Сфинксы XX века

Новые открытия

Казалось бы, чего же проще ответить на вопрос «Что такое открытие?». Открытие — это когда обнаружено нечто новое, ранее неизвестное. Но вот тут-то и зарыт корень вопроса: для кого новое, кому неизвестное? Одному человеку? Большой группе людей? Или, может быть, всему человечеству?

Летом 1966 года мы жили в Снегирях на даче под Москвой. Моему сыну было четыре года, и он бесконечно интересовался всем, что окружало его, — деревьями, травой, цветами.

Я сидел читал, а он копался около грядки с клубникой. Вдруг я услышал ликующий крик:

— Папа, папа! Я теперь знаю, откуда берется ягодка!

— Откуда?

— Понимаешь, сначала вырастает бутон, потом он распускается, и получается цветок. А потом от цветка отлетают лепестки, и получается маленькая ягодка. Но она вырастает!

Я смотрел на сына, и мне было ясно — он совершил открытие. Да, да! Он открыл то, что известно каждому, но не было известно ему. Ему не рассказали об этом, он не вычитал эту истину из книг. Он открыл ее сам. Для него это открытие.

«Разве каждый из нас, — подумал я, — не делал такие открытия? Не только когда мы были детьми, но даже уже тогда, когда начали свои научные исследования».

Вот пример важности эрудиции. Эрудиции не только автора открытия, но и аудитории, перед которой он пытается сказать: «Я открыл новое средство от головной боли». Кто-то должен задать ему вопрос:

— А не аспирин ли это?

Лучше всего, если он сам себе задает этот вопрос, если он достаточно эрудирован и знает все современные средства этого рода. Но может быть и другая ситуация.

Представим себе некий город или целую страну, где никогда не видели средств от головной боли. Для них этот человек действительно сделал открытие. Он будет первооткрывателем аспирина. Если же он сам много знает и аудитория (город или страна) достаточно эрудирована, обязательно кто-то скажет: «Это аспирин, открытия нет, его открыли в соседнем государстве десять лет назад». Лучше, если это он скажет себе сам.

Но тогда проблема переносится еще на один этаж. Человек открывает нечто никому ранее не известное на Земле. Мы открыли способы использования атомной энергии. А для жителя другой планеты неизвестной нам цивилизации это может оказаться этапом, пройденным тысячи лет назад.

Так что же такое открытие? Открытие явления, неизвестного тебе, твоей семье, твоему городу, твоей стране, твоей планете или не известного никому, нигде? Видимо, существуют две границы, две ступени открытий. Первая — открытие для себя. Такие открытия делают все люди. Каждый человек делает тысячи открытий за свою жизнь. И чем больше открытий, тем интереснее жизнь. Вторая граница доступна не каждому. Она проходит по границе знаний, накопленных всем человечеством всей планеты Земля. Когда говорят, что вирусы — самые мелкие представители живых существ — открыты Д. И. Ивановским, это значит, что он обнаружил и описал их первым не только в России, но и во всем мире.

За пределы планеты Земля понятие того, что такое открытие, пока еще не вышло. Но вот-вот выйдет.

Конечно, бывают открытия большие и маленькие. К сожалению, очень часто оценка открытия, оценка его значимости для человечества, оценка его величины приходит через много лет. Вспомните хотя бы открытие групп крови Ландштейнером. В 1901 году на это открытие никто не обратил внимания. А в 1930-м Ландштейнеру была вручена Нобелевская премия. Переливание крови спасает миллионы жизней.

Я вам расскажу о нескольких новых открытиях в иммунологии. Об открытиях, сделанных в самое последнее время — в 60-х годах, то есть буквально «вчера», в наши дни. Они еще только осмысливаются, но уже имеют отношение к пересадке органов и тканей.

Я вам расскажу три коротенькие истории о трех как будто бы небольших открытиях. Но они очень важны. И может быть, через десяток лет мы скажем, что с них началась новая эра современной иммунологии, что с их помощью иммунология создала Давида, который победил Голиафа несовместимости тканей. Может быть.

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, нераковые клетки оставить.

Однажды Барбара 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° по Цельсию. Получилась культура смешанных клеток. Каждый день исследовательница изучала клетки под микроскопом.

Один день, два, три, пять… Несомненно, в культуре смешанных клеток зрелые лейкоциты размножались и превращались в молодые формы клеток — в бласты. В культуре нормальных лейкоцитов такой трансформации не было. Лейкозные клетки без добавления нормальных тоже вели себя спокойно. Трансформация в бласты происходила только в смеси лейкозных лейкоцитов с лейкоцитами от здорового человека.

Все точно! Эти важные данные необходимо экстренно опубликовать. Они важны для многих ученых, изучающих лейкозы.

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 быть, это свойство трансформироваться присуще не только лейкозным лейкоцитам? Может быть, я открыла более общее свойство лейкоцитов узнавать чужие клетки и реагировать на них. Может быть, лейкоз тут ни при чем?»

