод, приведший в конце концов к судебному решению о совместной опеке над троими сыновьями этой пары. «Лихие времена в семье совпали с труднейшей стадией [генетических] исследований», – вспоминает Бётлер [67]67
    С краткой автобиографией Бётлера можно ознакомиться здесь: http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/2011/beutler-bio.html.


[Закрыть]. Бётлер не только руководил своей научной группой, но и лично анализировал данные, полученные лабораторией, – и сам написал компьютерную программу, помогавшую ему справляться с этой задачей [68]68
    Интервью с Брюсом Бётлером, 21 апреля 2015 года.


[Закрыть]. Вечером 5 сентября его переполнила радость: результаты анализа, появившиеся на мониторе компьютера, показали, что искомый ген, определяющий бактериальную молекулу ЛПС в мышах, очень похож на толл-ген Офмана и на меджитовский человеческий TLR4.

Наконец-то кусочки головоломки заняли свои места и явили полную картину: ген TLR4 кодирует белковую молекулу, способную связываться с компонентом на внешней стенке бактерии (ЛПС). Иначе говоря, с помощью гена TLR4 кодируется образ-распознающий рецептор, молекула того самого вида, который предрекал Джейнуэй, действительно существует – один из множества глаз иммунной системы, как его именует Бётлер, – и придает иммунным клеткам с таким белком-рецептором, выпирающим на их поверхности, способность сцепляться с бактерией. Когда TLR4 сцепляется с бактериальной молекулой ЛПС, это означает, что в теле по– явилось нечто, скорее всего требующее иммунного ответа. Бётлер говорит, что, вообще-то, вдохновили его не исходные соображения Джейнуэя напрямую: он подошел к этой задаче с другой стороны – размышляя, что ген, позволяющий иммунной системе откликаться на бактерии, со всей очевидностью важен в любом случае и скорее всего кодирует белок-рецептор на поверхности иммунной клетки [69]69
    Там же.


[Закрыть]. Кроме того, Бётлер считает, что дни отдельных великих мыслителей, толкающих биологию вперед, давно минули – теперь прогрессом движут наблюдения [70]70
    Там же.


[Закрыть].

Первым делом Бётлер позвонил и сообщил новость об этом открытии отцу, которого всегда считал образцом для подражания, выдающемуся ученому, который всегда подчеркивал важность работы над большими задачами, не размениваясь на будничные мелочи [71]71
    Дедушки и бабушки Бётлера перебрались в США, скрываясь от преследования евреев в Европе. Антисемитизм сильно повлиял на нравы семьи Бётлера, и в автобиографических заметках, предоставленных Нобелевскому комитету, он пишет, что, «возможно, все мы стремились преуспеть отчасти из-за этого – чтобы доказать другим детям в школе, что мы не хуже».


[Закрыть]. Хотя отец Бётлера постоянно подначивал сына, чтобы тот стремился к успеху, тут он «отчего– то не впечатлился» [72]72
    Нобелевская автобиография Бётлера.


[Закрыть]. Тогда Бётлер позвонил своим давним коллегам – семье с другими традициями, – и вот они воодушевились не на шутку. Позднее Бётлер позвонил и агентству, финансировавшему его исследования, однако ему ответили, что решение о прекращении поддержки было принято раньше и не отменяемо [73]73
    Нобелевская автобиография Бётлера.


[Закрыть].

Открытие Бётлера обнародовали в декабре 1998 года [74]74
    Poltorak, A., et al., ‘Defective LPS signaling in C3H/HeJ and C57BL/10ScCr mice: mutations in Tlr4 gene’, Science 282, 2085–2088 (1998).


[Закрыть]. Другие команды тоже добрались до финишной прямой – пришли к тем же выводом, что и Бётлер, но в ходе других экспериментов, – однако гонку выиграл Бётлер [75]75
    O’Neill (2013).


[Закрыть]. Одна группа ученых – Даниэля Мало из Монреаля – доложила о том же открытии примерно через три месяца после Бётлера [76]76
    Qureshi, S. T., et al., ‘Endotoxin-tolerant mice have mutations in Тoll-like receptor 4 (Tlr4)’, The Journal of Experimental Medicine 189, 615–625 (1999).


[Закрыть]. В их статье не упоминалось о более раннем докладе Бётлера, однако тот вынудил их внести это примечание, и в поправочной статье, появившейся позднее, пояснили, что это открытие Бётлер предъявил даже раньше, чем вышел его материал, – на одном научном собрании. Исследователи из Японии также сообщили о таком же открытии – через пару месяцев после Мало [77]77
    Hoshino, K., et al., ‘Cutting edge: Toll-like receptor 4 (TLR4)-deficient mice are hyporesponsive to lipopolysaccharide: evidence for TLR4 as the Lps gene product’, The Journal of Immunology 162, 3749–3752 (1999).


[Закрыть].

