«генетические ножницы». за что присуждена нобелевская премия по химии

О Книге жизни и больших данных

: Значит, вы просто увлеклись компьютером и в итоге стали одним из отцов биоинформатики.

: Настоящий отец биоинформатики — покойный уже иммунолог Элвин Кабат, который в 70-х написал первые книги о ней.

: А что представляет собой биоинформатика сегодня?

: Книга жизни написана на языке информатики, и надо сказать, мы пока еще весьма далеки от понимания этой книги. Сейчас, впрочем, ученые пытаются изменить ситуацию, и как же это интересно! Методы анализа информации в ДНК в целом те же, что и при анализе книг. Вот пишете вы что-нибудь в компьютерном документе, а потом нажимаете кнопку, которая позволяет отследить все внесенные в текст изменения. Запускается алгоритм сравнения нового текста со старым — тот же, что используется для сравнения двух цепочек ДНК. Такие алгоритмы имеют универсальный характер, поэтому можно сказать, что «Гугл», создавая алгоритмы работы с большими данными, больше всех на сегодня сделал для биоинформатики.

Но сейчас количество данных растет быстрее, чем способности наших программ обрабатывать их. Это связано с заблуждением многих работающих в этой области людей, что можно просто взять данные и начать их анализировать, не имея никакой модели того объекта или процесса, который их породил.

Ну, например, сейчас много разговоров об анализе больших данных в шопинге: из информации о том, кто что покупает, пытаются сделать выводы, кто что будет покупать в перспективе. Но тут недостаточно корреляций между цепочками цифр — нужно понять психологию покупателей, построить модель поведения людей. И я думаю, что хороший анализ данных всегда требует создания модели поведения изучаемого объекта. Это сложно, и недостаток хороших моделей биологических объектов — большая проблема сегодняшней биоинформатики.

: Так чем все-таки занимались именно вы?

: Моделированием больших молекул. Я имел дело с трехмерным пространством, даже четырехмерным, если учитывать изменения этих молекул во времени. Последние 15 лет именно здесь происходит взрыв исследований, но я думаю, самое интересное в биоинформатике будет связано с моделированием жизни организма как целого, то есть таких процессов, как старение или эволюция.

: Моделирование макромолекул — на что это похоже?

: Область 3D-моделирования чем-то напоминает архитектуру, она очень сложна. Легко сравнивать две цепочки символов, гораздо труднее — два трехмерных объекта. Отличия бывает заметить непросто: они, например, похожи на отличия ваших рук от их изображения в зеркале. Вы ведь понимаете, что предмет и его отражение разные?

Чтобы измерить сходство двух пространственных объектов, нужно сначала построить их физические модели. И многим из тех, кто занимается большими данными, очень не хватает понимания реальных объектов, с которыми они имеют дело. Но мыслить о четырехмерном мире гораздо труднее, чем об одномерном.

О русских и всех остальных людях

: Вы бывали раньше в Москве?

: Я здесь уже в десятый раз. Помню, первый раз приехал в 2002-м как представитель американской фармацевтической компании, которая хотела улучшить свои лекарства с помощью российских физиков. Вначале было сложно: физики оказались очень умными и надменными, и мне пришлось серьезно попотеть, чтобы доказать, что я не глупее их. Это было сложно, но весело, а главное, в результате мы очень подружились.

Я жил недалеко от Патриарших прудов, читал «Мастера и Маргариту» и очень полюбил этот район, я все тут знаю. Потом у компании, в которой я работал, кончились деньги, но я стал приезжать снова и снова, прочел «Мастера и Маргариту» трижды и еще раз прослушал в аудиоверсии — именно благодаря этому роману я начал немного понимать русскую культуру. Потом я довольно долго жил в Израиле и много общался там с русскими — они тоже оказались очень гордыми и очень образованными. Что еще мне нравится в России — здесь так много высокообразованных людей с собственным мнением обо всем на свете.

