Текст книги "Беседы о новой иммунологии"

Автор книги: Рэм Петров

сообщить о нарушении

Текущая страница: 9 (всего у книги 16 страниц)

Медицинский Уотергейт.

– Нельзя ли пересаживаемую ткань, скажем кожу, отмыть, от антигенов или как–нибудь так обработать, чтобы антигены нейтрализовались, растворились, исчезли?

– Вы хотите, чтобы клетки остались жизнеспособны или погибли?

– Конечно, чтобы остались живы. Иначе вся ткань погибнет и не будет функционировать.

– В этом случае приходится ответить отрицательно. Если клетки останутся полноценными, будут жить и размножаться нормально, они воспроизведут все свои антигены, как бы мы их ни убирали. Гены, расположенные в ядрах клеток, отдают беспрекословные команды. Пока они не изменены, команды остаются прежними. А изменять гены в желаемом направлении мы пока не умеем.

В течение двух десятков лет среди некоторых исследователей существовала убежденность: чужеродный трансплантат можно так обработать, что он станет совместимым и приживется. Одни длительно промывали орган или ткань питательными растворами, перед тем как пересадить, другие помещали трансплантат в камеры глубокого холода, чтобы заморозить до —20 градусов Цельсия, —70, —190. При этом ожидали антигенного упрощения. Третьи обрабатывали лоскуты кожи раствором формалина слабой концентрации. Формалин, как известно, уплотняет белки и переводит их в нерастворимое состояние. Рассчитывали на то, что антигены не будут отрываться от пересаженного лоскута и не будут стимулировать иммунитет.

Опыты

Никакие аргументы не могли остановить этих энтузиастов. Они не хотели ждать, когда генная инженерия научится изменять наборы генов и клеток в желаемом направлении. Им хотелось удачи сразу, с ходу, вопреки элементарным биологическим правилам. Попытки дискутировать с фанатиками никогда не приводили к успехам.

Время от времени в научных журналах появлялись публикации рассказывающие об успешном приживлении чужеродного лоскута кожи благодаря определенной физической или химической обработке его перед пересадкой. И всегда было трудно решить: заблуждается ли автор сам или сознательно вводит в заблуждение других.

Заблуждаться ученый имеет право, фальсифицировать экспериментальные данные – никогда. В науке это абсолютно бессмысленно по двум причинам. Во–первых, потому, что сама суть исследования состоит в многократной проверке предположений, пока не выяснится истина. Во–вторых, фальшивые данные будут опровергнуты другими. Их не удастся скрыть.

Доктор Вильям Саммерлин был руководителем клиники кожных болезней в Стэнфордском университете в Калифорнии. Именно там в 1970 году он заявил, что может брать кожу от одного человека и, продержав ее в течение двух недель в специальной питательной среде, пересаживать другому. Кожа приживается, никаких реакций отторжения не развивается.

С этой сенсацией (а это именно сенсация, обещающая решить наконец проблему несовместимости тканей при пересадках) Саммерлин в конце 1971 года приехал в Миннесоту, чтобы закончить работу на степень доктора наук. Там он обратился к Роберту Гуду – известному иммунологу, о котором уже было рассказано. Гуд предоставил Саммерлину возможность работать в своей лаборатории, чтобы убедиться в правоте или беспочвенности сенсации.

Может быть, жульничество Саммерлина вскрылось раньше, но в 1972 году Гуд получил предложение возглавить крупнейший в Соединенных Штатах Мемориальный раковый центр в Слоун–Кэттеринге близ Нью–Йорка. Это было не только признанием его личных заслуг. Это было признанием определяющей роли иммунологических проблем в решении вопросов диагностики, предупреждения и лечения рака.

Профессор Гуд переехал в Нью–Йорк.

Сенсация Саммерлина осталась нерасшифрованной. Однако что–то помешало Гуду окончательно поверить этому молодому экспериментатору. Защита докторской диссертации была отложена. А самого Саммерлина Гуд пригласил работать в Слоун–Кэттеринг.

Опыты были потрясающими. У белых мышей приживались лоскуты кожи от черных. На лоскутах росла черная шерсть. Саммерлин стал, профессором Мемориального ракового центра.

Профессор Гуд поручает двум аспирантам проверить опыты Саммерлина, Приживления нет. Черные лоскуты кожи отторгаются.

Сэр Питер Медавар – английский ученый, получивший Нобелевскую премию за работы по трансплантации тканей, тоже попытался воспроизвести опыты Саммерлина. В беседе с корреспондентом газеты «Нью–Йорк тайме» он заявил: «Я бросил эту работу, разочаровавшись в ней».

