Ссылки для упрощенного доступа

logo-print

Нобелевские премии 2001-го года по медицине. Системы предупреждения о бактериологических атаках


Темы передачи: нобелевские премии 2001-го года по медицине, системы раннего предупреждения о бактериологических нападениях, а также короткие медицинские новости.

Евгений Муслин:

Как обычно, октябрь принес имена новых нобелевских лауреатов, в том числе и в области медицины. Мы попросили профессора Голубева рассказать об этом важном событии в мировой медицине.

Даниил Голубев:

Новыми лауреатами Нобелевской премии в области медицины стали три ученых: американский микробиолог Леланд Хартвелл и два англичанина - биохимик Тимоти Хант и молекулярный биолог Пауль Нерс. Они заслужили столь высокую оценку своих трудов тем, что независимо друг от друга, используя разные подходы и методы, изучили механизмы размножения, которые присущи каждой из ста тысяч миллиардов клеток, составляющих целостный человеческий организм. Все эти клетки постоянно делятся и при этом удваивают количество хромосом в дочерних клетках. Это в норме, в здоровом организме, а когда этот нормальный процесс нарушается, клетки начинают делиться бесконтрольно и неограниченно. Возникает, формируется и развивается раковая опухоль, являя собой смертельную угрозу для организма.

Евгений Муслин:

В чем именно состоит новизна полученных лауреатами 2001-го года данных - ведь механизмы размножения клеток исследуются многими учеными в течение чуть ли не двух столетий?

Даниил Голубев:

Исследования Хартвелла, Ханта и Нерса обеспечили подлинный прорыв в понимании того, как нормальные клетки при размножении контролируют свое деление. Без такого понимания невозможно понять механизмы озлокачествления клеток, то есть, причины возникновения рака. Профессор Леланд Хартвелл - президент Онкологического Исследовательского центра Фрэда Хатчинсона в Сиэтле. Работая на модели бактериальных клеток, он открыл целый класс неизвестных ранее особых генов, регулирующих первые этапы клеточного цикла. Основываясь на этом открытии, доктор Пауль Нерс - генеральный директор Британского ракового исследовательского фонда - открыл аналогичные гены в клетках дрожжей, а затем выявил и идентифицировал человеческий ген, кодирующий синтез специфического белка, блокирующего клеточное деление. Именно в этой точка может начаться процесс малигнизации, когда этот белок или вообще не будет синтезирован, или почему-либо не будет нормально функционировать. В этих случаях клеточное деление не остановится и начнется бесконтрольный клеточный рост.

Важным звеном в понимании механизмов клеточного деления стали результаты исследований другого английского ученого - биохимика Тимоти Ханта. Он открыл существование особого класса биомолекул - циклинов, которые регулируют деятельности белка, открытого Паулем Нерсом. Этот белок, останавливающий в нужный момент клеточное деление, "включается" под активирующим воздействием циклина или "не включается", если такая активация не происходит.

Евгений Муслин:

Премия присуждена всем троим ученым. Как же можно суммировать результаты их исследований?

Даниил Голубев:

В целом их вклад в цитологию (учение о клетке) можно охарактеризовать следующим образом: открыты гены, индуцирующие первые стадии клеточного деления, выявлен и идентифицирован белок, кодируемый этими генами, и, наконец, обнаружены и изучены биологические регуляторы активности этого белка.

Евгений Муслин:

Все это - чистая цитология, но в решении Нобелевского комитета говорится, что премия присуждена за вклад этих ученых в онкологию?

Даниил Голубев:

Совершенно верно! Раскрытие механизмов клеточного деления - фундамент для разработки принципиально новых подходов к химио и биотерапии рака. В результате этих, казалось бы, чисто теоретических исследований, выявлены точные цели для лечебного воздействия при раке, а именно: совершенно определенные гены, открытые авторами, специфический белок, кодируемый этим геном, активные биомолекулы - циклины, строение и свойства которых впервые изучены и описаны. Воздействуя на эти цели, можно добиться предотвращения бесконтрольного клеточного деления, то есть, профилактики озлокачествления, или даже восстановления нормального ритма клеточного деления, то есть излечения рака.

Евгений Муслин:

А есть ли какие-либо примеры практического использования полученных этими учеными данных?