Еще среди русских много очень сильных людей. Моя жена художник, у нее была преподавательница из России — скульптор, которая в 70 лет обрабатывала 20-тонные камни, удивительная женщина! Жаль, что ваша история так трагична, но в русских есть огромная сила. В бане очень жарко, водка очень хорошая — мне нравятся сильные ощущения. И еще мне нравится приезжать сюда, потому что я вижу, как народ, которому выпало невероятное количество страданий, стал двигаться к свободе — трудным путем, со взлетами и падениями, но все-таки жизнь становится лучше.

: А что вам тут не нравится?

: Жизнь богата удивительными вещами. По-моему, с уверенностью говорить: «Вот это мне нравится, а то не нравится» — большая ошибка. Мне нравится и то и это. Мне тут предлагали сравнить еду в Москве и в Париже. Безумцы, я наслаждаюсь едой и там и здесь! Могу пить водку, могу вино, не могу выбрать что-то одно. У меня даже нет исключительной привязанности к какой-то одной стране, я подолгу жил в нескольких: во Франции, Англии, ЮАР, Израиле, на обоих побережьях США… Считаю, мне очень повезло с этим.

О вредной еде и полезных лекарствах

: Моделируя макромолекулы, вы много сделали для синтеза лекарств. Как вы относитесь к тому, что люди побаиваются синтезированных веществ и стараются переходить на натуральные продукты? Говорят, даже витамины в таблетках скорее вредны, чем полезны.

1947 Майкл Левитт родился в Претории (ЮАР)
1964 переехал в Великобританию
1967 закончил лондонский Кингс-колледж по специальности «физика»
1967–1968 стажировался в Институте Вейцмана (Израиль)
1971 получил степень доктора в области вычислительной биологии
1972–1974 продолжил стажировку в Институте Вейцмана
1974 принят научным сотрудником в лабораторию молекулярной биологии в Кембридже
1984 назначен профессором химической физики в Институте Вейцмана
1987 назначен профессором структурной биологии медицинской школы Стэнфордского университета
1993–2004 заведующий отделением структурной биологии медицинской школы Стэнфордского университета
2002 выбран членом Национальной академии наук (США)
2013 стал лауреатом Нобелевской премии по химии за «компьютерное моделирование химических систем»

Витамины явно не настолько полезны, как это показывают в рекламе. Но понимаете, с точки зрения химика вещество не может быть натуральным или искусственным

Любое вещество — это связанные вместе атомы определенного типа, и неважно, откуда они взялись: на атомах и их способности образовывать связи это никак не отражается. Другое дело, что синтезированное соединение может быть недостаточно чистым, содержать какие-то примеси

А может, наоборот, не содержать каких-то ценных примесей, которые дополняют действие витаминов, поступающих в организм с пищей. Но это предположения, а в реальности я пока не видел доказательств существенных различий между синтезированными и натуральными витаминами.

Легко понять, что вещество ядовито, если оно убивает подопытных животных, но крайне сложно оценить его пользу, если она неявно выражена. Все синтезированные лекарства проходят очень тщательную и дорогостоящую проверку — собственно, она и составляет большую часть затрат на создание лекарства. Простейший способ понять, какое вещество подходит именно вам, — например, лучше снимает головную боль, — это пробовать препараты в малых дозах. Экспериментируйте на себе, только не слишком много.

: Разве нет связи между увеличением количества разных химических веществ, которые люди стали поглощать, и ростом таких болезней, как рак?

: Я вижу большую проблему в том, как неосторожно мы ведем себя по отношению к привычной пище. Потребление кофе или алкоголя никак не контролируется, а ведь они могут быть весьма опасны

Растения способны создавать удивительные вещества, и многие из них ядовиты. Так что если про какой-то продукт вам говорят, что он натуральный, следует быть осторожнее.

Что же касается рака, то его вызывают не синтезированные вещества. Рак, как и старение, вызывает сама жизнь, это одна из ее фундаментальных проблем. Изучая биологию, изучая жизнь, мы приближаемся к решению этих проблем, а не усугубляем их.

: Ну а все эти пищевые добавки, искусственные ароматизаторы, консерванты, красители — они ведь контролируются гораздо хуже? Говорят, из-за них даже трупы стали разлагаться медленнее.

