Нобелевскую премию по химии присудили за метод редактирования генома crispr/cas9

Неизвестный инфекционный агент

Ключом к успешной борьбе с инфекционными заболеваниями является определение возбудителя, патогена. В 1960-е гг. американский вирусолог Барух Бламберг определил, что одна из форм гепатита, передаваемого через кровь, вызывается вирусом, который стал известен как вирус гепатита B. Его открытие привело к разработке диагностических тестов и эффективной вакцины. За свое открытие Бламберг был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине в 1976 году (совместно с Карлтоном Гайдузеком).

В это же время Харви Дж. Олтер из Национального института здравоохранения США изучал возникновение гепатита у пациентов, перенесших переливание крови. Хотя анализы крови на недавно обнаруженный вирус гепатита В снизили количество подобных передач инфекции, все же их число оставалось значительным. Примерно в это же время были разработаны тесты на возбудителя гепатита А, и стало ясно, что этот вирус тоже не был причиной этих необъяснимых случаев.

Неустановленный вирусный агент, который провоцировал заражение при переливании крови, вызывал серьезное беспокойство. Олтер с коллегами, тем временем, показал, что кровь от пациентов с таким гепатитом может заражать и шимпанзе – единственный, кроме людей, вид, восприимчивый к гепатиту С. Последующие исследования также показали, что неизвестный инфекционный агент имел характеристики вируса. Таким образом, методические исследования Олтера определили новую, отличную от других форму хронического вирусного гепатита. Загадочная болезнь стала известна как гепатит “не-А, не-В” (non-A, non-B hepatitis, или NANBH).

Нобелевская премия по химии присуждена за починку ДНК

Нобелевскую премию по химии за 2015 год получат швед Томас Линдал (Tomas Lindahl) , американец Пол Модрич (Paul Modrich) и турок Азиз Санджар (Aziz Sancar). Сообщение об этом появилось на сайте премии.

Разделившие между собой премию ученые независимо друг от друга описали и объяснили механизмы, с помощью которых клетки «чинят» свою ДНК и, таким образом, защищают генетическую информацию от повреждений.

В 1960-е годы научное сообщество было уверено, что молекулы ДНК являются крайне прочными и практически не меняются на протяжении всей жизни организмов. Биохимик Томас Линдаль (родился в 1938 году), работая в Каролинском институте, показал, что в работе ДНК постоянно накапливаются дефекты – следовательно, должны существовать естественные механизмы «починки» молекул. В 1974 году Линдал нашел фермент, который убирает из ДНК поврежденные кусочки цитозина (это нуклеиновое основание легко теряет аминогруппу, и вместо гуанина начинает склеиваться с аденином). В 1980-90-е годы Линдалл, к тому времени переехавший в Великобританию, описал работу гликозилаз (группы ферментов, работающих на первом этапе ремонта ДНК) и смог воспроизвести этот процесс (эксцизионная репарация) в лабораторных условиях.

Азиз Санджар родился в 1946 году на Юго-Востоке Турции (на границе с Сирией). После получения диплома врача в Стамбуле он несколько лет проработал сельским врачом, но в 1973 году заинтересовался биохимией. Его поразило, что бактерии, получив смертельно опасную дозу ультрафиолета, достаточно быстро восстанавливают силы после облучения синим светом в видимом диапазоне. Уже в США, в техасской лаборатории Санджар определил и успешно клонировал ген фермента, отвечающего за устранение ущерба от ультрафиолета (фотолиазы). В 1970-е годы это открытие не вызвало интереса в американских вузах, и Санджару пришлось пойти простым лаборантов в медицинскую лабораторию Йеля.

Именно там ученый описал вторую систему клеточного ремонта после облучения ультрафиолетом. В отличие от фотолиазы, она функционирует в условиях темноты. В конце 1980-х Санджар получил постоянную должность в Университете штата Северная Каролина в Чэпел-Хилл и изучал общее и различное в том, как чинится ДНК бактерий и человека. На популярном турецком форуме Eksi Sozluk (аналог Reddit) Нобелевскую премию Санджару предрекали еще в 2005 году.

Пол Модрич (родился в 1946 году в штате Нью-Мексико, США) нашел способ, с помощью которого клетки исправляют ошибки в ДНК в процессе деления. Эта система обнаружения и репарации вставок, пропусков и ошибочных спариваний нуклеотидов, возникающих в процессе репликации и рекомбинации ДНК, позволяет снизить вероятность ошибок примерно в тысячу раз – с десяти в минус восьмой до десяти в минус девятой степени. Сейчас Модрич преподает биохимию в Университете Дьюка и является научным сотрудником Медицинского института Говарда Хьюза.

