В чем смысл открытий, за которые присудили Нобелевки–2018

Русский репортерНаука

Лазер, рак и фаговый дисплей

В чем смысл открытий, за которые присудили Нобелевки–2018

Текст: Полина Ягодкина, Екатерина Пикунова, Андрей Константинов

Донна Стрикланд, создатель «лазерного меча»

Нобелевские премии в естественных науках в этом году присудили за крупные открытия, которые одновременно и очень легко можно изобразить в научной фантастике: скальпель и нож из лазера, селекционные фермы для молекулы с заданными свойствами, «кнопка» для усиления иммунитета на случай рака.

Рак пятится назад

Номинация: Медицина

Кто награжден: Джеймс Эллисон и Тасуку Хондзё

За что дали: «За открытие противораковой терапии методом подавления негативной иммунной регуляции».

Лауреаты Нобелевской премии по медицине — Джеймс Эллисон и Тасуку Хондзё

В чем смысл: Бактерии, вирусы и другие опасности в нашем организме атакует и устраняет иммунная система. Важнейший участник этой борьбы — лейкоцит Т-клетка. Американский ученый Джеймс Эллисон изучал белок CTLA-4, который тормозит Т-клетки. Он обнаружил, что при искусственном блокировании CTLA-4 иммунитет со всей мощью обрушивается на раковые клетки. Процесс нужно контролировать, иначе вместо спасения мы принесем катастрофу: аутоиммунное разрушение здоровых клеток и тканей. В период клинических исследований Эллисон и его коллеги смогли добиться значительных успехов в лечении рака у пациентов с прогрессирующей меланомой.

Несколькими годами раньше японский ученый Тасуку Хондзё обнаружил белок PD-1; он тоже тормозит Т-клетки, но другим способом. Клинические исследования показали эффективность терапии с блокадой PD-1: у нескольких пациентов удалось добиться долгосрочной ремиссии и шанса на лечение рака на стадии метастаз. Метод Хондзё оказался еще более эффективным, чем у Эллисона — удалось повлиять на несколько типов рака: почек, легких, лимфому и меланому.

Исследования продолжаются. Эллисон и Хондзё объединили усилия и получили успешные результаты при использовании комбинированной терапии — одновременном блокировании и CTLA-4, и PD-1.

Для России исследования Эллисона и Хондзё особенно важны: более 50% онкобольных в нашей стране приходят на лечение на последних стадиях заболевания. Новые методы иммунотерапии смогли бы дать возможность огромному количеству людей выбраться из раковой оккупации.

Комментарий эксперта: «Я и не думал найти новый метод терапии рака — просто пытался понять, как работают Т-клетки, и в итоге обнаружил новый способ блокировать их торможение. Никогда не считал, что занимаюсь прикладной наукой, но жизнь распорядилась иначе!» Джеймс Эллисон, лауреат Нобелевской премии 2018 года, специалист по иммунотерапии рака, профессор Техасского университета.

Пинцет из света

Номинация: Физика

Кто награжден: Артур Ашкин

За что дали: «За оптические пинцеты и их применение в медицине»

В чем смысл: Артур Ашкин (Эшкин), настоящая фамилия которого Ашкенази, родился в Нью-Йорке в семье эмигрантов из Одессы, переехавших в Америку после революции. Он стал основоположником практической реализации принципа оптического (или лазерного) пинцета, который представляет собой трехмерную оптическую ловушку, создаваемую в сильно сфокусированном лазерном пучке. Принцип работы оптического пинцета основан на давлении света, экспериментально открытом профессором Московского университета Петром Николаевичем Лебедевым в самом начале XX века. Этой силы достаточно, чтобы удерживать микрочастицу (например, кусочек хромосомы) в оптической ловушке лазерного пинцета.

Комментарий эксперта: «Создание оптического пинцета дало миру возможность сверхточного и бережного манипулирования микрочастицами и микробиологическими объектами, в том числе живыми. Используя технику оптического пинцета, можно манипулировать с субмикронной точностью нано- и микрообъектами, включая биологические, например клетки. Лазерный пинцет может быть использован в различных ситуациях — например, для исследования потоков в микро- и нанофлюидике. Еще с его помощью можно создавать из микрои наночастиц объемные структуры. Оптический пинцет может применяться как сверхчувствительный динамометр, позволяющий измерять сверхмалые усилия, что позволило использовать его для таких задач, как, например, исследование механических свойств спирали ДНК». Андрей Федянин, профессор физического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова.

Лазерный меч

Номинация: Физика

Кто награжден: Жерар Муру и Донна Стрикланд

За что дали: «За разработку ультракоротких световых импульсов»

Лауреаты Нобелевской премии по физике — Артур Ашкин, Жерар Мур и Донна Стрикланд

В чем смысл: Как говорят сами лауреаты, идея метода пришла к ним из научнопопулярной статьи, в которой описывался радар — нужно было только перенести эту идею с радиоволн на намного более короткие световые волны. После нескольких лет экспериментов ученые научились генерировать небывало короткие и невероятно интенсивные лазерные импульсы. Это дало возможность изучать явления, длящиеся лишь мгновение — миллиардные доли от миллиардных долей секунды. Именно на таких временных промежутках протекают многие события в субатомном мире, вроде движения электрона вокруг ядра атома. А высокая интенсивность излучения делает лазер весьма полезным ножом, который применяют, например, как лазерный скальпель в глазных операциях. Один из лауреатов, кстати, пять лет сотрудничал с Институтом прикладной физики РАН в Нижнем Новгороде; его и его работы у нас хорошо знают.

