Я или не я

Еще раз вспомним Карреля

Пересадка тканей или органов с одного места на другое в пределах того же животного — успех. Попытка пересадить ткань или орган от другого индивидуума того же вида, например от одной собаки другой, даже если это собаки одной и той же породы, всегда сопровождалась отторжением пересаженного кусочка ткани или органа.

Участок организма, будь то кожа или орган, пересаженный в другое место этого же тела, или на другого представителя этого вида, или на индивидуум совсем другого вида животных, получил красивое имя — трансплантат.

Неоднократно хирурги повторяли попытки Холмана и Медавара. Ставили специальные опыты на себе и добровольцах. У человека вырезали кусочек кожи и на его место пришивали такой же лоскут кожи другого человека. Разумеется, с обезболиванием. Пришивали стерильно и прочно.

Прочность, однако, не помогала. Кожный лоскут был чужеродным, включались иммунные механизмы, нарастала реакция против антигенов пересаженной кожи. Начиналась иммунологическая война. В организме вырабатывались антитела, клетки (солдаты нашей армии — защитницы) окружали трансплантат. Весь организм реципиента как бы изолировался барьером этих клеток от чуждой ему донорской ткани.

Иммунологическая реакция против трансплантата необыкновенна сильна. Пришитый лоскут кожи в течение первых-вторых суток как будто бы приживает. Края пересаженного кусочка сливаются с окружающей кожей. Восстанавливается и начинает работать сосудистая сеть — кровь нового хозяина бежит по сосудам трансплантата, питает его. Но к 5-7-му дню кровообращение нарушается. Ограничивающий слой клеток хозяина увеличивается. Появляются антитела. К 10-16-м суткам трансплантат отторгается.

Если повторно пересадить лоскут кожи от того же донора, иммунитет против него уже есть и трансплантат отторгается вдвое быстрее. Кожа от другого донора отторгается в те же сроки, что и в первый раз, через 10-16 дней. Это и есть доказательство, во-первых, что главный враг — иммунитет; во-вторых, в этих случаях, как и противомикробный, он специфичен.

Иммунитет стоит на страже индивидуальности. В организме могут существовать только собственные ткани со своим индивидуальным набором антигенов, со своим неповторимым узором антигенного калейдоскопа. Это и ставит преграду хирургам, когда необходимо пересадить пострадавшему человеку кожу, костный мозг, почку или заменить любой поврежденный или больной орган. Армия иммунитета не позволяет сделать этого. Принцип: "Индивидуальность превыше всего; все чуждое — чуждо!" — для нее непререкаем.

Теперь вы понимаете, почему иммунитет, спасающий нас от смерти в борьбе с микробами, становится в других случаях нашим врагом. Конечно, относительным. Скажем мягче: иммунитет в некоторых случаях мешает. Иммунитет следит за постоянством внутренней среды, иммунитет бдительно хранит биологическую индивидуальность организма. Не считать же его врагом за то, что иногда он слепо продолжает делать свое дело, когда нам не нужно. Все же он нам приносит больше пользы.

Так что иммунитет не враг, но в иных случаях лучше бы его не было.

Как только в организм попадают клетки или ткани, отличающиеся хотя бы одним антигеном, начинают вырабатываться антитела. Лимфоциты набрасываются на чуждую им ткань и обрекают ее на гибель.

Если хирург попытается пересадить раненому или обожженному кожу другого человека, чужую кожу, она будет отторгнута, как бы искусно он ее ни пришил. Если врач попробует пересадить какой-нибудь внутренний орган или его часть и этой части некуда будет отторгаться, она обязательно рассосется. Фагоциты съедят ее по маленьким кусочкам, медленно, неумолимо. Даже кость, если она инородна, рассосется, то есть будет уничтожена микроскопическими клетками-пожирателями.

Хирургия, достигшая необыкновенного мастерства, остановилась перед своей самой заветной мечтой: не ограничиваться только удалением больного органа, но и научиться заменять его здоровым. Иммунологическая армия воздвигла перед этой мечтой барьер несовместимости тканей. Мастерство хирургов в наше время достаточно велико, их не пугают технические трудности пересадки чужих рук, ног, почек, легких, сердец. И в то же время даже самая простая операция — пересадка костного мозга — невозможна в случае несовместимости донора и реципиента.