: Среди них действительно встречаются весьма опасные, хотя и нечасто. Больше всего меня беспокоит всякая бакалея и газированные напитки, особенно учитывая их назойливую рекламу. Не хочу даже называть их: все и так знают, о чем я. Эти напитки со временем даже жесть растворяют, ужас! А еще люди подсаживаются на содержащийся в них сахар — он-то как раз натуральный, но от этого не менее вредный.

Пищевая промышленность слишком нацелена на максимальную прибыль, в этом беда. Раньше в США учили готовить в школах, но под влиянием усилий и денег пищевых магнатов от этой практики, к сожалению, отказались. А если вы покупаете еду в маленькой фермерской лавке, ее владелец заботится не о быстрой прибыли, а о том, чтобы вы стали его постоянным клиентом, и хотя бы поэтому думает о качестве своих продуктов.

«Они получили все возможные на лице Земли премии»

«Генетические ножницы» — очень молодая работа. Сама система CRISPR/Cas-9 известна давно, но ее использование для прицельного разрезания генома и введения в него нужных участков Шарпантье и Дудна разработали и описали всего восемь лет назад. Однако за это время технология завоевала и лаборатории, и стартапы, и промышленность, и медицину. И успела, хотя и без участия ее создательниц, всегда подчеркнуто осторожных и сдержанных, поставить мир перед этической дилеммой улучшения человека.

На момент открытия Шарпантье — француженка — работала в Швеции в Университете Умео. Следует также отметить, что это не ситуация параллельного открытия: лауреатки плотно сотрудничали, хотя Дудна работала и работает в десятки часовых поясов от Европы в Университете Калифорнии в Беркли.

За что дали Нобелевку по химии в 2019 — ОБЪЯСНЕНИЕ

«Эту премию никак нельзя назвать неожиданной. Лауреатки уже получили все возможные на лице Земли премии, поэтому логично было предположить, что они получат и эту. Однако Нобелевская премия — очень старая, уважаемая и особенная. Никто не воспринимает ее получение как что-то само собой разумеющееся. Я не говорил сегодня с профессором Дудна, однако профессор Шарпантье была по-настоящему счастлива и тронута», — сказал председатель Нобелевского комитета по химии Клос Густафссон, отвечая на вопрос, ожидали ли победительницы присуждения премии.

Насчет премий профессор Густафссон совершенно прав: Дудна и Шарпантье получили за свою работу несколько десятков премий, среди которых — максимально крупные и уважаемые. Интересно, что первым их работу осмелился отметить Breakthrough Prize, основанный российским бизнесменом Юрием Мильнером вместе с Марком Цукербергом и Сергеем Брином (это было еще в 2015 году). Затем последовали премия принцессы Астурийской, премия Японии, премия Кавли, премия Вольфа и много других, менее известных.

Агентство Clarivate Analytics, каждый год оглашающее «лауреатов цитирования» — самых влиятельных ученых, «предсказало» им Нобелевскую премию еще в 2015 году. Таков был резонанс, вызванный их работами всего за три года (кстати, в том же году были названы в кандидатах на нобелевку прошлогодние лауреаты-химики — создатели литий-ионных аккумуляторов Джон Гуденаф и Стэнли Уиттингэм).

Довершает картину то, что лауреатки, по нобелевским меркам, чрезвычайно молоды — Дудна 56 лет, Шарпантье — 51 год. Подводя итог: уже несколько лет было совершенно ясно, что их «нобелевка» — вопрос времени. Только какого? Гуденафу пришлось ждать до 97 лет, а создательницам «генетических ножниц», к счастью, повезло куда больше.

О гордых физиках и торжестве биологии

: Чем вы все-таки занимаетесь: физикой, химией, биологией или математикой?

: Это деление устарело, думаю, скоро оно изменится. Оно словно создано для самозащиты, чтоб отгородиться от остальных: если я математик, то не должен прислушиваться к химикам. Это же безумие! Какой-то вид национализма.