Комментарий эксперта: «Это открытие позволило создать сверхкороткие лазерные импульсы огромной мощности. Теперь мы можем увидеть и “пощупать” ряд явлений, протекающих в сверхкороткие промежутки времени в атомах, твердых телах, биологических объектах. Кстати, на физическом факультете МГУ мы тоже занимаемся экспериментами с использованием сверхкоротких и сверхмощных лазерных импульсов, получен целый пласт уникальных научных результатов». Андрей Федянин, профессор физического факультета МГУ имени М. В. Ломоносова.

Молекулы-мутанты

Номинация: Химия

Кто награжден: Фрэнсис Арнольд

За что дали: «За направленную эволюцию ферментов»

В чем смысл: Фрэнсис Арнольд, инженер-химик из Калтеха, начала заниматься идеей направленного синтеза ферментов в начале 80-х годов, оставив сферу аэрокосмической механики. Ферменты — это белковые молекулы, ускоряющие химические реакции. Работают они только в живых организмах, каждый фермент специализируется на ускорении определенной реакции. Суть метода «направленного синтеза фермента» заключается в том, чтобы в результате нескольких поколений мутаций вывести фермент, ускоряющий конкретный заданный ученым вид реакции. Обычно для ускорения реакций при производстве лекарств или пластмасс используются сильные растворители, тяжелые металлы и коррозионные кислоты. Ферменты же, полученные Фрэнсис Арнольд, позволяют уменьшить количество вредных веществ при химических производствах или исключить их полностью.

Комментарий эксперта: «Чтобы получить этот результат, Фрэнсис сочетала направленное воздействие и случайные изменения. В этом отличие эволюции молекул в ее лаборатории от естественной эволюции, где все изменения случайны». Сара Сногеруп Линсе, профессор, член Нобелевского комитета по химии.

Фаги-разведчики

Номинация: Химия

Кто награжден: Джордж Смит и Грегори Уинтер

За что дали: «За фаговый дисплей пептидов и антител»

Лауреаты Нобелевской премии по химии — Фрэнсис Арнольд, Джордж Смит и Грегори Уинтер

В чем смысл: Сэр Грегори Уинтер из Кембриджа и Джордж Смит из Университета Миссури — Колумбия предложили использовать «фаговый дисплей», чтобы находить не известные ученым гены. В 1980-е годы, когда началось применение этого метода, о белках знали больше, чем о генах. Поэтому появилась идея с помощью известных белков находить неизвестные гены. Для применения «фагового дисплея» нужны бактериофаги (или, попростому, фаги) — вирусы, которые вживляются в здоровую клетку и заставляют ее исполнять собственную программу. Они обладают простой структурой — белковой оболочкой-капсулой и генетическим материалом внутри нее. Ученые вставляли генетические последовательности в бактериофаг, который инфицировал клетки бактерий и производил новые фаги. В результате пептид или белок, кодируемый вставленной последовательностью, становился частью внешней оболочки вируса — то есть появлялся на «фаговом дисплее».

Комментарий эксперта: «Подходы, разработанные с использованием “фагового дисплея”, применяются для решения множества задач — от определения токсинов в продуктах до медицинской диагностики. Ученые, заслуженно получившие Нобелевскую премию по химии 2018 года, создали целые научные направления, которые обеспечат создание персонифицированных лекарственных средств уже в ближайшем будущем, в том числе с участием коллективов из России». Иван Смирнов, профессор, заведующий лабораторией химии протеолитических ферментов ИБХ РАН. 

Фотографии: Warren Toda/EPA/TASS; Niklas Elmehed/Nobel Media (3)

Хочешь стать одним из более 100 000 пользователей, кто регулярно использует kiozk для получения новых знаний?
Не упусти главного с нашим telegram-каналом: https://kiozk.ru/s/voyrl

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

Одиночество как способ жизни, смерти и забвения Одиночество как способ жизни, смерти и забвения

Исследование самого главного явления современного города

Русский репортер
Ударная волна Ударная волна

Что такое падел и почему его называют «новым гольфом»

RR Люкс.Личности.Бизнес.
Роман Мадянов: «В моей жизни все решал Его величество господин великий случай» Роман Мадянов: «В моей жизни все решал Его величество господин великий случай»

Люди меня встречают и в большинстве случаев просят: «Можно пожать вашу руку?»