В 2014 году премию по химии получили Штефан Хелль (Stefan W. Hell), Эрик Бетциг (Eric Betzig) и Уильям Мернер (William E. Moerner) за новые методы сверхточной микроскопии, которые превосходят возможности светового микроскопа. Их исследования позволяют визуализировать пути отдельных молекул внутри живых клеток.

По традиции, в Стокгольме 10 декабря, в день смерти Альфреда Нобеля, состоится официальная церемония вручения премии. Премию лауреатам вручит король Швеции Карл XVI Густав. Сумма денежного вознаграждения в этом году составит около 950 тысяч долларов (на всех лауреатов премии по физике). Уменьшение размера премии (который обычно составляет не менее одного миллиона долларов) связано с колебаниями курса шведской кроны. Нобелевскую премию по физике присуждает Шведская королевская академия наук. Она же и выбирает лауреатов из кандидатов, предлагаемых специализированными комитетами.

Единственным советским или российским лауреатом Нобелевской премии по химии является Николай Семенов. Награду он получил в 1956 году вместе с англичанином Сирилом Хиншелвудом (Cyril Hinshelwood) за исследования механизмов химических превращений. Основной вклад Семенова состоял в том, что он разработал теорию цепных реакций. Его именем назван Институт химической физики Российской академии наук.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru

Биография лауреатов

Эмманюэль Шарпантье родилась в 1968 году в Жювизи-сюр-Орж (Франция). С 1986 по 1992 год она изучала микробиологию, биохимию и генетику в Университете Пьера и Марии Кюри в Париже. В Институте Пастера получила докторскую степень. С 1996 по 2002 год она работала в американских исследовательских институтах, затем вернулась в Европу.

С 2015 по 2018 год возглавляла Институт инфекционной биологии Общества имени Макса Планка. В 2018 году она основала и возглавила подразделение общества Макса Планка по изучению патогенов.

Дженнифер Дудна родилась в 1964 году в Вашингтоне (округ Колумбия). Получила докторскую степень по биохимии в Гарвардском университете. В середине 1990-х годов работала с нобелевским лауреатом по химии Томасом Робертом Чеком, который получил награду за обнаружение участия РНК в качестве катализатора многих биохимических процессов в организме. Сейчас она работает в Медицинском институте Говарда Хьюза и преподает в Калифорнийском университете в Беркли.

В 2015 году Дудна и Шарпантье вручили «Премию за прорыв в области медицины», а также испанскую премии принцессы Астурийской в области науки и техники. В том же году Шарпантье и Дудна вошли в список 100 самых влиятельных людей по версии журнала Time. В 2017 они стали лауреатами Премии Японии, которую присуждают ученым со всего мира за “значимый вклад в развитие технологий и науки”.

В 2020 году церемонии вручения премии не будет: медали и дипломы лауреатам передадут либо сотрудники посольств Швеции в разных странах, либо обладатели премий прошлых лет. Кроме этого лауреатам выплатят сумму в 10 млн крон (около 87,7 млн рублей).

В прошлом году премию получили американец Джон Гуденоф, британец Стэнли Уиттинхэм и японец Акира Ёсино “за разработку литий-ионных батарей”.

Значение открытия, которое в 2020 году отметили Нобелевской премией в области медицины.

Открытие лауреатами Нобелевской премии за 2020 год вируса гепатита С является важным достижением в продолжающейся борьбе с вирусными заболеваниями (Рисунок 2). Их работы привели к тому, что нам теперь доступны высокочувствительные анализы крови на вирус, которые, по сути, устранили посттрансфузионный гепатит во многих частях мира, значительно улучшив всемирное здравоохранение. Теперь зараженную кровь определяют до того, как ее перельют здоровому человеку. Их открытие также позволило быстро разработать противовирусные препараты, направленные против гепатита С. Впервые в истории болезнь теперь можно полностью вылечить, что вселяет надежды на искоренение вируса гепатита С среди человеческой популяции. Для достижения этой цели потребуются международные усилия по содействию выявления этого заболевания и обеспечению доступа к антивирусным препаратам по всему миру (Рисунок 3).

Тем не менее, уже сейчас открытия нобелевских лауреатов 2020 года помогают спасать множество жизней. “Поразительно видеть, как много людей выздоравливают”, – сказал в беседе с Нобелевским комитетом Харви Олтер, узнав о присуждении ему высокой научной награды.

Фото из открытых источников

Рисунок 3 Открытия трех Нобелевских лауреатов позволили разработать чувствительные анализы крови, которые устранили риск гепатита, передаваемого при переливании крови, в большей части мира. Этот прорыв также позволил разработать противовирусные препараты, которые могут вылечить болезнь. Гепатит С остается серьезной проблемой в области здравоохранения в мире, но теперь существует возможность ликвидировать это заболевание.