Лично мне нравится собирать вместе физиков, химиков, биологов, математиков, компьютерщиков. Когда они вместе над чем-то работают, то учатся друг у друга

Очень важно, что физики занялись науками о жизни. Биология, как и химия, — это своего рода расширенная физика

Старое представление о физике слишком узкое, его нужно расширить, распространить на живые системы.

Я много где работал: в Кембридже, десять лет в Израиле, в Институте Вейцмана, и лет двадцать в Стэнфорде. И повсюду физики уважали только математиков, а прочих ученых считали много ниже себя. Абсурд! Физики сильны лишь в изучении простых систем, а живые организмы — системы гораздо более сложные и интересные. Если кому-то из физиков не нравится слово «биология» пусть назовет ее наноинженерией или, допустим, физикой мягкой материи — да как угодно, лишь бы остались довольны и занимались живыми организмами. Сегодня биология — это прикладная физика.

: А как же ракеты и коллайдеры?

: Конечно, когда физики делали главным образом оружие, это был весомый вклад в экономику. Со времен Второй мировой войны физика финансировалась намного лучше других областей науки из-за связи с военными заказами, и это было хорошо и правильно.

Но я, например, не уверен, что поиск бозона Хиггса стоил тех денег, которые были на него потрачены. На Большом адронном коллайдере ведь работает команда из двух тысяч человек! Я знаком с Питером Хиггсом — он очень скромный человек. В день, когда объявляли лауреатов Нобелевской премии, он пытался исчезнуть: ушел на долгую прогулку, чтобы никто не смог его найти.

О модных ботаниках и веселой науке

: Чем бы вы посоветовали заниматься студентам младших курсов? В каких областях через лет пять будут прорывы?

: Я всегда говорю своим студентам: «Занимайтесь тем, что вам интересно, и достигнете вершин в своем деле». А потом они приходят ко мне со своей идеей, и я говорю: «Это, конечно, плохая идея, все нужно делать не так, но вы не слушайте меня, а делайте, как считаете нужным». Они спрашивают: «Тогда почему вы говорите, что это плохая идея?» Да потому что я честный, не хочу их обманывать. В конце концов они воплощают свою идею в жизнь — и оказываются правы! Много, много раз я так ошибался.

: Вчера вы провели открытый урок химии для наших школьников. В чем была ключевая мысль лекции?

: Мое главное напутствие молодежи: верьте в себя, верьте, что вы очень сильны, что можете изменить мир

Они, конечно, и так в себя верят, но иногда очень важно услышать это от старика. По-моему, ужасно, когда взрослые начинают конкурировать с молодыми, используют силу и опыт, чтобы подавить их амбиции

Ведь будущее в руках молодых, и знаете, я учусь у них даже больше, чем они у меня.

: Чему, например?

: У своего 11-летнего внука я учусь музыке: он поет и отлично разбирается в рэпе, мне очень нравится. Правда, последнее время он больше интересуется девочками, чем музыкой…

: О чем вы еще рассказывали школьникам?

: Я хочу дать им почувствовать, что наука — это весело и круто! Вчера я рассказывал про Фрэнсиса Крика. Знаете, Крик — это гигант, может быть, равный Эйнштейну. Так вот, когда я его повстречал, меня поразило, что он любит вечеринки, любит выпить, что у него дорогой спортивный автомобиль. Не буду вам тут все про него рассказывать — жена убьет, она очень дружит с вдовой Крика, и для меня это не всегда хорошо. В общем, он был нормальным человеком, любившим жизнь.

: А если ученый говорит: «Я работаю по 40 часов в день и не имею ни личной жизни, ни детей», что-то с ним не так, ничего хорошего в этом нет. Не советую вам только учиться, учиться и учиться целыми днями. Это вторая вещь, которую я хочу донести до молодежи.

: Но увлеченность же тоже очень важна.

: Конечно! Мне очень нравится, что в Америке перестали презрительно относиться к нердам — молодым людям, как говорится, знающим матчасть, страстно увлеченным компьютерами, любителям гаджетов — из тех, что носят ручки в карманах. Они теперь самые модные, особенно в Калифорнии, многие из них очень богаты. Как Сергей Брин, основатель «Гугла», — знаете, он ведь русский. И как прекрасно, что люди начали увлекаться наукой, словно поп-музыкой, она становится частью поп-культуры. Я, кстати, люблю поп-музыку, знаю и несколько отличных русских групп.