Коллекция. Караван историй
Переходи на зеленый Переходи на зеленый

Мода на экосексуальность и привычки, полезные для тебя и для природы

Лиза
Эдуард Савенко Эдуард Савенко

Харьковская шпана, к концу 1960-x превратился в литератора Лимонова

Esquire
Правила порядка Правила порядка

Как научить детей поддерживать порядок в своей комнате, не тратя на это часы

Новый очаг
Кладбища кораблей: три самых опасных моря на планете Кладбища кораблей: три самых опасных моря на планете

Штормы и смертельные течения — воды каких морей особенно коварны

ТехИнсайдер
В именьи близ столицы В именьи близ столицы

Почему крестьяне из Мурина получили свободу раньше?

Санкт-Петербургский университет
От вил до мема От вил до мема

Краткая история «Американской готики» Гранта Вуда

Weekend
VOX VOX

VOX — культовое место тихой роскоши, где встречаются знаменитости

Собака.ru
Для чего нужен магниевый анод в бойлерах накопительного типа? Для чего нужен магниевый анод в бойлерах накопительного типа?

От чего и как именно защищает магниевый анод в бойлере косвенного нагрева?

CHIP
Маме не говори: 12 вещей, которые родителям не нужно знать о твоем мужчине Маме не говори: 12 вещей, которые родителям не нужно знать о твоем мужчине

О чем не стоит рассказывать даже маме?

VOICE
Никаких шлепок и свадебных платьев: какой дресс-код советуют соблюдать музеи и театры Никаких шлепок и свадебных платьев: какой дресс-код советуют соблюдать музеи и театры

Какие рекомендации по выбору одежды мировые театры и музеи дают посетителям

Forbes
Вопрос психологу: что мешает нам экономить и как изменить свое отношение к деньгам Вопрос психологу: что мешает нам экономить и как изменить свое отношение к деньгам

Почему экономия часто кажется наказанием и как можно изменить это восприятие

Правила жизни
Опасно ли летать на старых самолетах и почему их до сих пор так много Опасно ли летать на старых самолетах и почему их до сих пор так много

Почему авиакомпании используют самолеты, которые можно называть пожилыми?

Maxim
Юрий Никулин. Немножко больше, чем артист Юрий Никулин. Немножко больше, чем артист

Клоун — человек, который живет тем, что делает в манеже

Коллекция. Караван историй
Инфекционный след: что вызывает болезнь Альцгеймера и зачем нужен когнитивный резерв Инфекционный след: что вызывает болезнь Альцгеймера и зачем нужен когнитивный резерв

О вероятных причинах и механизмах развития болезни Альцгеймера

Forbes
Ткать узор дальше Ткать узор дальше

Почему последствия ссоры с Россией окажутся болезненными для Азербайджана?

Монокль
Опыт майнера: как облачный стартап CoreWeave зарабатывает на нейросетях Опыт майнера: как облачный стартап CoreWeave зарабатывает на нейросетях

Как предпринимателям обеспечить растущий спрос на энергоемкую инфраструктуру

Forbes
Музыкальное образование может снизить возрастные когнитивные изменения Музыкальное образование может снизить возрастные когнитивные изменения

Как обучение музыке защищает мозг от одной из распространенных проблем старения

ТехИнсайдер
Как правильно есть устрицы: короткая инструкция для начинающих гурманов Как правильно есть устрицы: короткая инструкция для начинающих гурманов

Как подступиться к устрицам тем, кто давно хочет их попробовать

Правила жизни
Жажда красоты Жажда красоты

Какие компоненты должны входить в состав крема, чтобы принести пользу

Лиза
«Снимаешь парик и чувствуешь себя голой»: как живут женщины с алопецией «Снимаешь парик и чувствуешь себя голой»: как живут женщины с алопецией

Истории женщин, которые научились жить с алопецией и помогают другим

Forbes
Скандинавский антинуар Скандинавский антинуар

Под личиной нуара тут прячется «кино морального беспокойства»

Weekend
Денис Рожков: «Все гладко складывается только в плохом кино» Денис Рожков: «Все гладко складывается только в плохом кино»

Все гладко складывается только в плохом кино

Коллекция. Караван историй
Ответственность за три четверти ожидаемых случаев рака желудка возложили на хеликобактер Ответственность за три четверти ожидаемых случаев рака желудка возложили на хеликобактер

Хроническая инфекция хеликобактер служит основной причиной рака желудка

N+1
Александр Лабас: не авангардист, не соцреалист Александр Лабас: не авангардист, не соцреалист

Голос А. Лабаса — сложный, полифоничный, подчас ускользающий от прямых смыслов

Монокль
Страховка с биткойном Страховка с биткойном

Как работают инвестиционные полисы с привязкой к биткойну

Ведомости
Трагедия на химическом заводе Philips в 1989 году Трагедия на химическом заводе Philips в 1989 году

Что привело к ужасной трагедии на заводе Philips и какими стали ее последствия

ТехИнсайдер
Не только японская манга: какие комиксы выпускаются в разных странах и чем они интересны Не только японская манга: какие комиксы выпускаются в разных странах и чем они интересны

Почему истории в картинках стали такими популярными по всему миру?

ТехИнсайдер
Открыть в приложении