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

Сериалы Сериалы

Обзор новых сериалов. Рекомендации и оценки

Русский репортер
Нейробиолог назвал привычку, объединяющую гениев. А у вас она есть? Нейробиолог назвал привычку, объединяющую гениев. А у вас она есть?

Настоящий прорыв мысли начинается в тишине и одиночестве

Maxim
Рефераты Рефераты

Катод, астралены, колеблющийся графен и хемилюминесценция

Наука и жизнь
Отключили мобильный интернет: новая реальность российского цифрового пространства Отключили мобильный интернет: новая реальность российского цифрового пространства

Кто страдает от отключений интернета и как бизнесу адаптироваться к этому

Inc.
Рискованная защита Рискованная защита

Не все дети в СССР были одинаково равны...

Дилетант
Мемолог или вайб-менеджер: какие новые профессии придумал российский бизнес и зачем Мемолог или вайб-менеджер: какие новые профессии придумал российский бизнес и зачем

Какие необычные позиции появились в российских компаниях за последние пару лет

Forbes
Эта привычка может повысить риск развития деменции на 43% Эта привычка может повысить риск развития деменции на 43%

Употребление большого количества сахара может повысить риск развития деменции

ТехИнсайдер
Почему телефон долго заряжается: 8 самых популярных причин Почему телефон долго заряжается: 8 самых популярных причин

Все случаи, следствием которых может стать медленная зарядка аккумулятора

CHIP
На своем языке На своем языке

Как говорить, чтобы тебя услышали: техника осознанной речи

Лиза
Чтобы изучать Вселенную, надо выходить в космос Чтобы изучать Вселенную, надо выходить в космос

Институт астрономии РАН запустит УФ-обсерваторию и создаст лунную базу

Наука и жизнь
В режиме «не беспокоить»: что такое синдром цифровой усталости, чем он опасен и как с ним бороться В режиме «не беспокоить»: что такое синдром цифровой усталости, чем он опасен и как с ним бороться

Как зумеры столкнулись с выгоранием от бесконечного скроллинга социальных сетей

Правила жизни
Стройка на автомате Стройка на автомате

Передовые технологии сокращают сроки строительства и повышают безопасность

Ведомости
Хоббиномика: походы как способ перезагрузиться, вспомнить детство и победить страхи Хоббиномика: походы как способ перезагрузиться, вспомнить детство и победить страхи

Поход: сколько стоит ночевка в лесу и как избежать бытового дискомфорта в пути?

Forbes
Новые горизонты Новые горизонты

Комфортные и надежные: эти машины идеально подходят для путешествий по России

Men Today
Генетики подтвердили личность жестоко убитого в Венгрии Рюриковича Генетики подтвердили личность жестоко убитого в Венгрии Рюриковича

Палеогенетики проанализировали геном жестоко убитого венгерского феодала

N+1
Животные Камчатки и трудничество на Валааме: где в России есть волонтерские программы Животные Камчатки и трудничество на Валааме: где в России есть волонтерские программы

Волонтерские программы в России: от Камчатки до Санкт-Петербурга

Forbes
Древние люди жили в Индонезии 1,5 миллиона лет назад Древние люди жили в Индонезии 1,5 миллиона лет назад

Ученые обнаружили на острове Сулавеси древнейшие каменные инструменты региона

ТехИнсайдер
«Если никто не спрашивает, то и отвечать не нужно» «Если никто не спрашивает, то и отвечать не нужно»

Карл Густав Юнг о том, что он узнал о людях

Weekend
Кому следует соблюдать осторожность при употреблении меда Кому следует соблюдать осторожность при употреблении меда

Все знают, что мед нельзя детям до года, а кому еще стоит быть осторожнее?

ТехИнсайдер
ФНБ лег на депозит ФНБ лег на депозит

Чем обусловлен в последние годы рост средств ФНБ на депозитах?

Ведомости
Почему «пищевой шум», а не сила воли, может быть ключом к снижению веса Почему «пищевой шум», а не сила воли, может быть ключом к снижению веса

Могли бы мы найти регулятор громкости, чтобы заглушить навязчивые мысли о еде?

ТехИнсайдер
Генно-модифицированные островковые клетки прижились у пациента без иммуносупрессии Генно-модифицированные островковые клетки прижились у пациента без иммуносупрессии

Успех эксперимента по пересадке генно-модифицированных аллогенных бета-клеток

N+1
Три самых популярных ошибки новичка в трейле Три самых популярных ошибки новичка в трейле

Как подготовиться к своему первому трейлу и какие ошибки важно не повторить

Maxim
Это все ваше воспитание Это все ваше воспитание

С какого возраста начать прививать детям хорошие манеры и этикет

Grazia
Детектор дипфейков Детектор дипфейков

В России появится сервис для маркировки ИИ-контента и его выявления

Ведомости
Опасно ли прятаться в машине от грозы: это объяснение поймет даже школьник Опасно ли прятаться в машине от грозы: это объяснение поймет даже школьник

Если гроза застала вас в пути, чем станет машина – спасением или смертью?

ТехИнсайдер
В Гераклее Синтике нашли шесть жертв древнего землетрясения В Гераклее Синтике нашли шесть жертв древнего землетрясения

Археологи обнаружили в Гераклее Синтике останки погибших во время землетрясения

N+1
Будет держаться Будет держаться

Советы для тех, кто отчаялся научиться делать укладку самостоятельно

Лиза
«Налоговая лазейка» и верные клиенты: как Джеффри Эпштейн сделал свое состояние «Налоговая лазейка» и верные клиенты: как Джеффри Эпштейн сделал свое состояние

Хотите узнать способ, благодаря которому Джеффри Эпштейннакопил свое состояние?

Forbes
Дорогие мои старики Дорогие мои старики

Всадники метал-апокалипсиса, о которых стоит помнить

Weekend
Открыть в приложении