Предсказание климата

Несмотря на то что погода на нашей планете изменчива и хаотична, ее можно предсказывать — и вполне надежно. Сюкуро Манабе считается пионером компьютерного моделирования климатических изменений. Он начал изучать феномен глобального потепления задолго до того, как это стало мейнстримом, — еще в 1960-х годах. Манабе одним из первых продемонстрировал, как повышенный уровень углекислого газа в атмосфере приводит к повышению температуры на поверхности Земли. Также он был первым ученым, исследовавшим взаимодействие между радиационным балансом и вертикальным переносом воздушных масс. Его работы лежат в основе современных климатических моделей.

О том, что может произойти с нашей планетой из-за потепления климата, мы рассказывали в материале «Пять теорий скорого апокалипсиса», основанном на исследованиях ученых и компьютерном моделировании. Даже краткий перечень может вогнать в уныние: глобальное потепление грозит затоплением прибрежных городов и целых стран из-за поднимающегося уровня океана, вымиранием 40% насекомых и многих видов животных, для которых они служат пищей, опустыниванием больших территорий, экстремальными природными явлениями, переселением животных и насекомых с юга и приходом сопутствующих смертельных болезней (таких как малярия, лихорадка денге, вирус Западного Нила и пр.) и другими опасными последствиями. Также климатологи видят большую угрозу на дне Мирового океана. Если вода потеплеет на несколько градусов, гигантские запасы природного газа поднимутся к поверхности, спровоцировав резкое прогревание атмосферы Земли. В истории планеты такое случалось несколько раз и приводило к окончанию ледниковых эпох или наступлению термических максимумов с катастрофическими последствиями для биосферы.

Свежий нобелевский лауреат Клаус Хассельман доказал, что повышение температуры в атмосфере вызвано антропоморфным фактором, а именно — выбросами углекислого газа человеком. Разработанные им методы предсказаний позволили объединить погоду и климат с учетом случайных процессов, таких как деятельность человека и стихийные природные явления. Ученый не раз подчеркивал необходимость широты знаний в физике и говорил о том, что выход за пределы своей специализации сулит новые открытия. Это подтверждает и биография лауреата. В своих исследованиях Хассельман начал с изучения океанических волн, прошел через физику элементарных частиц и квантовую теорию поля и лишь затем пришел в область моделирования климата.

Медицинский Вестник №27 (604) / 2012

Оглавление номера

Как стать нобелевским лауреатом

1 сентября 2012

Недавно Первый МГМУ им. И.М. Сеченова принимал в своих стенах лауреата Нобелевской премии 2005 года в области медицины и физиологии. Австралийский врач, профессор клинической микробиологии Университета Западной Австралии Барри Джеймс Маршалл встретился со студентами и преподавателями ведущего медицинского вуза страны.

Чем болел Альфред Нобель?

Встречу открыла министр здравоохранения РФ член-корреспондент РАМН Вероника Скворцова. Она отметила, что модернизация в здравоохранении должна коснуться как медицинского образования, так и всех уровней клинической практики, и для достижения этой цели необходимы прорывные достижения в области медицинской науки.

Барри Джеймс Маршалл рассказал о начале своего пути в большую науку, о работах по исследованию Helicobacter Pylori, которые принесли ему мировую известность и стали поистине революционным открытием. В 1979 году Маршалл начал работу в Королевском госпитале австралийского города Перта, где и встретился с Робином Уорреном, старшим патологом госпиталя. Вдвоем они начали изучение спиралевидных бактерий и установили связь между их наличием на слизистой желудка и гастритом.

Свою лекцию профессор Маршалл начал с любопытного факта: у основателя самой престижной премии, присуждаемой за выдающиеся научные открытия и революционные изобретения, Альфреда Нобеля были симптомы язвенной болезни.

