Сайт: Электронная библиотека НиТ
Однако ко времени получения диплома К. уже интересовался не столько микробиологией, сколько иммунологией. В связи с этим он попросил исследователя из Базельского иммунологического института Фрица Мельхерса стать научным руководителем его докторской диссертации. Мельхерс согласился, и в 1971 г. К. начал свои иммунологические исследования, посвященные ферменту бета-галактозидазе. Иммунологическим институтом, созданным в 1969 г., в то время руководил Нильс Ерне.
Еще в 1930 г. Карл Ландштейнер показал, что у животных могут вырабатываться тысячи антител, специфичных по отношению к различным инородным агентам, или антигенам. Антитела – это белки, синтезируемые иммунной системой и связывающие и инактивирующие антигены. В 60-х гг. главная проблема иммунологии заключалась в том, чтобы определить, каким образом в организме может вырабатываться такое количество различных специфичных антител. В своей докторской диссертации К. пытался решить эту проблему, изучая различные антитела, вырабатываемые для борьбы с одним антигеном. Для этого в качестве антигена он использовал бактериальный фермент бетагалактозидазу. Несмотря на то что К. мог лишь с большим трудом сохранять жизнеспособность клеток хотя бы в течение короткого времени, он смог показать, что у мыши вырабатывается по меньшей мере 1 тыс. антител, действующих на один и тот же участок молекулы бетагалактозидазы. Это означало, что все эти различные антитела распознавали одну антигенную детерминантную группу.
Согласно ведущей теории, объясняющей разнообразие антител, все эти различные антитела вырабатываются в результате мутаций соответствующих генов в особой группе клеток. Для проверки этой теории К. решил исследовать популяцию идентичных антителопродуцирующих клеток (клон) и выяснить, как часто происходят мутации. Кроме того, он хотел проследить за влиянием мутаций на типы антител, вырабатываемых этими клетками. Он получил долговременную субсидию от Европейской организации молекулярной биологии (ЕОМБ) и стал работать под руководством Сезара Мильштейна в лаборатории молекулярной биологии Совета по медицинским исследованиям Кембриджского университета. Весной 1974 г. К. начал свои исследования.
В то время Мильштейн исследовал мутации миеломных клеток, выращенных в лабораторных культурах (миеломная болезнь – это заболевание кроветворной системы, характеризующееся разрастанием плазматических клеток, вырабатывающих парапротеины). Обычно все миеломные клетки одного больного происходят от одной злокачественно перерожденной клетки-предшественницы, и поэтому они вырабатывают идентичные парапротеины. Трудности, возникавшие перед К. при исследовании клеток миеломы, состояли в том, что это заболевание возникает случайно и поэтому невозможно предугадать, с каким антигеном будут связываться парапротеины, вырабатываемые клетками миеломы в каждом конкретном случае.
Мильштейн предложил К. взять одну из линий клеток миеломы, выращенных в СМИ, и попытаться определить соответствующий ей антиген методом проб и ошибок. Однако К. надеялся найти линию таких клеток, парапротеины которых были бы специфичными по отношению к известному антигену. В связи с этим он решил использовать методику, разработанную бывшим сотрудником лаборатории Мильштейна Р. Коттоном, обнаружившим, что можно добиться слияния двух различных клеток миеломы и получить гибрид, содержащий парапротеины от обеих предшественниц.
К. выработал у мыши иммунитет против известного антигена, выделил у нее из селезенки антителопродуцирующие клетки и соединил их с клетками миеломы. В результате получилась гибридная миелома (гибридома), обладающая полезными для исследователя свойствами обоих предшественников; клетки ее, как и нормальные антителопродуцирующие клетки, постоянно выделяли антитела против известного антигена. К. разработал также метод изолирования гибридом в виде клонов, происходящих от одного гибрида. Их клетки вырабатывали идентичные моноклональные антитела.
Когда в 1975 г. К. и Мильштейн опубликовали свою методику получения гибридом, ее практическое значение было сразу оценено. К. в своей докторской диссертации показал, что у животных в естественных условиях образуется множество различных антител к одному и тому же антигену. Сыворотки к антигенам, полученные от иммунизированных людей или животных, всегда представляют собой смеси из различных антител, отличающихся у разных индивидуумов или даже одного и того же индивидуума в разное время.
Реакции на сыворотки к антигенам можно использовать в качестве пробы, выявляющей наличие любого вещества, к которому иммунизировано животное. Однако для этого необходимо предварительно отдельно протестировать каждую такую сыворотку для определения ее специфической антигенной реактивности. В связи с этим получение стандартизованных иммунологических сывороток сложно и занимает много времени. В то же время партия моноклональных антител стандартизована «автоматически», и все антитела в сыворотке идентичны.
Еще одна трудность, возникающая при использовании обычных сывороток к антигенам, заключается в том, что они эффективны только тогда, когда в каждой такой сыворотке преобладают антитела к определенному антигену. С другой стороны, моноклональные антитела можно получать даже в том случае, когда антиген не вызывает сильного иммунного ответа. Единственное, что при этом требуется, – это «перебирать» различные гибридомы до тех пор, пока не будет выявлена та, которая необходима.
К началу 80-х гг. началось интенсивное промышленное производство моноклональных антител для диагностических целей. Поскольку специфические моноклональные антитела можно выработать к любому веществу, они используются в настоящее время специалистами по молекулярной биологии для изучения самых различных явлений – от структуры ферментов до деятельности нервной системы. Особо важное значение имеет группа моноклональных антител, реагирующих только с опухолевыми клетками. Эти антитела можно использовать для необходимого токсического воздействия прицельно на опухоль, не затрагивая при этом здоровые ткани.
Половина Нобелевской премии по физиологии и медицине за 1984 г. была присуждена К. и Мильштейну за «открытие и разработку принципов выработки моноклональных антител с помощью гибридом». Вторая половина была присуждена Нильсу Ерне.
В своей речи исследователь из Каролинского института Ханс Вигзель сказал, что разработка К. и Мильштейном гибридомного метода «произвела переворот в использовании антител в здравоохранении и науке. Редкие антитела с удивительно точным соответствием определенной структуре могут сегодня производиться в больших количествах. Гибридомные клетки могут храниться в лабораторных сосудах и совершенно идентичные моноклональные антитела могут использоваться во всем мире, причем источник их вечен».
Моноклональные антитела использовались для лечения лейкозов и самых различных инфекционных заболеваний – таких, как гепатит В и стрептококковые инфекции. Они сыграли также важную роль в выявлении случаев синдрома приобретенного иммунодефицита (СПИД). К другим возможным областям их применения относятся усовершенствование способов типирования тканей, лечение аллергии и таких коллагенозов, как ревматоидный артрит и системная красная волчанка.
Не желая превращаться в «фабриканта моноклональных антител», К. предпочитал заниматься научной деятельностью, используя гибридомы для исследования выработки антител. До 1985 г. он работал в Базельском иммунологическом институте, а затем стал директором Института иммунобиологии Макса Планка во Фрейбурге.
У К. и его жены Клаудии трое детей. К. носит бороду и не придает особого значения своей одежде. Он живо интересуется архитектурой и любит реставрировать старые дома. Сотрудники отзываются о нем как о спокойном, скромном и рассудительном человеке.
К. является членом Европейской организации молекулярной биологии. Он удостоен многих наград и почетных званий, в том числе международной награды Гарднеровского фонда (1981).