Институт Дирка Ван Беккума, расположенный в Райсвайке, маленьком городке близ Гааги, разрабатывает сложнейшую проблему пересадки костного мозга для лечения лучевой болезни, заболеваний крови и врожденных дефектов иммунной системы. Поэтому несовместимость тканей при трансплантациях их главная проблема. Казалось бы, нет ничего проще операции по пересадке костного мозга. Это не почка, не сердце и даже не кожа. Ничего не надо разрезать, ничего не надо шить. Всего лишь два укола специальными шприцами. Первый укол донору, чтобы насосать из его подвздошной кости костномозговые клетки, второй укол реципиенту — для введения клеток в вену локтевого сгиба. И все. Абсолютно просто.

И тем не менее пересадка костного мозга — одна из самых сложных проблем трансплантации. Костный мозг в отличие от многих других органов содержит большое количество лимфоидных клеток. А они, как все клетки иммунной системы, признают приказы только собственных генов. Когда эти клетки попадают в чужой организм, они сразу начинают развивать иммунную реакцию против него. Он для них чужд, и лимфоциты активируются, размножаются и начинают "грызть" нового хозяина изнутри. Это явление так и называется: "реакция трансплантат — против хозяина".

Когда врач пересаживает почку, у него одна забота: подавить иммунитет больного, чтобы организм ее не отторг. Когда пересаживается костный мозг, появляется еще и вторая забота, чтобы пересаженные клетки не убили больного. Это происходит в случаях несовместимого костного мозга. Но на практике он почти всегда несовместим. Идеально подходящий донор, совместимый по всем многочисленным антигенам, событие очень редкое. Вероятность найти такого донора, по подсчетам разных ученых, равна от 1:7000 до 1:20000.

Летом 1969 года произошел интересный разговор. В тот вечер мы с Беккумом пошли из Райсвайка в Делфт пешком. Вечер был не простой. Только что транслировали высадку экипажа "Аполлона-11" на Луну. Буэз Олдрин опустился по лесенке прилунившегося модуля и ступил на поверхность Луны. Отнес и установил подальше от аппарата приборы.

Под впечатлением всего этого возникло ощущение ничтожности наших успехов в области иммунологии вообще и в проблеме трансплантации костного мозга в частности. Заговорили о том, как сильно отстала медицина от техники. Потом решили, что это отставание условно. Человечество благодаря медицине избавилось от большинства инфекционных заболеваний, средняя продолжительность жизни людей увеличилась за последнее столетие с 40 до 70 лет.

Правда, за это же время благодаря успехам техники люди научились ездить на автомобилях, летать на самолетах. А теперь ходят по Луне.

И все-таки дело не в отставании, а в сложности проблем пересадки органов и тканей. Ван Беккум остановился, посмотрел на воду канала, вдоль которого мы шли, а потом сказал: "Если человечество ходит по Луне, но не умеет пересаживать костный мозг, значит, ходить по Луне легче, чем пересаживать костный мозг, иначе оно давно бы решило эту проблему".

Удивительно, насколько точно выразился Ван Беккум. При всей кажущейся несравнимости двух задач: с одной стороны — грандиозная проблема высадки на Луну (!), а с другой — всего лишь преодоление несовместимости тканей при пересадках, — эта вторая задача для человечества труднее. Ее решение принесет избавление от многих заболеваний крови, включая лейкоз — рак крови, от лучевой болезни, расстройств иммунитета. Пересадка любых органов станет обычной хирургической процедурой.

Закономерности наследования групп крови

И тогда иммунологи смогут выгравировать не поддающуюся коррозии пластину с гордыми словами, увековечивающими крупнейшее достижение человечества. Пластину вроде той, которую оставил на Луне экипаж "Аполлона-11":

"Здесь люди с планеты Земля впервые ступили на Луну. Июль 1969. Мы пришли с миром для всего человечества".

Уровень нынешней хирургии позволяет пересадить человеку любой орган в любом месте. Для хирургов сейчас нет недоступных мест. Все дело в том, что результаты пришивания совсем не зависят от уровня хирургии и классности хирурга. Беда в том, что ничто чужое не может прижить из-за антигенных различий. Иммунологическая армия не изменяет своему принципу: не дает возможности прижить чужому органу, костному мозгу или коже.

