Кристиан эйкман

История болезни

Малярия с нами давно. Возможно, уже 150 000 лет. Встречаются, по крайней мере, сведения о черепе вида Homo sapiens того периода со следами возбудителя болезни. По другой версии, малярия на 100 000 лет  моложе. Первые же летописные свидетельства обнаружены в Китае и датируются приблизительно 2700 годом до нашей эры.

При малярии обычно наблюдаются лихорадка, озноб, боль в суставах, рвота и судороги, которые проходят через 2 — 4 дня. А вот другая форма болезни, тропическая, протекающая с осложнениями, способна привести к смерти. И именно она распространена — до 90 % всех случаев. 

В качестве лекарства против малярии долгое время использовали полынь. Но с открытием Нового Света появилось новое средство —  кора хинного дерева. Она веками использовалась индейцами как жаропонижающее. 

Хинин — это алкалоид, который выделяют из коры хинного дерева. Латинское название Цинхона (Cinchona arbor). 

Считается, что свое название хинное дерево получило от имени вице -короля, Дона Луиса Фернандеса де Кабрера, носившего почетный испанский титул «граф Чинчон». В январе 1629 года он приехал  в испанское вице-королевство с супругой Леонорой, которая вскоре заболела малярией, а вылечил ее целебный настой хинного дерева. Якобы она и привезла чудесную кору в Европу. Спустя сто лет Карл Линней, создавая единую систему классификации растительного и животного мира, назвал дерево в честь графини — Чинчон Л. Позже это название превратилось в Цинхона.

Эта история казалась правдивой, пока в начале нулевых не были обнаружены дневники графа, из которых стало понятно, что Леонора умерла за несколько лет до описанных событий, а приезжал он в Новый Свет со второй женой, которая от малярии за океаном и скончалась. 

Какую информацию они дают и что по ним можно узнать?

Секвенирование генома позволяет решать ряд важных задач, которые нельзя или затруднительно решить с помощью других методов исследования, таких как микроскопия или биохимический анализ. Во-первых, благодаря знанию генетической информации гораздо проще искать белки, отвечающие за те или иные функции. Во-вторых, лишь при наличии полных геномов можно изучать многие аспекты эволюции.

Кроме того, геномика может дать массу полезной информации для исследования генетической предрасположенности к различным заболеваниям, для фармакологических исследований — например, выявление генов, продукты которых влияют на метаболизм лекарств и их терапевтическую эффективность.

Пептиды

Например, миорелаксанты –– мягкая альтернатива ботулину.

Пептиды — любимое слово бьюти-блогеров. Благодаря пептидам происходит правильная клеточная коммуникация, если хотите нетворкинг. Если сеть нарушена, то клетки отмирают, а мы стареем преждевременно. В 1994 году биохимик Мартин Родбелл вместе с Альфредом Гилманом получил Нобелевскую премию за открытие G-белков и роли этих белков в сигнальной трансдукции в клетке. 

А теперь по-простому. В косметологии используют разные виды пептидов в комплексе:

Сигнальные –– как правило, они нужны для борьбы с обезвоживанием и для лифтинга. Основная функция –– сообщать о недостатке строительного материала. 

Стимулирующие — они следят за синтезом коллагена и уровнем увлажненности кожи, формируют базальный слой клеток — самый нижний слой дермы, где решается вопрос «стареть или не стареть». 

Релаксирующие, то есть дающие эффект ботокса. Помните, эффект накопительный, поэтому ждать естественного чуда нужно месяц. 

Иммунные — очень эффективны после агрессивных процедур и в терапии акне.

Кругом наши

Нобелевскую премию могут получить не более трех человек, но работают над «нобелевской» тематикой всегда гораздо большее число ученых в разных уголках Земли. Так, в исследованиях CRISPR/Cas9 серьезен вклад российской научной школы.

