В издательстве LiveBook вышла книга профессора иммунологии Манчестерского университета Дэвиса Дэниэла «Невероятный иммунитет. Как работает естественная защита вашего организма». Она рассказывает об истории научных открытий и о том, как работает иммунитет человека. Мы решили пересказать для вас самую интересную главу, где речь идёт об изобретении прививок.
Как преступники помогли придумать вакцины
Люди делали прививки ещё до того, как поняли принцип их работы: «Целенаправленное заражение организма с целью его защиты — прививка — применялось в Китае, Индии и некоторых африканских странах намного раньше, чем сложились формальные медицинские процедуры». С научной точки зрения к вопросу подошли только в 1721 году, когда королевская семья Великобритании всерьёз обеспокоилась эпидемией оспы.
Многие приближенные к монарху слышали о народном способе борьбы с болезнью — сегодня мы называем его вакцинацией — но недоумевали, как он работает на практике. Заражённое вещество лучше взять из волдыря? Или, возможно, вредную жидкость лучше получить другим методом? На тот момент врачи уже знали, что оспой болеют только раз в жизни. Поэтому эффективность удачной прививки, благодаря которой можно было бы ликвидировать эпидемию, трудно было переоценить.
Первые прививки сделали преступникам, которые ожидали исполнения смертного приговора
Шесть узников тюрьмы заразили гноем страдавших оспой, и через пару дней у них действительно появились признаки тяжёлой болезни. Эксперимент завершился удачно: нарушители закона очень скоро выздоровели, и 6 сентября 1721 года король Георг I помиловал осужденных: «Их иммунные системы уберегли их сразу от двух казней — от эшафота и от оспы».
Прошло меньше года, как будущие король и королева, а пока принц и принцесса Уэльские, захотели привить своих детей. Об этом стали писать в газетах, и под влиянием авторитетов общественное мнение одобрило новую медицинскую технологию. Однако нашлись и противники вакцинации: например, один лондонский священник пугал верующих, что прививка — страшный грех. Были и другие причины с осторожностью относиться к этому ноу-хау: приблизительно 2% людей умирали после сделанной прививки.
Почему доярки не болели оспой
Рецепт хорошей прививки был найден Эдвардом Дженнером. Опыт работы сельским врачом в городе Беркли, Глостершир, помог ему сделать одно важное наблюдение: ни одна доярка не страдает оспой. Дженнер предположил, что более слабая форма этой болезни, которой девушки заражались от коров, делала организм неуязвимым для сильной инфекции.
Прежде чем объявить о своей находке, Дженнер решил проверить гипотезу. 14 мая 1796 года он взял пробу гноя у доярки Сары Нелмз, заразившейся коровьей оспой, и привил этим веществом Джеймза Фиппса, восьмилетнего сына своего садовника. Затем Джеймзу ввели гной пациента, больного обычной оспой, и Джеймз не заболел.
Королевское общество не захотело признать открытие Дженнера: эксперимент требовал участия более чем одного испытуемого. Но доктор не растерялся: через некоторое время он успешно повторил свой опыт на других детях, включая своего одиннадцатимесячного сына.
Через несколько лет друг Эдварда Дженнера подарил название открытию — «вакцина» (слово восходит к латинскому слову «vacca», «корова»). Оспа — это первая инфекция, которую человечество целиком уничтожило к 1980 году.
Почему прививки не всегда работали
В 1926 году лондонский доктор Александр Гленни с командой рассматривал воздействие дифтерийного белка на организм. Оказалось, что токсин, введённый испытуемым, вызывал лишь кратковременный эффект. Иммунным клеткам не удавалось на долгое время «запомнить врага в лицо». Однако позже Гленни обнаружил, что если дифтерийный белок чистить с использованием соли алюминия, токсин будет сохраняться на срок достаточный, чтобы иммунный отклик произошёл. Позднее такие вещества, помогающие вакцине качественно работать, стали называть адъювантами (от латинского слова «adiuvare — «помогать»).
В 1989 году перспективный иммунолог Йельского университета Чарльз Джейнуэй бился над решением важной проблемы: прививки работали не всегда. Изучая уже известные эксперименты с вакцинацией, он вернулся к исследованиям доктора Гленни.