Идентификация вируса гепатита С

Итак, выделение нового возбудителя стало теперь первоочередной задачей. Более десяти лет к неуловимому патогену применяли традиционные техники поиска вирусов, но все попытки оставались безуспешными. Пока за дело не взялся исследователь фармацевтической фирмы Chiron Майкл Хоутон. Вместе со своей командой он создал подборку фрагментов ДНК из нуклеиновых кислот, обнаруженных в крови инфицированного шимпанзе. Большинство этих фрагментов происходило из генома самого шимпанзе, но исследователи предсказывали, что некоторые из них будут быть получены от неизвестного вируса. Исходя из предположения, что антитела к этому вирусу могут находиться в крови пациентов с гепатитом, исследователи использовали сыворотки их крови, чтобы обнаружить клонированные фрагменты вирусной ДНК, которые кодируют белки вируса. После тщательного поиска был обнаружен один такой положительный клон. Дальнейшая работа показала, что этот клон был получен из нового РНК-вируса, принадлежащего к семейству флавивирусов. Этот патоген получил название гепатит С. Наличие антител у пациентов с хроническим гепатитом явно указывало на то, что вновь открытый вирус и является искомым инфекционным агентом.

Фото из открытых источников

Рисунок 2 Краткое изложение открытий, отмеченных Нобелевской премией за это год. Методические исследования гепатита, связанного с переливанием крови, проведенные Харви Дж. Олтером, показали, что неизвестный вирус является частой причиной хронического гепатита. Майкл Хоутон использовал ранее неопробованную стратегию для выделения генома нового вируса, получившего название вируса гепатита С. Чарльз М. Райс представил окончательные доказательства того, что вирус гепатита С может вызывать гепатит.

Открытие вируса гепатита С было решающим, но для того, чтобы сложить всю головоломку, не хватало еще одного важного фрагмента информации. Ученым необходимо было установить, может ли этот вирус вызывать гепатит сам по себе? Чтобы ответить на этот вопрос, ученым пришлось выяснить, способен ли клонированный вирус размножаться и вызывать заболевание

За это взялся исследователь из Вашингтонского университета в Сент-Луисе Чарльз М. Райс. Вместе с другими группами ученых, которые работали с РНК-вирусами, он выделил ранее неописанную область в конце генома вируса гепатита С, которая, вероятно, была важной для репликации (воспроизведения) вируса. Райс также наблюдал генетические вариации в выделенных образцах вируса, и пришел к предположению, что некоторые из них могут препятствовать репликации. Посредством генной инженерии Райс создал вариант РНК вируса гепатита С, который включал в себя недавно определенную область вирусного генома и был лишен инактивирующих генетических вариаций. Когда эту РНК вводили в печень шимпанзе, вирус обнаруживался в крови и наблюдались патологические изменения, напоминающие те, которые наблюдаются у людей с хроническим воспалением печени. Это было последним доказательством того, что вирус гепатита С сам по себе может вызывать необъяснимые случаи гепатита, вызываемого переливанием крови.

Пресс-релизы

Гепатиты – глобальная угроза человеческому здоровью

Воспаление печени, или гепатит в основном вызывается вирусной инфекцией. Среди прочих важных причин – злоупотребление алкоголем, токсины из окружающей среды и аутоиммунные заболевания. В 1940-х годах стало ясно, что существует два основных типа инфекционного гепатита. Первый, названный гепатитом А, передается через загрязненную воду или пищу и, как правило, не оказывает длительного воздействия на пациента. Второй тип передается через кровь и жидкости организма и представляет собой гораздо более серьезную угрозу, поскольку может привести к хроническому заболеванию с развитием цирроза и рака печени (рис. 1).

Эта форма гепатита куда более коварна, поскольку здоровые люди могут незаметно носить в себе инфекцию в течение многих лет, прежде чем возникнут серьезные осложнения и болезнь проявит себя. Передаваемый с кровью гепатит связан со значительной заболеваемостью и смертностью. Его жертвами становятся сотни тысяч человек ежегодно, а распространенность инфекции по всему миру делает ее глобальной проблемой здравоохранения в масштабах, сопоставимых с ВИЧ-инфекцией и туберкулезом.

Фото из открытых источников

Рисунок 1 Существует две основные формы гепатита. Одна из форм – это острое заболевание, вызываемое вирусом гепатита А. Оно передается через загрязненную воду или пищу. Другая форма вызывается вирусом гепатита В или вирусом гепатита С (Нобелевская премия этого года). Эта форма передающегося с кровью гепатита часто является хроническим заболеванием, которое может прогрессировать до цирроза и гепатоцеллюлярной карциномы, то есть рака.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделитесь с друзьями:
Добавить комментарий

Нажимая на кнопку "Отправить комментарий", я даю согласие на обработку персональных данных и принимаю политику конфиденциальности.

Adblock
detector