Даниил Голубев:

Прекрасным примером такого рода является рождение на свет и внедрение в лечебную практику первого препарата для лечения хронической миеловидной лейкемии - "STI-571" ( другое название "Гилмек"). Напомню, что в США ежегодно регистрируется до 10 тысяч новых случаев этого тяжелейшего онкологического заболевания. Эффективных средств лечения миелоидных лейкемий до сих пор не было, а по результатам недавно закончившихся клинических испытаний у 90 процентов больных, находящихся в первой фазе заболевания, под влиянием "Гилмека" наступило отчетливое и стойкое улучшение. Как же действует "Гилмек"? Установлено, что реальной причиной возникновения этого заболевания является активность особого патогенного белка, кодируемого измененными (мутантными) участками хромосом. Именно этот белок вызывает образование огромного количества недозрелых, по сути своей злокачественных, белых кровяных телец, что приводит в многообразным и вредоносным изменениям различных органов и систем организма, и в целом формирует клиническую картину миелоидной лейкемии. "Гилмек" блокирует сигналы, которые несет патогенный белок, и тем самым предотвращает возникновение, созревание и рост злокачественных лейкоцитов. Я хотел бы подчеркнуть: препарат не препятствует синтезу самого этого белка, а лишь блокирует его сигналы, но этого оказывается достаточным для того, чтобы оказать выраженный лечебный эффект при таком тяжелом заболевании, каким является хроническая миелоидная лейкемия.

Нетрудно заметить, что приведенное описание является прямой иллюстрацией к концепции Хартвелла, Ханта и Нерса о механизмах превращения нормальных клеток в злокачественные. И более того - это не просто иллюстрация, но и прямая реализация на практике выводов этой концепции, материализация выводов из нее в виде создания конкретного противоопухолевого лекарства.

К сказанному надо добавить, что эффективных средств лечения хронических миелоидных лейкемий до сегодняшнего дня не существовало. Единственный разрешенный метод - пересадка костного мозга, которая почти в 40 процентах случаев заканчивается смертельным исходом. Что касается известных лекарственных препаратов, то ни один из них не способен уменьшить количество ненормальных злокачественных лейкоцитов, синтезируемых в организме больного, и восстановить нормальное кровообращение.

Евгений Муслин:

Как отнеслись другие ученые к появлению лекарства для лечения по сути дела почти неизлечимого заболевания?

Даниил Голубев:

Судите сами. Доктор Эдвард Бенз - президент онкологического института "Дана-Фарбер" при Гарвардской медицинской школе сказал следующее: "Гилмек", конечно, не панацея, не окончательное решение всех проблем лечения лейкемий, но это бесспорно ценная модель для создания новых противораковых препаратов будущего, поскольку этот препарат действует на механизм развития болезни и не разрушает нормальных клеток".

Об этом же говорил и доктор Брайан Друкер - руководитель отдела разработки новых противораковых препаратов Медицинского центра Университета штата Орегон. По его словам, "центральной проблемой химиотерапии рака является поиск средств, дифференцирующих нормальные и злокачественные клетки". "Гилмек" решает эту проблему и он, безусловно, является самым эффективным средством лечения хронических миелоидных лейкемий в настоящее время, поскольку действует непосредственно на причину заболевания. Все эти ученые подчеркивали, что Гилмек мог появиться только на фундаменте колоссальных успехов в понимании природы и механизмов клеточного размножения, и ее регуляции. Сказанное - только начало широкого использования в онкологии открытий, сделанных лауреатами Нобелевской премии 2001-го года. Именно поэтому в заявлении Комитета по нобелевским премиям говорится, что Леланд Хартвелл, Тимоти Хант и Пауль Нерс награждены за "основополагающие работы, которые помогут в борьбе с раком, остающимся одним из "главных убийц" рода человеческого".

Лилия Шукаева:

США израсходовали сотни миллионов долларов на разработку детекторов раннего предупреждения о бактериологических атаках и недавно установили их вокруг здания Министерства обороны в Вашингтоне. К сожалению, эти системы, как считают ученые, еще далеки от совершенства. Тот факт, что люди, зараженные сибирской язвой, скорее всего, выздоровеют, если их правильно лечить, еще больше укрепило убеждение, широко распространенное в научных кругах, что лучшая защита от бактериологической войны - это аппаратура раннего предупреждения. Но спроектировать и построить подобную аппаратуру оказалось нелегким делом. Сегодняшние детекторы, как и детекторы, установленные у Министерства обороны, пока очень громоздки, дороги, медлительны и склонны к ложным тревогам.