Да, лейкоз тут ни при чем. Барбара Байн открыла новое фундаментальное свойство белых клеток крови. Это произошло в 1964 году. Она смешала лейкоциты от двух здоровых людей и получила бласттрансформацию. Она взяла другую пару, третью, четвертую… Всегда. Только в тех случаях, когда смешивались лейкоциты 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.

В том же 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. Одна из предыдущих глав называлась «Первооткрыватель в науке — понятие всегда условное». Помните примеры из нее? Несовместимость тканей при пересадках заметили 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 приживали, 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».

По этим законам судьба подопытных животных складывается так:

1) опухоль растет и оказывается смертельной, если мышь, от которой она взята, и мышь, которой она пересажена, генетически тождественны (например, пересадка между двумя мышами 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 (Б, С и т. д.). Иначе говоря, опухоль А растет на животных АВ, АС и т. д.;

4) наоборот, опухоль от гибридных детей АБ или АС не приживает ни на А, ни на В, ни на С мышах; АВ — только на АВ и АС — только на АС.

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

Если же клетки А пересаживаются в организм А, этот организм не видит ничего чужого. Клетки растут и размножаются. То 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 тормозится. Чем?

Вот из этой странности Хеллстром и сделал открытие сингенного предпочтения. Он показал, что это не особенность поведения опухолей, не частное явление. Это также закон. Во всех случаях генетически тождественная (сингенная) ткань всегда приживает, растет и размножается предпочтительнее, чем нетождественная (несингенная). Даже тогда, 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.

Был 1965 год. В нашу 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.

Всем сотрудникам лаборатории Лия понравилась.

Формальности… Экзамены… И в нашей лаборатории появился новый сотрудник. Я говорю сотрудник, а не аспирант, потому что Лия Сеславина уже многое умела. Ее не надо было обучать азам экспериментальных приемов. Можно было сразу начинать исследования. Помню, я спросил Лию:

— Знаете, что больше всего интересует сейчас лабораторию?

— Нет еще.

— Нас интересует количественный учет цитопатогенного действия иммунных лимфоцитов.

— Вы имеете в виду способность лимфоцитов от иммунизированных животных разрушать те клетки, которыми их иммунизировали?

— Да. Так вот, нам нужно изучить, как угнетается это действие при лучевой болезни. Попробуйте усовершенствовать методику Розенау так, чтобы она давала количественно точные результаты. Только постарайтесь тратить как можно меньше мышей.

— А если ничего не выйдет? Эта методика очень капризна. Может быть, можно работать методом пересадки кожи? — спросила Лия.

— Ни в коем случае. Во-первых, нам нужна количественная оценка, чтобы можно было прямо считать клетки в пробирке. Во-вторых, у нас не хватает мышей. Нужны клеточные модели.

Методика Розенау не пошла…

Потом отказались от приема Давида.

Потом забраковали метод Фридмана. Этот метод вообще оказался «липой» — в его системе лимфоциты никого не убивали, так что до подсчетов дело не дошло.

Часами мы 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 Лию — аспирантура идет, а работа не движется. Много раз ко мне приходили сотрудники.

— Мы поделимся мышами, — говорили они, — пусть Лия начинает изучать действие радиации не на клетках, а на мышах.

Наша стойкость тоже, кажется, стала сдавать.

— Лия, давайте попробуем последнее, — предложил я однажды. — Смешайте селезеночные клетки от иммунных мышей с селезеночными клетками — мишенями, а потом подсчитайте там количество стволовых клеток. Может быть, в первую очередь выбиваются именно они. Если не получится, перестанем искать новое, будем работать по старинке.

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

— Стоп, Лия! Кажется, мы набрели на что-то стоящее.

— Надо проверить еще раз, — взмолилась Лия.

— Нет, не один раз. Надо проверить по крайней мере трижды.

Лия 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.

Лия взяла иммунные лимфоидные клетки и пришла к выводу, что именно иммунные лимфоциты убивают чужеродные стволовые клетки.

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

Лия получила семь положительных ответов.

Да, обладают! Нормальные лимфоциты, в первый раз увидев чужеродные стволовые клетки, инактивируют их. Так мы и назвали это явление: «Инактивация несингенных (т. е. чужеродных) стволовых клеток».

Вот что принесли последние годы. Классическая иммунология привыкла иметь дело с двумя основными реакциями, направленными на отторжение чужого, — выработкой антител и появлением специфически сенсибилизированных клеток, то есть клеток, несущих антитела на своей поверхности. И те и другие появляются через 3–7 дней после вторжения чужеродного пришельца, а накапливаются еще позже. Оказывается, как стало теперь 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 сразу же в первую очередь. Ткань пересажена, она функционирует, с большим или меньшим успехом выполняет свои задачи, но она уже обречена, ее «корни» подрублены в первые же дни.