Самый неожиданный «нобель»

«Активную роль в истории CRISPR сыграли наши соотечественники, работающие за рубежом — Евгений Кунин, Александр Болотин, и, наконец, Виргис Шикшнис, выпускник МГУ, защитивший кандидатскую под руководством Карела Мартинека. Виргис и показал, что CRISPR-Cas9 работает как единая ферментная система, реконструировав его в другом организме. Виргис, будучи химиком-энзимологом также продемонстрировал, что эта система может быть реконструирована и может расщеплять ДНК «в пробирке». Независимо от Виргиса, Шарпантье и Дудна пришли к таким же выводам, что фермент можно использовать для коррекции генов и провели реконструкцию», — рассказал профессор Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл Александр Кабанов, выпускник химфака МГУ и президент Ассоциации русскоязычных ученых в США RASA-America

 Виргис Шикшнис в 2018 году разделил премию Кавли с Дудна и Шарпантье.

Нобелевская премия Шарпантье и Дудна — первый случай, когда Нобелевскую премию получили одновременно две женщины и только они. Женщины соло получали научные нобелевки трижды — первой была, конечно, Мария Склодовская-Кюри, второй — Дороти Ходжкин (обе — химия), третьей — Барбара Мак-Клинток (физиология и медицина). Две женщины одновременно получали нобелевку всего один раз — в 2009 году Элизабет Блэкберн и Кэрол Грейдер разделили премию по физиологии и медицине с Джеком Шостаком. Так что 2020-й — первый год премирования «женского коллектива».

Поскольку вы здесь…

У нас есть небольшая просьба. Эту историю удалось рассказать благодаря поддержке читателей. Даже самое небольшое ежемесячное пожертвование помогает работать редакции и создавать важные материалы для людей.

Сейчас ваша помощь нужна как никогда.

ПОМОЧЬ

Нансен основал новую науку – физическую океанографию

Научная карьера Нансена началась в университете Кристиании, куда он поступил в 1881 году по специализации «зоология», наивно полагая, что его будущая работа будет связана с постоянным пребыванием на природе, которую он так любил. Очень скоро он понял, что зоологические исследования связаны преимущественно с кабинетной работой и сбежал с нее на практику на промысловом судне «Викинг», в течение целого года изучая биологию тюленей в Арктике.

По возвращении домой Нансен не стал восстанавливаться в университете, а поступил на должность препаратора отдела зоологии в Бергенском музее, где работал следующие 6 лет, занимаясь изучением нервной системы беспозвоночных. В 1886 году Нансен отправился в итальянскую Павию, чтобы учиться у профессора Гольджи новейшим методам окраски микроскопических препаратов, нужным ему для работы над докторской диссертацией. Затем переехал в Неаполь, где работал на морской биологической станции, собирая материал для своих исследований.

Защита докторской диссертации Нансена была назначена на 28 апреля 1888 года, ровно за 4 дня до его отправления в Гренландию, откуда никто не ждал его живым. Один из профессоров-оппонентов горько пошутил на эту тему: «Вряд ли можно надеяться, что молодой человек вернётся из этого похода живым, и, если он будет счастливее от того, что получил перед отъездом докторскую степень, так почему бы не дать ему её?».

Однако шутки-шутками, а докторскую степень Нансен всё-таки получил, защитившись по теме «Нервные элементы, их структура и взаимосвязь в центральной нервной системе асцидий и миксин», зарекомендовав себя первопроходцем в области неврологии.

Но в историю Нансен вошёл вовсе не как зоолог, а как основатель новой науки — физической океанографии. В 1890-х и 1900-х годах он принял участие в нескольких океанографических экспедициях в Северной Атлантике, изучая течения и физику океанской воды. Ему принадлежит изобретение основных океанографических приборов для сбора образцов воды с разных глубин, батометр Нансена до сих пор используется учёными практически в неизменном виде.

Что это значит

Сванте Паабо стал одним из основателей новой научной дисциплины — палеогенетики, находящейся на стыке генетики и археологии. Она помогает ученым искать ответы на вопрос о том, как современный человек стал таким, какой он есть, и что именно становилось причиной генетических изменений в прошлом.

Благодаря Паабо научное сообщество получило представление о том, что гены вымерших «родственников» влияют на физиологию современных людей. В качестве примера можно привести ген EPAS1, который достался жителям Тибета от Денисовского человека. Этот ген помогает тибетцам жить в горах на высоте более 4,5 тыс. м. Ген активизируется при уменьшении уровня кислорода в крови и усиливает выработку эритроцитов. Еще от своих предков неандертальцев мы получили гены, которые помогают иммунитету бороться с различными типами инфекций.