Специалисты предупреждают, что пройдут годы, пока биодетекторы достигнут такого же совершенства как приборы противопожарной сигнализации. Но когда это все же произойдет, самые грозные бактерии превратятся из оружия массового уничтожения в назойливые помехи, требующие принятия определенных предупредительных мер. Опасность микробов сибирской язвы в том, что мелко распыленное облако ее спор невидимо, неслышимо и лишено запаха. Зараженные люди, почувствовав напоминающие грипп симптомы, начнут через некоторое время обращаться к врачам и в больницы. Но к тому времени, когда будет сделан правильный диагноз, споры уже превратятся в бактерии, а бактерии станут выделять токсины, которые начнут в организме свою смертоносную деятельность. Почти всегда в таких случаях помощь оказывается уже слишком поздно - говорит доктор Алан Зеликов, специалист по бактериологическому оружию, работающий в Национальной лаборатории Сандия в Альбукерке, штат Нью-Мексико. Так что в таких случаях системы раннего предупреждения играют решающее значение. Идеальными были бы миниатюрные недорогие приборы, непрерывно анализирующие состав воздуха и подающие звуковой сигнал в случае опасности.

К сожалению, до создания надежной аппаратуры такого рода пока далеко - говорит доктор Стивен Морзе, директор Центра здравоохранения при Колумбийском университете, ранее руководивший исследовательской программой министерства обороны по обнаружению и диагностике патогенных микроорганизмов. Главная проблема тут - как быстро отличить их от множества более или менее безвредных микробов, также находящихся в воздухе и часто относящихся к близким биологическим видам.

США, как мы уже говорили, израсходовали сотни миллионов долларов на разработку эффективных биологических детекторов. Так, например, аппаратура, смонтированная на грузовиках, установленных сейчас вокруг здания Пентагона, способна, согласно последним отчетам Конгрессу о состоянии противобактериологической и противохимической обороны, менее чем за 45 минут идентифицировать четыре вида патогенных микробов. Имеются также оптические системы. использующие световые лучи для обнаружения облачков аэрозолей на многие километры вокруг. Однако, эти системы неспособны распознать, содержат ли обнаруженные облачка патогенные организмы.

Испытания сравнительно новой Комплексной системы точечного обнаружения патогенов, проведенные два года назад, оказались неудачными: система часто выходила из строя, давала ложные сигналы тревоги, когда для этого не было никаких оснований.

"Но все это было уже два года назад. За это время мы добились существенного прогресса, - говорит полковник американской армии Стивен Ривс, руководящий Управлением биологической обороны. - Сейчас испытания 11 установок Комплексной системы точечного обнаружения патогенов, весящие каждая около 120 килограммов, проводятся на специальном полигоне в штате Юта, и мы надеемся, что их параметры окажутся очень близкими к проектным величинам, включая 90-процентную надежность сигналов".

Тем временем Министерство энергетики занято созданием из существующих стандартных элементов диагностической биоаппаратуры, предназначенной для использования на таких гражданских объектах, как аэропорты, стадионы, станции метрополитена и так далее. Министерство собирается также использовать эту аппаратуру уже в феврале будущего года в Солт-Лэйк-Сити во время зимних Олимпийских игр. Об этом заявил технический советник министерской программы химической и биологической безопасности доктор Ричард Уилер.

По принципу действия создаваемая аппаратура аналогична приборам, уже используемым для слежения за чистотой атмосферы. Эти приборы засасывают образцы воздуха, и содержащиеся в нем пылинки осаждаются на поверхности фильтра или жидкости. Подсчет пылинок ведется автоматически, и внезапное увеличение их числа свидетельствует об атаке.

Однако, чтобы узнать, что именно появилось в воздухе, пылинки нужно периодически извлекать из прибора и доставлять в лабораторию для генетического исследования. Так что его результаты станут известны лишь через несколько часов. Поэтому, говорит доктор Уилер, хотя такие приборы не успеют вовремя предупредить людей об эвакуации, они их предупредят о необходимости провести то или иное профилактическое лечение. Аппаратура следующего поколения, разрабатываемая сейчас в Ливерморской национальной лаборатории в Калифорнии, будет автономной. Приборы засасывают наружный воздух и улавливают твердые частицы в жидкости, омывающей крошечные шарики, покрытые антителами, реагирующими на определенные патогенные агенты. Дополнительный генетический тест предназначен для подтверждения первичных результатов анализа. Доктор Ричард Ланглуа, руководящий биомедицинскими исследованиями в Ливерморской лаборатории, выразил надежду, что работающий прототип будет изготовлен в течение одного года.