А у Саммерлина пересаженные белым мышам кожные лоскуты, живут! На них растет черная шерсть.

Неизвестно, сколько бы времени еще продолжалось это чудо, если бы не событие, происшедшее ранним утром 30 марта 1974 года. Работник вивария застал Саммерлина у клеток с животными. Черным фломастером Саммерлин красил шерсть у белых мышей.

В этот же день профессор. Гуд создал специальную комиссию. Через две недели жульничество было обнародовано. 18 апреля 1974 года в «Нью–Йорк таймс» была опубликована статья – известного журналиста Жана Броди «Обвинение в фальсификации результатов исследования взбудоражило онкологов в Слоун–Кэттеринге». Это событие он назвал «медицинский Уотергейт». Тридцатипятилетний профессор был снят с работы. Он оказался несовместимым с наукой.

Преодолеть иммунные реакции отторжения с помощью особого питательного раствора и фломастера не удалось. Эту проблему закрыли и другие фанатики, как честно заблуждавшиеся, так и пытавшиеся ввести в заблуждение других.

«Как же так? – возразит читатель. – Известно, что хирурги пересаживают кожу, кости и даже сосуды от одного человека другому. Например, при обширных ожогах берут кожу у добровольцев и пересаживают пострадавшему. Об этом даже в газетах пишут».

Не думайте, что эту кожу берут зря. Ее пересаживают, и в первые дни она служит обожженному верой и правдой. Успевает помочь. Она, во–первых, прикрывает рану. Затем отторгается. Но она служит каркасом для новой, своей кожи. На ее месте остается островок из новой, создающейся кожи. От этого островка в стороны будет расти молодая ткань. Поэтому польза от таких пересадок большая.

Так что не зря ищут добровольцев поделиться своей кожей в пользу обожженного. Пересаженные кости, сосуды, хоть и рассосутся, но послужат каркасом для новой, молодой собственной костной или сосудистой ткани.

В настоящее время такие пересадки широко используются в хирургии. Специальными учреждениями собираются, лоскуты кожи, сосуды, кости, консервируются и в случае необходимости доставляются в хирургические отделения. Учреждения эти называются тканевыми банками: банк кожи, сосудов, глаз, костей. Первый тканевый банк был открыт в США в 1950 году.

Лимфоциты–убийцы.

– Цель иммунной системы ясна. Но как она достигается?

– Это самый главный вопрос, и ответ в общей форме уже был дан: работают Т–лимфоциты.

– Но каковы формы этой работы? В чем проявляется их действие? Можно ли это увидеть и измерить?

Для достижения всякой цели требуются определенные средства и способы. У иммунной системы есть цель – охрана генетического постоянства тела. В организме не должно быть ни одной генетически не своей клетки. Проникнет ли чужая, или изменится своя, цель остается одной и той же – уничтожить.

Цель есть, должны быть средства. Это Т–лимфоциты, которые возникают в тимусе. Они исполнители всех главных функций иммунной системы по узнаванию генетических чужаков или генетических изменников (мутантов). Они владеют способами уничтожения или, по крайней мере, торможения жизнедеятельности генетически отличных клеток.

Это не значит, что все тонкости этих способов изучены и известны науке. Скорее наоборот. Мы еще не знаем деталей. Но феномены есть, следовательно, есть возможности изучать. В ближайшие годы станут известны и тонкости.

Самый первый феномен был открыт в 1960 году и получил название цитопатогенного действия лимфоцитов. Эти иммунологические функции лимфоидной системы осуществляются непосредственно лимфоцитами. Непосредственно – это значит путем прямого контакта.

В этом случае лимфоциты нападают на антигены чуждых клеток сами. Такие лимфоциты получили название сенсибилизированных, имеющих повышенную чувствительность к определенным антигенам, которую они приобретают после воздействия на организм этих антигенов. Например, если А пересадить кусочек кожи от Б, то лимфоциты А станут сенсибилизированными в отношении клеточных антигенов Б.

Мутант

В 1960 году в США были опубликованы две научные работы. Автором первой был Гоуаертс, авторами второй – Розенау и Мун. Обе демонстрировали один и тот же феномен – цитопатогенное действие сенсибилизированных лимфоцитов по отношению к чужеродным клеткам. После этих публикаций появились новые термины. Клетки, против которых действовали сенсибилизированные лимфоциты, были названы клетками–мишенями. Сами лимфоциты получили название киллеров, то есть убийц.