Коэнзим Q10, или убихинон

Питер Деннис Митчелл в 1978 году получил Нобелевскую премию за исследование работы убихинона. К слову, компания Beiersdorf (бренды La Prairie, Nivea и др.) после этого открытия первой в мире добавила этот ценный ингредиент в свои крема. Это тоже антиоксидант, который наполняет клетки энергией. Без него не может эффективно работать ни одна система или орган, особенно сердце и мозг. 

Коэнзим Q10 жизненно необходим в терапии холестериновых бляшек, врачи уверены, его нужно принимать в комплексе со статинами. Кожа –– это тоже орган, а коэнзим Q10 — бустер против вредного воздействия внешних стрессов: ультрафиолет (фотостарение), обезвоживание (отопительный сезон), диеты и голодовки, эмоциональные стрессы. 

Почему за работу по прочтению геномов дали премию в номинации «медицина»?

Осознавая технологические сложности, сопряженные с выделением древней ДНК, Сванте стал разрабатывать и совершенствовать методы выделения, секвенирования и очистки древней ДНК. Он не изобретал новых технологий, но крайне быстро и эффективно использовал те, что появлялись. Например, в 1988 году он одним из первых применил метод ПЦР (полимеразную цепную реакцию) для размножения фрагментов древней ДНК.

Он заложил стандарты работы в этой области и продолжил работу уже в новом, появившемся благодаря его работам направлении, — палеогенетике. Своими новаторскими открытиями Паабо открыл новое окно в наше эволюционное прошлое, обнаружив неожиданную сложность эволюции и взаимодействия древних гоминидов, а также заложил основу для лучшего понимания генетических особенностей современного человека.

Так, в 2020 году многие ученые пытались выяснить, какие гены делают человека более уязвимым к тяжелым формам коронавирусной инфекции. В частности, Хуго Cеберг и Сванте Паабо искали в геномах пациентов из Бразилии и десятка европейских стран предрасположенность к дыхательной недостаточности. Учёные выделили короткий кусочек в 49 тысяч нуклеотидов на третьей хромосоме, вариации в котором коррелируют с тяжестью болезни. При этом было замечено, что эти вариации встречаются у людей вместе — как будто все последовательности одновременно попали в человеческий геном.

При сопоставлении данных о геномах неандертальцев и денисовцев оказалось, что из 13 точечных замен, характерных для пациентов с тяжелым течением инфекции, 11 встречаются у 50-тысячелетнего неандертальца, некогда найденного в Хорватии. Это исследование было бы невозможно без предварительной многолетней работы группы Сванте Паабо в области исследования древней ДНК и геномов древних людей.

Витамин B12, или цианокобаламин

Синтез B12 считается сложнейшим в биохимии –– именно за это была присуждена Нобелевская премия в 1973 году. А Роберт Вудворд считается одним из самых харизматичных химиков прошлого века. Арне Фредга, который вручал ему Нобелевскую премию, сказал: «Иногда говорят, что органический синтез представляет собой одновременно точную науку и изящное искусство. Здесь неоспоримый мастер — Природа. Но я осмелюсь утверждать, что лауреат премии нынешнего года доктор Вудворд по праву занимает второе место». 

Витамин В12 — это целая группа биологически активных веществ –– кобаламины, то есть содержащие кобальт. Они необходимы для образования эритроцитов, развития нейронов и синтеза ДНК, улучшает клеточное дыхание. Данный нутриент активно используют в трихологии, для борьбы с пигментацией и ломкими сосудами. Идеальное средство для восстановления кожи курильщиков. 

Нансен спас тысячи голодающих в России

Другим делом Нансена на посту Верховного комиссара Лиги Наций стала борьба с голодом в Советском Союзе. Революционные потрясения, Гражданская война и две засухи 1920 и 1921 года подряд привели к страшному голоду в русском Поволжье и на Украине. Катастрофа затронула около 30 миллионов человек, ежедневно от истощения погибали тысячи людей – требовалось немедленно их спасать. И в то же время большевики настороженно относились к предложениям помощи от иностранцев, вполне справедливо видя за ними недружелюбные политические мотивы. И тут всех снова выручил всемирный авторитет Нансена. Знаменитый полярник, учёный, представитель нейтральной Норвегии внушал доверие подозрительным большевикам и уже показал себя как беспристрастного и эффективного помощника, решив вопрос с репатриацией военнопленных. В 1921 году Нансен встретился с народным комиссаром по иностранным делам РСФСР Георгием Чичериным и тот дал «разрешение» на поставки гуманитарной помощи. Следующие два года были наполнены непрестанным поиском финансирования и каналов поставки продовольствия в Россию. Нансен горячо выступал в Лиге Наций, обращался напрямую к главам многих государств и привлекал частные благотворительные фонды.