Все чужое — чуждо!

Отторжение происходит всегда, если только пересаженный орган не взят от близнеца, причем не от всякого близнеца, а от однояйцевого.

Однояйцевыми близнецами называются такие, которые развиваются от одной яйцеклетки. Они во всем похожи друг на друга как две капли воды. Есть ведь близнецы, которые мало похожи друг на друга. Есть и близнецы разных полов — это братья или сестры из разных яйцеклеток. Это близнецы разнояйцевые.

Сходство однояйцевых близнецов бывает столь велико, что даже родители не всегда различают своих детей-двойняшек. Точно так же и иммунологическая армия каждого из близнецов "путается", но не в самих близнецах, а в антигенном составе их тканей, который идентичен как две капли воды. Армия иммунитета каждого из близнецов принимает ткани другого за свои, не вырабатывает против них антител и не пытается отторгать.

Впрочем, это не совсем так. У них просто одна ткань. Хоть люди и разные, но ткань у них одна.

Одна оплодотворенная клетка. Клетка начинает развиваться и делится сначала на две клетки. Потом на 4,8 и так далее в геометрической прогрессии. В какой-то момент, в самом начале, допустим, на стадии 8 клеток, весь этот конгломерат поделился, и две половины по 4 клетки продолжили свое развитие самостоятельно. Дальше — дифференциация тканей, затем образование органов. Получилось два плода. Затем — два ребенка.

А ткань у них одна. Из одной клетки. Одни и те же гены. Одни и те же антигены. Поэтому естественно, что пересадка от одного однояйцевого близнеца к другому должна быть успешна. Иммунитет не станет считать трансплантат чужим. Иммунитет будет молчать. В настоящее время известны уже сотни случаев успешной пересадки от одного близнеца к другому кожи, почек, костного мозга. Органы приживают и нормально работают.

К сожалению, далеко не все люди имеют братьев или сестер-близнецов. И не все близнецы однояйцевые. А это значит, что успех пересадок от человека к человеку — исключение из общего правила: "Пересаженные органы обречены на гибель".

Медицинский Уотергейт

Неоднократно у экспериментаторов возникал вопрос. Нельзя ли пересаживаемую ткань, скажем кожу, отмыть от антигенов или как-нибудь так обработать, чтобы антигены нейтрализовались, растворились, исчезли? При этом клетки должны остаться жизнеспособными. Иначе вся ткань погибнет и не будет функционировать.

Вся совокупность научных знаний вынуждала отвечать на этот вопрос 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 да еще в сложной ткани или органе мы пока не умеем

Тем не менее до самого последнего времени 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.

Никакие аргументы не могли остановить этих энтузиастов. Они не хотели ждать, когда генная инженерия научится изменять наборы генов 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 предложений, 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 приживает, 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 бы 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 приживали 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 тайме" 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.

Киллер — значит убийца

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. Главное средство — это возникающие в тимусе Т-лимфоциты. Они исполнители 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 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. На те самые антигены, о которых уже было рассказано и которые называются трансплантационными, то есть антигенами совместимости. Такие лимфоциты получили название сенсибилизированных, имеющих повышенную чувствительность к определенным антигенам. Накапливаются сенсибилизированные лимфоциты после воздействия на организм трансплантационных антигенов. Например, если человеку А пересадить кусочек кожи от Б, то среди лимфоцитов А накопится большее количество сенсибилизированных в отношении антигенов Б-клеток.

В 1960 году в США были опубликованы две научные работы. Автором первой был Андре Гоуаертс, авторами второй — Розенау и Генри 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 присоединяются к ней. Так прочно, что его клеточная стенка в месте соприкосновения разрывается. Губительные для мишени вещества выходят наружу и разрушают ее. Вещества эти относятся к категории токсинов или ферментов, растворяющих клеточные мембраны. Таинственную, но очень важную роль играют ионы кальция. В их присутствии лимфоциты-убийцы особенно эффективно пробивают клеточную стенку клеток-мишеней. Если один лимфоцит не сможет разрушить мишень, подойдут два, три, четыре, десять, сто.