Чтобы увидеть цитопатогенное действие лимфоцитов, в питательной среде выращивают клетки–мишени мышей, крыс, собак или человека. Добавленные в питательную среду сенсибилизированные лимфоциты за несколько часов прикрепляются к культивируемым клеткам–мишеням, образуют вокруг них агрегаты и разрушают. Феномен иммунологически специфичен: разрушаются только те клетки, против которых сенсибилизированы лимфоциты–киллеры. Он воспроизводится при использовании лимфоцитов из лимфатических узлов, селезенки или периферической крови и не требует участия антител, не зависит от их выработки.

Т–лимфоциты воюют сами. Воюют не на жизнь, а на смерть. Именно на смерть! Уничтожая мишень, они гибнут сами. Они подобны пчелам, защищающим свой рой, которые жалят, хотя после этого погибают сами.

Лимфоцит–киллер несет на своей поверхности специальные структуры – рецепторы. Ими он распознает чуждую клетку и прочно присоединяется к ней. Так прочно, что его клеточная стенка в месте соприкосновения разрывается. Клеточный сок, содержащий губительные для мишени вещества, выходит наружу и разрушает ее. Вещества эти носят название протеолитических ферментов, то есть ферментов, растворяющих белки. Если один лимфоцит не сможет разрушить мишень, подойдут два, три, четыре, десять, сто.

Распознав чужеродную клетку, лимфоциты начинают размножаться.

– Откуда же берется так много сенсибилизированных лимфоцитов?

– Из кровотока.

– Но если они так будут тратиться, они скоро кончатся. Тимус не успеет их нарабатывать.

– А они нарабатываются сами. Это и есть еще одно средство достижения цели.

Канадская исследовательница Барбара Байн искала способ, с помощью которого можно было бы безошибочно отличать лейкозные клетки от нормальных лейкоцитов.

Лейкоз – рак крови, или белокровие, подкрадывается незаметно. В крови больного человека накапливается ненормально много белых кровяных шариков – лейкоцитов. Лечение малоэффективно. Прогноз печальный. Вот если бы научиться своевременно отличать лейкозные клетки от нормальных, зацепиться за это отличие и выбить их. А нормальные, не раковые клетки, оставить.

Однажды Байн решила смешать лейкоциты больного лейкозом с лейкоцитами из крови здорового человека. Она поместила смесь клеток во флакон, налила туда питательной среды и поставила в термостат при 37 градусах по Цельсию. Получилась культура смешанных клеток. Каждый день исследовательница изучала клетки под микроскопом.

День, два, три, пять… Несомненно, в культуре смешанных клеток зрелые лимфоциты превращались в молодые формы клеток – в бласты – и размножались. В культуре нормальных лимфоцитов такой бласттрансформации не было. Лейкозные клетки без добавления нормальных тоже вели себя спокойно. Трансформация в бласты происходила только в смеси лейкоцитов больного и здорового человека. Все точно! Эти важные, данные необходимо экстренно опубликовать. Они важны для многих исследователей, изучающих лейкозы.

Чужеродная клетка

Статья направлена в журнал, но исследования не прекращаются. Не исчезают и вопросы. «А может быть, способность трансформироваться свойственна не только лейкозным клеткам? – думала исследовательница. – Я действительно смешала лейкоциты от больного с лейкоцитами от здорового человека и получила эффект. А если смешать лейкоциты двух здоровых лиц, не лейкозных? Что будет? Может, свойство трансформироваться присуще не только лейкозным лимфоцитам? Может, я открыла более общее свойство лимфоцитов узнавать чужие клетки и реагировать на них? Может, лейкоз тут ни при чем?»

Да, лейкоз тут ни при чем. Байн открыла новое фундаментальное свойство белых клеток крови. Это произошло в 1964 году. Она смешала лимфоциты от двух здоровых людей и получила бласттрансформацию. Она взяла другую пару, третью, четвертую, пятую… Только когда смешивались лимфоциты от братьев или сестер – идентичных близнецов, трансформации не было. Во всех остальных случаях, когда смешивались чуждые друг другу клетки, была. И что любопытно: чем более чужеродны клетки, тем сильнее бласттрансформация, тем сильнее они реагируют на чужаков, тем быстрее размножаются, увеличиваясь в числе.

Позднее выяснилось, что этой способностью превращаться в бласты, размножаться, увеличиваясь в числе, обладают именно Т–лимфоциты. В результате бласттрансформации накапливается большое количество сенсибилизированных лимфоцитов–киллеров, способных убивать чужеродные клетки–мишени.