К работе подключились американское общество квакеров, Международный Альянс «Спасем Детей», Красный крест и Международная рабочая помощь. По условиям договора с «советами» эта помощь распределялась самими большевиками, что не совсем устраивало Нансена и давало основания подозревать советские власти в коррупции и расхищении продовольствия.

Параллельно с Нансеном в России на совсем иных условиях работала «Американская администрация помощи» — американцы смогли договориться об участии своих людей в организации благотворительных столовых и смогли наладить прозрачную систему распределения. В итоге американцы обеспечивали ежедневным питанием около 11 миллионов человек в Поволжье, Украине, Крыму и Грузии, тогда как «команда» Нансена в лучшие периоды кормила только около 500 тысяч человек. Тем не менее, советская пропаганда превозносила успехи Нансена, а о работе американцев предпочитала умалчивать, что, однако, нисколько не умаляет его заслуг.

Ошибка академика Брюкке

В 1747 г. шотландский врач Джеймс Линд попробовал давать заболевшим морякам воду, в которую был добавлен лимонный сок. Именно так и были открыты целебные свойства цитрусовых. Джеймс Кук стал снаряжать корабли с запасами кислой капусты и цитрусового сиропа. А с 1795 г. лимоны и лаймы стали стандартной добавкой к рациону британских моряков. У них даже прозвище появилось — лимонники.

Статья по теме

Полезно ли пить натощак воду с лимонным соком?

Но это была практика. А вот официальная наука наличию овощей и фруктов в рационе человека долго не придавала значения. Заболевание цингой связывали прежде всего с инфекциями и пищевыми ядами. В учебнике знаменитого немецкого учёного Эрнста Вильгельма фон Брюкке (1819–1892) написано о «плодах»: «…приписывать им какую-либо значительную, особого рода пользу для нашего здоровья невозможно, так как это ничем не подтверждается». Чуть менее строго, чем к фруктам, член Австрийской и Шведской академии наук, профессор Кёнигсбергского и Венского университетов фон Брюкке относился к овощам.

«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.

Подарил миру надежду на спасение и умер в нищете

Сегодня считается, что впервые в Европу кору хинного дерева привез испанский натуралист Бернабе Кобо. После этого слава о чудодейственности хинина разлетелась по миру, а на его экспорте многие европейцы сколотили состояния. В числе предпринимателей, ввязавшихся в авантюру, был и англичанин Чарльз Леджер, занимавшийся экспортом шерсти альпак. 

Идею о бизнесе на хинине подал ему верный помощник Мануэль Инкра Мамани, которого Леджер спас от смерти. Индеец Мануэль был каскадильеро — специалистом по поиску редких хинных деревьев и сбору коры с них. В одной из партий Мамани заметил настоящее сокровище  — кору редкого сорта «тата» (в переводе «отец»). Леджер отослал образец знакомому аптекарю в боливийский город Ла-Пас.  Содержание хинина в нем оказалось невероятно высоким  — 16% при максимально известных 9%.  

Бизнес с альпаками не задался и Ленджер сосредоточился на хинине. За первые 27 килограммов семян хинного дерева Мануэль получил от хозяина £100, двух мулов, четырех ослов, винтовку с патронами и одеяла. 

Семена предприниматель выгодно продал. В Индии и Австралии они не прижились, а вот на острове Ява климат оказался подходящим, и вскоре здесь выросли 12 000 деревьев сорта «тата». А монополистами на рынке, поставляя около 90% всего мирового хинина, стали голландцы.

Следующая экспедиция Мануэля привела к краху. Индеец был задержан за контрабанду национального достояния, его имущество конфисковано, а сам он скончался от побоев и пыток. Леджер 10 лет выплачивал вдове Мануэля и его сыновьям достойную пенсию, пока сам окончательно не обанкротился, получая редкие премии от обогатившихся благодаря ему голландцев. 