Самовоспроизводство киллеров

Вот ситуация. Тимус день и ночь продуцирует Т-лимфоциты. Среди множества этих клеток есть все возможные варианты для узнавания всевозможных чужеродных пришельцев. Для узнавания всевозможных клеток-мишеней. Каждый вариант, или, как принято говорить в иммунологии, каждый клон, узнает определенную мишень. Один клон — одну, другой — другую, третий — третью. Десятки тысяч специализированных клонов. Но представителей каждого клона не так уж много. И если все они набросятся на соответствующие им клетки-мишени, начнут их убивать и гибнуть сами, тимус не справится с работой. Он ведь вырабатывает не один этот, прицельный, клон, а все. Для всех возможных фронтов. Следовательно каждый клон, столкнувшись со своей мишенью, должен уметь увеличить свою численность. Должен сам уметь воспроизводить себя. Это и есть еще одно средство достижения цели: уничтожение чужого, уничтожение "не я".

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 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 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, 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... Всегда. 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.

Аллогенная ингибиция, или атмосфера враждебности

Казалось бы, пока не накопятся лимфоциты-убийцы, пересаженные в организм клетки должны нормально жить и функционировать. Однако это не совсем так. Чужеродным пришельцам плохо живется уже только от того, что рядом не свои, а чужие. Действительно, пока не разовьются иммунные реакции отторжения, им не угрожает активное убийство. Но жить им 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 Джордж Снелл заметил 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, сам их 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 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 В);

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 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. 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. 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 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 приживает, 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.

Больше 10 лет механизмы феномена сингенного предпочтения оставались совершенно непонятны. Конечно, не все понято и теперь. Но кое-что к середине 70-х годов прояснилось благодаря работам Густава Кудковича.

Оказалось, что создаваемая лимфоцитами атмосфера враждебности представляет собой особый вариант иммунного ответа. Просто Снелл и последующие исследователи не знали, что есть такие антигены, которые не проявляются на клетках гибридов, но проявляются на клетках родителей. Для этого необходимо функционирование двух тождественных генов (двух одинаковых аллелей, как говорят генетики). А у гибридов генные пары различны, они составлены двумя разными аллелями.

Кудкович такие антитела костного мозга назвал Hh, то есть гистосовместимость гемопоетическая — антигены тканевой совместимости кроветворных тканей. Трансплантационная иммунология обогатилась открытием иммунологической реакции против особых антигенов, проявляющихся только в гомозиготной ситуации, то есть когда оба аллеля генов, их контролирующих, идентичны.

Лимфоциты "бьют в корень"

Один из очень демонстративных эффектов убивающего действия лимфоцитов на чужеродные клетки обнаружен в Институте биофизики в Москве. В главе "Диктатура лимфоцита" об этом вкратце было сказано. Но обнаружение заслуживает того, чтобы о нем рассказать подробнее.

В 1965 году 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.

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.

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, которые 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.

Вы помните, стволовыми называются клетки, от которых зависит жизнь всей ткани, например селезенки или костного мозга. Это из них получаются все остальные клетки. Потому их 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 20 стволовых клеток, в другой — 15. Значит, в смеси должно быть 35. А насчитали только 12 штук. Значит, более 60 процентов исчезли. Исчезли стволовые клетки. Так вот на кого обрушиваются удары иммунных лимфоцитов! Они "бьют в корень".

Лимфоциты '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 неиммунные? 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, мнактивируют 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 она уже обречена, ее "корни" подрублены в первые же дни.

Нобелевская премия 1980 года

Нобелевская премия 1980 года по медицине присуждена двум американским исследователям — Снеллу, Бенацеррафу и французскому исследователю Доссе за выдающиеся работы в области иммуногенетики. До того как все трое стали ведущими специалистами этой отрасли, они представляли три разные дисциплины: генетику мыши (Снелл), клиническую иммуногематологию (Доссе) и экспериментальную иммунологию (Бенацерраф). Генетик, врач и иммунолог — это как бы олицетворение многогранной значимости открытий в области иммуногенетики, открытий, имеющих первостепенное значение для пересадки органов и тканей для биологии в целом, для теоретической иммунологии и для практической медицины. Снелл, Доссе и Бенацерраф заложили фундамент и в наибольшей мере обеспечили построение самого здания современной иммуногенетики и генетики иммунного ответа. За это им присуждена Нобелевская премия.