Долгие годы причинами язвенных поражений желудка считали стресс, повышенную кислотность, генетические факторы. И вот Барри Маршалл и Робин Уоррен опровергли устоявшиеся представления об этиопатогенезе болезни, поставив на центральное место в развитии болезни Helicobacter pylori — грам-отрицательную бактерию, которая осуществляет пенетрацию и инфицирует слизистую оболочку желудка. Хеликобактериоз встречается у 80% людей, но дальнейшее развитие инфекционного процесса идет по-разному. В большинстве случаев кислотность желудка остается нормальной и признаков болезни не наблюдается, но в ряде случаев гастрит сопровождается повышенной кислотностью, что приводит к язве.

Открытие инфекционной природы язвы позволило применять для ее лечения антибиотики взамен препаратов, понижающих кислотность желудочного сока, которые не излечивали язву до конца — прекращение такого лечения вызывало рецидив. Профессор Маршалл отметил, что язвой страдают люди с хорошим иммунитетом, как бы парадоксально это ни звучало. У них развивается более сильный иммунный ответ против хеликобактериоза, что и приводит к повреждению слизистой оболочки желудка….

биография

Альберт Клод родился в Longlier на23 августа 1898 г.Флорентин Жозеф Клод и Мари Глодисин Ватриквант. В возрасте 5 лет его семья переехала в Атус, где он продолжил свое образование до возраста поступления в университет. Он получил медицинскую степень в Льежском университете в 1928 году . В 1928-29 годах он проводил исследования в Берлине, сначала в Институте фюр Кребсфоршунг , затем в Институте биологии кайзера Вильгельма в Далеме, в лаборатории профессора Альберта Фишера. Летом 1929 года он поступил в Институт Рокфеллера , где продолжал проводить свои исследования до 1950 года. Его работа тогда впервые раскрыла природу, химический состав и ферментативную функцию цитоплазмы нормальной клетки.

Неохотно ( « Это была ошибка » он позже скажет), он покинул Нью-Йорк в 1950 году, чтобы занять пост научного директора Института Жюля Борде , научно-исследовательского института рака при медицинском факультете (где он был назначен профессором, но никогда не преподавал) Свободного университета Брюсселя (ULB). Там он создал лабораторию цитологии и экспериментальной онкологии, что во многом способствовало международной репутации этого института. После того, как он получил звание почетного звания в ULB в 1971 году, по инициативе своего коллеги и друга Кристиана де Дюве, он присоединился к Лувенскому католическому университету (UCL), который назначил его профессором и создал для него в Лувен-ля-Нью в 1972 году, Лаборатория клеточной биологии и онкологии, которой он был директором. Он перешел туда в качестве единственного сотрудника доктора Эмиля Мрена, с которым он работал с 1969 года. Но его возраст и его хрупкое здоровье больше не позволяли ему регулярно ездить в Лувен. Из-за отсутствия активности в лаборатории, де доктор Мрена сам ушел в отставку в 1977 году, чтобы посвятить себя другой исследовательской работе. Наряду с Лувенским католическим университетом он был также назначен профессором Рокфеллеровского университета , учреждения, с которым он не переставал сотрудничать с момента своего первого визита в 1929 году.

Уже вознаграждено в 1970 году на Луизе-Гросс Гурвица-Prize от Колумбийского университета , а в 1971 году с Пауля-Эрлиха-и-Людвиг Дармстаедтер-Prize , его работа была коронована в 1974 году Нобелевской премии по физиологии и медицине , повод для этого лауреат написания очень нетипичной автобиографии, прослеживающей историю своей родной деревни со времен Каролингов и останавливающейся для себя в детстве, отмеченном эпизодом трагической смерти его матери от рака груди, даже если он защищает себя в порядке как хорошего рационалиста, что это могло оказать какое-либо влияние на его научное призвание.

Отец дочери Филиппы, рожденный от брака, заключенного во время его длительного пребывания в Нью-Йорке с Джулией Гилдер (умерла в 1987 году), он умер 22 мая 1983 г. в своем доме в Икселе, где он жил, очень уединенный, с сестрой и братом, которые любили и баловали его.