Конечно, проводить однократные тесты для распознавания специфических микроорганизмов гораздо проще, и одна биотехнологическая компания из Северной Каролины планирует в ближайшее время начать продажу наборов для домашнего анализа на возбудителя сибирской язвы. Стоить такой набор будет примерно 25 долларов.

Эта компания "Vital living products", находящаяся в городе Метьюз, начала работу над набором 12 сентября - на следующий день после нападения террористов на Всемирный торговый центр. Тест начинают с того, что воду в открытом сосуде смешивают с химическими реагентами и оставляют сосуд на полчаса в проверяемой комнате, чтобы в нем осели из воздуха подозрительные частицы. Затем сосуд закрывают и встряхивают, причем жидкость становится ярко-красного цвета. Если в сосуд осели из воздуха споры или бактерии сибирской язвы, то начинается химическая реакция, в результате которой жидкость через день или два становится желтой.

Исследователь из Центра гражданской биозащиты при университете Джона Гопкинса Кальвин Чу выразил уверенность, что в течение ближайших 3-5 лет будут разработаны миниатюрные интегральные схемы, способные распознавать практически любые патогенные организмы на основании их генетических характеристик.

Параллельно с созданием новых диагностических приборов, исследователи занимаются и совершенствованием медико-статистических приемов истолкования получаемых биомедицинских данных. Так, в Лос-Аламосской Национальной лаборатории и в университете штата Нью-Мексико создана компьютеризованная система, которая в режиме реального времени может следить за динамикой развития любых массовых заболеваний, будь-то биотеррор или просто грипп.

Когда врачи сталкиваются с симптомами, относящимися к одной из шести серьезных категорий, включая похожие на грипп или кровавую диарею, они немедленно вводят в компьютер общую информацию о состоянии пациента. Система, в свою очередь, сразу выдает информацию, помогающую с диагнозом. Например, если пациенту-мужчине от 18 до 30 лет, живет он в штате Нью-Мексико и у него появились гриппозно-подобные симптомы, которые сочетаются с аномальной рентгеноскопической картиной грудной клетки, показывающей диффузное воспаление, то компьютерная система тотчас выскажет подозрение на хантавирус - болезнь, распространяемую грызунами, живущими в юго-западных штатах - и автоматически пошлет тревожный сигнал штатным медицинским властям. Если же пациентом окажется женщина от 30 до 45 лет, то сильное воспаление в центре грудной клетки вызовет подозрение на совсем другую болезнь - сибирскую язву.

Ученые планируют еще в этом году установить 150 упомянутых выше компьютеризованных систем в медицинских учреждениях США. Суммарная картина от разрозненных данных, поступающих от врачей из разных мест, позволит эпидемиологам быстро отличать биологические атаки от обычных вспышек тех или иных заболеваний. Исследователи предлагают и весьма необычные меры, создать, например. предупредительную систему из мелких животных, чрезвычайно чувствительных к спорам сибирской язвы и размещенных в стратегических точках. Эти животные, как когда-то канарейки в шахтах, предупреждавшие шахтеров о взрывоопасных газах, могут вовремя предупредить нас о биоатаке. Разрабатываются и еще более футуристические идеи. Так, в Линкольновской лаборатории Массачусетского технологического института исследователи пытаются в качестве сигнальных датчиков использовать живые клетки, подсоединенные к электронным чипам. Это генетически модифицированные клетки иммунной системы, чувствительные лишь к определенным патогенным организмам.

Евгений Муслин:

И в заключение нашей передачи - сообщение о влиянии активных и пассивных стрессов на здоровье. Исследования, проводящиеся в университете штата Огайо, показали, что напряженная работа, которую нужно закончить к определенном сроку, способствует укреплению иммунной системы, тогда как пассивный стресс, возникающий, например, от фильмов ужасов или жестокостей на телевизионном экране, может иммунитет ослаблять. Это исследование, проводившееся доктором Джосом Бошем вместе с сотрудниками Амстердамского университета и опубликованное в американском журнале "Психофизиология" впервые убедительно показало, что определенные типы стресса могут укреплять здоровье. Для проверки влияния различных стрессов на иммунную систему человека ученые замеряли концентрацию определенных защитных протеинов в слюне добровольцев, участвовавших в исследовании.

XS
SM
MD
LG