Джорджу Снеллу исполнилось 80 лет. Он родился 19 декабря 1903 года в Бредфорде (Массачусетс, США). Степень бакалавра наук получил в колледже Дартмунта, а степень доктора медицины — в Гарвардском университете (1930). С 1935 по 1969 год работал в Джексоновской лаборатории в Бар-Харбосе. В настоящее время он заслуженный профессор этой лаборатории в отставке.

Суть сформулированных Снеллом законов (с современной точки зрения) удивительно проста: достаточно самых незначительных генетических различий между донором пересаживаемой ткани и реципиентом, чтобы произошло отторжение чужеродного материала. Снелл также завершил обобщение, согласно которому первопричиной реакции несовместимости является группа генов, локализованных в так называемых Н-системах у мышей (от английского histocompatibiliti — тканевая совместимость, гистосовместимость).

Среди этих генетических систем (всего их около 14) имеется одна, с условным обозначением Н-2, ведущая в конфликте отторжения чужеродной ткани. Детальное изучение этой системы вскрыло ее крайне сложную генетическую организацию. Достаточно сказать, что в Н-2 системе находится около 500 генов. Некоторые из них контролируют не только приживление или отторжение ткани, но, как узнали позже, регулируют самые разнообразные иммунные реакции защиты.

Серия исследований по основной системе гистосовместимости у мышей явилась предтечей поиска аналогичной системы у человека. Связано это было в первую очередь с необходимостью разработки иммуногенетических принципов трансплантации человеческого материала от индивидуума к индивидууму.

Через 10 лет после Снелла, в 1958 году Доссе написал в своей статье: "Изучение около 20 иммунных антилейкоцитарных сывороток больных, подвергавшихся многочисленным переливаниям крови, проведенное с помощью 12 разновидностей лейкоцитов, показало, что 4 разновидности лейкоцитов реагировали аналогичным образом с 5 сыворотками. Это, по-видимому, дает основание считать, что данные разновидности лейкоцитов были лишены антигена, присущего остальным лейкоцитам. В настоящее время мы проводим изучение этого антигена. Он имеется примерно у 60 процентов обследованных жителей Франции. Наследование его совершается по обычным правилам. Наконец, одной больной, лейкоциты которой не содержали данного антигена, переливали кровь исключительно от донора, в лейкоцитах которого имелся антиген. В результате у больной образовались антитела, не действовавшие на лейкоциты, лишенные указанного антигена; таким образом, удалось получить чистые антитела анти-Мак".

Это скромное описание представляет собой открытие первого антигена и, следовательно, гена главной системы гистосовместимости человека.

Жан Доссе родился 19 октября 1916 года в Тулузе. После окончания лицея Мишле в Вовере учился на медицинском факультете Парижского университета. С 1937 по 1959 год был врачом в различных клиниках Парижа, а с 1963 года работает в Иммунологическом институте университетской клиники Сан-Луи в Париже, Ему принадлежат пионерские работы по трансплантации во Франции. Доссе был первым президентом Французского общества трансплантологов, он действительный и почетный член многих научных обществ и академий. Сейчас он президент Французского иммунологического общества.

В 1958 году Доссе, изучая сыворотки от пациентов, которым неоднократно переливали чужую кровь, установил, что подобные сыворотки обладают способностью выявлять чужеродные вещества (антигены) на лейкоцитах некоторых произвольно взятых людей. Подобный прием поиска антигенных различий не нов. Он лежал в основе выявления антигенов групп крови у человека. Однако заслуга Доссе в том, что он первый обнаружил новую систему антигенов, связанных с лейкоцитами, установил ее генетическое разнообразие и определил доминирующее участие генов этой системы в развитии конфликта несовместимости при трансплантациях. В последующем лейкоцитарные антигены были объединены в единую систему и названы HLA (от английского Human-Leykocytes-Antigens).

Детальная разработка генетических карт HLA послужила основой для подбора доноров и реципиентов, что позволило установить степень антигенной общности между ними, и, таким образом, стала возможной пересадка органов и тканей. В последующем в работу включились десятки ученых Англии, США, Голландии, Советского Союза.