Лимфоциты умеют создавать вокруг себя атмосферу, в которой своим жить легко, а чужим трудно.

– Следовательно, пока не накопятся лимфоциты–убийцы, пересаженные в организм клетки нормально живут и функционируют?

– Не совсем нормально. Чужеродным пришельцам плохо живется уже только оттого, что рядом не свои, а чужие.

– А какая разница? Ведь пока не разовьются иммунные реакции отторжения, им ничего не угрожает.

– Активное убийство не угрожает, но жить труднее. Лимфоциты умеют создавать вокруг себя атмосферу, в которой своим жить легко, а чужим трудно.

В 1964 году шведский исследователь Карл Хеллстром ввел в науку новое понятие и, естественно, новый термин – сингенное предпочтение. Обратите внимание, не открыл новое явление, а ввел новое понятие. И все–таки именно Хеллстром открыл его!

Так уж всегда в науке – важнее осмыслить, чем заметить. Первооткрыватель в науке – понятие всегда условное. Несовместимость тканей при пересадках отмечали многие, а биологическую (нехирургическую) причину несовместимости сформулировал Каррель. Иммунную природу отторжения увидел Холман, а открыл ее Медавар. Хеллстром не первым увидел открытое им предпочтение, но первым разглядел его.

Еще до 1964 года американский иммунолог и генетик Георг Снелл заметил одну странность. Он пересаживал раковые опухоли от одной мыши другой. Раковые клетки приживались, и опухоль росла. Однако судьба пересаженных опухолей и животных была неодинаковой и подчинялась строгим закономерностям. Благодаря тому, что Снелл работал на чистолинейных животных (кстати, он их сам и выводил), он разобрался в странностях и сформулировал законы. Это не литературная гипербола, правила Снелла так и называются: «Генетические законы трансплантации».

Победа лимфоцитов

По этим законам судьба подопытных животных складывается так:

1. Опухоль растет и оказывается смертельной, если мышь, от которой она взята и мышь, которой пересажена, генетически тождественны (например, обе мыши линии А).

2. Опухоль не растет, если пересадка ведется между мышами разных пород (опухоль от мышей линии А не растет на мышах линии Б).

3. Опухоль одной породы (А) растет на детях мышей этой породы, каков бы ни был второй родитель (В, С и т. д.). Иначе говоря, опухоль А растет на животных АВ, АС и т. д.

4. Наоборот, опухоль от гибридных детей АВ или АС не приживается ни на А ни на В, ни на С мышах; АВ – только на АВ и АС – только на АС.

Эти законы иммунологически объяснимы. Приживаются и растут те ткани, в которых не содержится никаких дополнительных антигенов. Поэтому опухоль А не приживается на мышах В. Опухоль АВ не приживается на мышах А, мешают антигены природы В; она не приживается и на мышах B, так как мешают антигены А. Чуждые антигены включают иммунные реакции. Накапливаются лимфоциты, агрессивные против клеток с чуждыми антигенами. Чужеродная ткань убивается.

Если же клетки А пересаживаются в организм А, они растут и размножаются. To же самое происходит, когда клетки А попадают в организм АВ. Для него клетки также не содержат ничего дополнительного, чуждого: только антигены генотипа А, которые есть и в нем, ведь он АВ. Иммунные реакции не могут развиться: не на что, чуждых элементов нет. Вот тут–то, в третьем законе, и замечается странность. Опухоль А растет и в организме А, и в организме АВ. Но во втором организме растет гораздо медленнее. Иммунные реакции развиться не могут, но рост тормозился. Чем?

Вот из этой странности Хеллстром и сделал вывод о сингенном предпочтении. Он показал, что это не особенность поведения опухолей, не частное явление. Это также закон. Во всех случаях генетически тождественная (сингенная) ткань всегда приживается, растет и размножается предпочтительнее, чем нетождественная (несингенная). Даже когда иммунные реакции против нее не могут включиться, как это бывает у гибридных детей, у облученных реципиентов или под влиянием препаратов, подавляющих иммунитет. Пересаженной чужеродной ткани жить трудно даже без всякого иммунитета в классическом смысле этого слова. Ей трудно размножаться и расти в чужом окружении.

Механизм феномена сингенного предпочтения совершенно неизвестен.

Если в пересаженной ткани есть размножающиеся клетки, лимфоциты выбивают их в первую очередь.

– Первооткрыватели активности лимфоцитов против чужеродных клеток составляют неплохую интернациональную бригаду.

– Да, Байн из Канады, Хеллстром из Швеции, Розенау и Мун из Соединенных Штатов Америки.