Так человек, который сделал лекарство от малярии относительно доступным, почти всю свою жизнь прожил в нищете. На момент смерти в 1905 году остатки его имущества оценили в ₤2, сегодня это примерно $200. 

Красивый рис

Но настоящие открытия происходят именно в тот момент, когда большинству кажется, что всё уже открыто

Голландский врач Христиан Эйкман, работавший в тюремном госпитале на острове Ява, однажды обратил внимание, что во дворе его дома заболевшие куры останавливаются и выворачивают шею, в точности как заключённые с болезнью «бери-бери»

И голландец предположил, что дело в варёном белом рисе, которым кормят и тех и других, — курам доставались остатки пищи арестованных…

Кстати, белым рис становится, когда его «обрушивают», то есть очищают от оболочки — тонкой серебристой кожицы, которой покрыто зерно. Делают это просто потому, что так рис становится красивее и лучше продаётся.

Статья по теме

Готовим ризотто. Главное — выбрать правильный рис

А дальше Эйкман выяснил, что в других тюрьмах, где кормили рисом неочищенным, болезни «бери-бери» не было. Между тем на дворе, где гуляли куры, стоял 1889 год… Шла эпоха бактериологии. Врачи искали причины болезней в бациллах, считая «бери-бери» инфекционным заболеванием. А главное, казалось, что все открытия в области пищевых продуктов уже сделаны. Для научных авторитетов того времени аксиомой было то, что энергию организму поставляют лишь белки, жиры, углеводы и минеральные соли. Что ещё-то может быть?! Предположить, что причиной страшной болезни может стать отсутствие в рационе каких-то невидимых веществ, якобы содержащихся в тонкой серебристой кожице, которой покрыто зёрнышко?!

В общем, над статьёй, опубликованной врачом из тюремного госпиталя, посмеялись и забыли.

Нужные элементы. Какие витамины жизненно необходимы зимой

Подробнее

Что дальше?

Понимание всего цикла заражения еще не значило, что малярия повергнута. Люди продолжали заражаться и погибать. Необходимо было найти действенное лекарство.

Более полувека ученые всего мира бились над проблемой, но никакого прорыва в поисках идеального средства от малярии не достигли.

Шел 1973 год. После восьми лет изучения архивов Китайской академии традиционной медицины, поисков старинных трактатов, связанных с лечением малярии, и изучения более 2000 рецептов научная группа китаянки Ту Юю нашла один вполне эффективный. Отвар полыни, из которой ученые выделили действующее вещество цинхаосу.

По рецептуре полынь следовало настоять в горячей воде и потом пить. При этом кипячение делало средство неэффективным. Так или иначе, ситуацию этот рецепт не переломил, но свою Нобелевку Ту Юю в 2015 году получила.

Не изменилась ситуация с малярией и в наше время. Более того, она даже усугубилась в связи с развитием туристической сферы. Люди активно путешествуют, в том числе и по тропическим странам, где риск заразится малярией особенно высок. А потом возвращаются домой даже и не зная, что в них уже поселился такой маленький, но смертельно опасный паразит — малярийный Plasmodium.

Препараты, позволяющие лечить малярию в современной медицине есть, но стоят они немалых средств и в обычной аптечной сети их не достать. Терапию начинают только после точно поставленного диагноза. Самолечение исключено.

В России случаи малярии редки, климат не тот. А в тропических странах малярия до сих пор представляет серьезную угрозу. В год в мире заражается малярией до 500 миллионов человек, около полумиллиона заболевших умирают. Болезнь, которую более-менее научились лечить почти пять веков назад, до сих пор так и не удалось победить окончательно. И когда мы оказываемся в какой-нибудь тропической стране, подсознательно воспринимаем комариный писк, как реальную угрозу. 

С 2018 года российские и американские ученые, изучив геном комаров, пытаются отучить насекомых пить кровь. Затруднения по сбору референсного генома затрудняются малым количеством хромосом у особи комара. Всего три пары, в отличие от человеческих 23 пар хромосом. Поэтому для исследований сотрудникам научно-образовательного центра геномного разнообразия ИТМО понадобился биоматериал целой колонии. 

Мир замер в ожидании…

В статье использованы данные передачи «Истории болезней» телеканала «Наука».