Чарльз Джейнуэй не понимал секрет адъюванта — этого волшебного ингредиента, от которого зависит, распознает организм вредные бактерии или нет. Пытаясь узнать, почему адъювант так нужен, он узнал ответ на другой вопрос, гораздо более масштабный.
Как клетки в организме распознают «врагов»
Джейнуэя не устраивали представления современников об иммунной системе, которая якобы действовала по принципу «свой-чужой», уничтожая все клетки, прибывшие «с другой планеты». Ведь частицы шоколада — как и бактерии, живущие в кишечнике — имеют чужеродное происхождение, однако наш организм не сопротивляется ему (только сила воли после девяти вечера пытается что-то сказать). Учёного также смущало отсутствие интереса к таким, казалось бы, простым механизмам, как реакция организма на порез. Многие воспринимали его как данность. В то время как по-прежнему оставалось непонятным, какие вещества заставляют организм откликаться на угрозу.
На нью-йоркском научном съезде в июне 1989 года Джейнуэй решил озвучить свои тезисы. Его выступление напоминало формат лекции TED: в яркой и лаконичной форме Джейнуэй поделился своими мыслями по поводу механизма активации иммунитета. По мнению исследователя, у иммунной клетки должен был существовать способ, позволяющий ей обнаружить присутствие микроба прежде, чем начать бороться с ним.
Эту функцию как раз и берёт на себя врождённый иммунитет. С помощью специальных «образ-распознающих» рецепторов иммунная клетка способна «заметить» в окружающей среде определённые структуры. Они характерны именно для микробов и практически не меняются при мутациях. При обнаружении этих структур (и именно их имитирует адъювант) запускается иммунный ответ.
Однако речь Джейнуэя не имела успеха, потому что его гипотезе пока не было доказательств.
Русский след в иммунологии
Этот сюжет мог бы стать счастливой находкой для киносценариста: на неудачном выступлении Джейнуэя история не заканчивается, напротив, она обрастает интересными подробностями.
В 1992 году аспирант МГУ Руслан Меджитов наткнулся на теорию Джейнуэя и осознал её ценность. Пошли месяцы переписки между учёными по электронной почте с аккаунта МГУ, который разрешал отправлять по триста слов в день. Приходилось сохранять входящие и исходящие сообщения на дискету и передавать её заведующему компьютером (были и такие должности!). В конце концов молодой учёный занял деньги у брата и уехал в США, где через некоторое время стал работать с Джейнуэем. Вместе они пытались доказать, что образ-распознающие рецепторы действительно существуют.
10 болезней, которые стали историей благодаря прививкам
Параллельно с этой сюжетной линией развивалась вторая: на примере плодовых мушек исследователь Жюль Офман изучал работу иммунной системы насекомых. Учёные пришли к выводам, которые сделали многое тайное в исследовании врождённого иммунитета явным: во-первых, они выявили у плодовых мушек ген (толл-ген), помогающий им справляться с грибковой инфекцией. Во-вторых, стало ясно, что толл-ген включен в эмбриональное развитие насекомого и является частью его иммунной системы.
Эта новость подтолкнула ком долгожданных открытий, который по мере движения набирал обороты. Меджитов нашёл эквивалент толл-гена насекомого у человека — ему дали название TLR 4. Затем было доказано, что он мобилизует другие гены, связанные с иммунным откликом. И всё же оставалось неясно, с помощью какого механизма толл-ген пробуждает дружественные клетки организма, чтобы бороться с болезнью.
5 сентября 1998 года, когда Брюс Бётлер, проводивший исследование на мышах, обнаружил у них похожий ген в и понял, в чём его назначение и у мыши, и у человека. Оказалось, что ген TLR4 кодирует образ распознающий рецептор, который соединяется с адъювантом микроба.
В 2011 году Брюс Бётлер и Жюль Офман получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине за открытие механизма активации врождённого иммунитета, о котором ещё в 1989 году говорил Чарльз Джейнуэй. К сожалению, учёный-визионер скончался за несколько лет до революционного открытия.