– А русские есть в этой бригаде?

– Есть и русские.

В 1965 году в лабораторию пришла молодая исследовательница. Пришла и попросилась в аспирантуру. Раньше она работала в другом институте и занималась вопросами замораживания и хранения костного мозга для пересадок. Однако ее влекли иные проблемы, связанные с изучением причин и механизмов несовместимости тканей, то есть проблемы трансплантационного иммунитета.

Формальности… Экзамены… И в лаборатории появился новый сотрудник. Именно сотрудник, а не аспирант, потому что Лия Сеславина уже много умела. Ее не надо было обучать азам экспериментальных приемов. Можно было сразу начинать исследования, заняться количественным учетом цитопатогенного действия иммунных лимфоцитов, выяснить, как угнетается это действие при лучевой болезни. Нужна была количественная оценка, чтобы можно было прямо считать клетки в пробирке.

Результаты

Методика Розенау не пошла…

Потом отказались от приема Давида.

Потом забраковали метод Фридмана, который вообще оказался липой: в его системе лимфоциты никого не убивали, так что до подсчетов дело не дошло.

Часами сидели и выдумывали формы сосудов, в которых удобнее было бы сталкивать иммунные лимфоциты с клетками–мишенями, то есть с клетками, которых они должны убивать. Часами выдумывали, как бы изловчиться и подсчитать убитые клетки. Подсчитать точно, очень точно!

Шли недели. Месяцы. Пролетел год. Все жалели Сеславину. Время идет, а работа не движется.

Решили попробовать последнее: смешать селезеночные клетки от иммунных мышей с селезеночными клетками–мишенями, а потом подсчитать там количество стволовых клеток. Может быть, в первую очередь будут выбиты именно они. Если не получится, придется работать по старинке.

Стволовыми называются те клетки, от которых зависит жизнь всей ткани, например селезенки или костного мозга. Это из них получаются все остальные клетки. Потому их и называют стволовыми. Как ствол дерева, от которого растут все ветви, листья, плоды. Выбей эти клетки, и погибнет вся ткань.

Через десять дней рассматривали цифры первого эксперимента. В одной селезенке было 50 стволовых клеток, в другой – 130. Значит, в смеси должно быть 180 А насчитали только 60 штук. Значит, около 70 процентов исчезли. Исчезли стволовые клетки. Так вот на кого обрушиваются удары иммунных лимфоцитов! Они «бьют в корень».

Стоп. Кажется, набрели на что–то стоящее.

Лия Сеславина поставила семь опытов подряд, и семь раз происходила инактивация стволовых клеток… А дальше чуть не повторилась история Барбары Байн.

Канадская исследовательница взяла в опыт лейкоциты от лейкозных больных и сделала вывод, что лейкозные клетки активируются под влиянием чужеродных лейкоцитов. Так она и опубликовала свои данные. Сеславина взяла иммунные лимфоидные клетки и пришла к выводу, что именно иммунные лимфоциты убивают чужеродные стволовые клетки.

А может быть, и неимунные? Может быть, нормальные лимфоциты тоже бьют? И Сеславина поставила еще семь опытов. Тогда и произошло открытие. О том, что иммунные лимфоциты могут разрушать клетки, знали. Пусть это не было количественно точно измерено, но об этом знали. А то, что нормальные лимфоциты обладают таким же свойством, известно не было.

Сеславина получила положительный ответ. Да, обладают! Нормальные лимфоциты, в первый раз увидев чужеродные стволовые клетки, инактивируют их. Так и назвали это явление: «Инактивация несингенных (то есть чужеродных) стволовых клеток».

Классическая иммунология привыкла иметь дело с двумя основными реакциями, направленными на отторжение чужого: выработкой антител и появлением специфически сенсибилизированных клеток, несущих активные структуры на своей поверхности. И те и другие появляются через 3—7 дней после вторжения чужеродного пришельца, а накапливаются еще позже.

Как теперь стало известно, трудная ситуация для пересаженной ткани складывается задолго до выработки антител и накопления специфически вооруженных клеток. Во–первых, стимулируются к размножению лимфоциты – их будущие убийцы. Во–вторых, им самим очень трудно размножаться и расти в новом, «чужом» окружении. В–третьих, самые главные – стволовые – клетки, от которых зависит их рост, размножение и жизнь, выбиваются в первую очередь. Ткань пересажена, она функционирует, с большим или меньшим успехом выполняет свои задачи, но уже обречена, ее «корни» подрублены в первые же дни.