Тринадцать лет спустя, 3 октября 2011 года, Бётлер глянул на экран своего телефона и увидел электронное письмо с заголовком «Нобелевская премия». Сообщение гласило: «Уважаемый м-р Бётлер, у меня для вас хорошая новость. Сегодня Нобелевская ассамблея решила наградить вас Нобелевской пре– мией в области физиологии и медицины за 2011 год… Поздравляем!» Не вполне веря прочитанному, Бётлер открыл ноутбук – убедиться, правда ли это, – и «Гугл-ньюз» сообщили ему, что все так и есть [78]78
    Бётлер вспоминает, как услышал эту новость в телефонном разговоре с Эдамом Смитом, шеф-редактором «Нобель-Медиа», записанном в день объявления, 3 октября 2011 года: http://www.nobelprize.org/mediaplayer/index.php?id=1632.


[Закрыть].

Нобелевскую премию он разделил с Офманом, а также с канадским иммунологом Ралфом Стайнманом, к чьим достижениям мы вернемся в следующей главе. Многие ученые согласились, что эти люди и их открытия достойны Нобелевской премии. Однако через месяц после присуждения двадцать четыре видных иммунолога совершили беспрецедентный поступок: они опубликовали письмо в «Нейчер», главном научном журнале планеты, и в этом письме призывали Нобелевский комитет «признать революционный вклад» Джейнуэя и Меджитова [79]79
    Allison, J. P., Benoist, C., & Chervonsky, A. V., ‘Nobels: Toll pioneers deserve recognition’, Nature 479, 178 (2011).


[Закрыть].

Увы, 12 апреля 2003 года Джейнуэй умер от лимфомы – ему исполнилось всего шестьдесят, – а по правилам Нобелевского комитета посмертно премию присуждать нельзя. Некролог в «Нейчер» гласил: тогда как «большинство ученых лишь мечтают внести свой вклад в смену парадигмы, Джейнуэй лично подтолкнул такую смену» [80]80
    Paul, W. E., & Germain, R. N., ‘Obituary: Charles A. Janeway Jr (1943–2003)’, Nature 423, 237 (2003).


[Закрыть]. Джейнуэй опубликовал более трехсот научных работ и написал передовой учебник по иммунологии. Билл Пол, знаменитый иммунолог, работающий в Национальном институте здоровья в Бетезде, писал в 2014 году, что Джейнуэй почти наверняка получил бы Нобелевскую премию, если б не помер преждевременно [81]81
    Paul, W. E., ‘Endless fascination’, Annual Review of Immunology 32, 1–24 (2014).


[Закрыть]. Однако его протеже Меджитов вполне подпадал под требования Нобелевского комитета – а перед присуждением той премии получил другую престижную награду, Премию Шао 2011 года, вместе с Офманом и Бётлером, однако есть еще одно правило Нобелевского комитета: премия в области физиологии и медицины может быть присуждена не более чем троим ученым в год, и поэтому Меджитов остался ни с чем. Нобелевский комитет, несомненно, обсуждал работу Меджитова, однако записи этих заседаний засекречены на пятьдесят лет. О ходе того разговора мы сможем узнать в 2061 году.

Это не означает, что научное сообщество в любом случае порадовалось бы присуждению премий в их области исследований: ученые друг с другом не ладят. Между группами Бётлера и Джейнуэя существовало давнее соперничество за право первооткрывателей способности TLR4 «видеть» бактерии. Меджитов говорит, что сделал такое же открытие, как и Бётлер, примерно тогда же, но в лаборатории Джейнуэя, а вот Бётлер утверждает, что первым был он, а Меджитов свою работу до завершения довести не успел. Меджитов и поныне отказывается посещать научные собрания, куда пригласили Бётлера или Офмана [82]82
    Интервью с Русланом Меджитовым, 31 марта 2015 года.


[Закрыть].

Еще одно осложнение, связанное с Нобелевской премией, возникло в декабре 2011 года, когда Леметр, проведя в 1993–1995 годах решающие эксперименты в лаборатории Офмана, завел отдельный веб-сайт, где заявил, что Нобелевский комитет оскорбил его: дескать, это он, Леметр, проделал эксперименты, за которые прославили Офмана. Офман со своей стороны утверждает, что ключ к успеху его лаборатории – воспитание команды людей с разнообразным опытом и уровнем знаний, и многие из них участвовали в работе, увенчавшейся значительным открытием – обнаружением, что толл-ген играет важную роль в защите от грибковых инфекций [83]83
    Интервью с Жюлем Офманом, 7 апреля 2015 года.


[Закрыть]. В 2012 году восемь именитых иммунологов опубликовали письмо в поддержку Офмана, в котором сообщили, что он «безупречно отдавал должное поддержке своих коллег, и пока они трудились в его лаборатории, и когда уже строили собственную независимую карьеру» [84]84
    Ezekowitz, A., et al., ‘Lawrence’s book review unfair to Hoffmann’, Current Biology 22, R482 (2012).


[Закрыть]. Позднее, в апреле 2016 года, Леметр самостоятельно издал книгу «Очерк о науке и нарциссизме», посвященную «нарциссизму как преимуществу в достижении научного успеха» [85]85
    RIG – сокр., ген, индуцируемый ретиноевой кислотой. – Примеч. перев.


[Закрыть]. Такого рода столкновения в науке нередки: очень трудно выявить точный вклад того или иного человека, участвовавшего в открытии, и никто не работает полностью обособленно.