Сегодня система HLA изучена почти так же полно, как Н-2 система мышей. Она широко используется для решения вопросов популяционной генетики, при подборе доноров для пересадки почек, костного мозга и других тканей. Установлены связи конкретных антигенов комплекса HLA с определенными болезнями.

Но все-таки лоцманом в этой проблеме остается мышиный Н-2 комплекс. Выяснилось, что система HLA — аналог Н-2 системы мышей. Сходство между двумя, системами касается как генетической организации, так и разнообразия контролируемых ими антигенных и иммунологических функций. Следует подчеркнуть, что этот факт имеет принципиальное значение. Он служит мостом между экспериментальной и клинической трансплантологией, дает в руки исследователей "мышиную модель" для изучения генетики, биохимии и физиологии явлений несовместимости — основу практического использования лабораторных данных.

В 1972 году Бенацерраф совместно с Мак-Девидом опубликовал статью под названием "Гены иммунного ответа, сцепленные с системой гистосовместимости". Главным выводом этой публикации, в которой проанализированы собственные и литературные данные, был вывод о том, что идентифицирован новый класс генов, который контролирует формирование иммунного ответа.

"В течение последних трех лет интенсивное изучение иммунного ответа мышей, несущих известные рекомбинантные аллели Н-2 по отношению к разветвленным антигенам (Т, G)-A-L, (H-G)-A-L и (Ф, G)-A-L, которые находятся под контролем I_R-I гена или генов, показало, что I_R-L локус находится в середине Н-2 региона, располагаясь справа от локуса Ss и слева от К области".

Барух Бенацерраф родился 19 октября 1920 года в Каракасе (Венесуэла). Закончил лицей Янсона, а затем учился в Колумбии. В 1939 году переехал в США. С 1970 года профессор патологии медицинского факультета Гарвардского университета (Бостон, Масачусетс). В июле 1980 года избран президентом Международного союза иммунологических обществ.

Начиная с конца 60-х годов появляется серия работ Бенацеррафа и его сотрудников по генетическому контролю силы иммунного ответа. Тот факт, что сила иммунной реакции на чужеродный материал есть генетически обусловленное свойство, был известен ранее. Однако в 40-50-х годах не было возможности провести детальный генетический анализ этого явления, так как не было адекватных экспериментальных моделей.

К началу 60-х годов иммунологи уже имели в своем распоряжении (заметим, усилиями Снелла и большой группы генетиков, связанных с ним) значительное количество чистых линий животных (мышей, морских свинок, кроликов). Более того — к этому времени иммунохимики синтезировали белковые антигены с ограниченным спектром специфичности. Подобные немаловажные экспериментальные достижения позволили исследователям в строго контролируемых условиях следить за конкретным геном, обеспечивающим регуляцию иммунного ответа на определенный антиген.

Выяснилось, что гены иммунного ответа локализованы в пределах главной системы гистосовместимости. Каждая особь имеет уникальный набор генов. Этот факт имеет принципиальное значение, так как позволяет заключить, что сила иммунного ответа на бактериальный, вирусный или трансплантационный антиген не является некоторым общим свойством всех людей или животных какого-либо вида. Напротив, сила иммунного ответа всегда конкретна — на определенный антиген определенный индивидуум отвечает определенной иммунной реакцией. Из этого следует практически важный вывод: в зависимости от исходной иммунной реактивности к вакцине применять такие схемы профилактической вакцинации, которые наиболее эффективны для данного индивидуума.

В последующем как Бенацеррафу с сотрудниками, так и большой армии иммунологов и иммуногенетиков удалось выяснить функциональную уникальность Н-2 и HLA-систем в развитии иммунной реакции. Именно гены этих систем "дирижируют" иммунологической ситуацией в организме, связано ли это с реакцией отторжения чужеродного трансплантируемого материала, с развитием аутоиммунных расстройств, созданием эффективной вакцинации, возникновением раковой патологии иммунодефицитным состоянием.

Хромосомный регион, в котором картированы гены иммунного ответа, был назван в последующем I областью главного комплекса гистосовместимости. К 1975 году были обнаружены антигенные молекулы — 1а антигены, кодируемые генами I области. Показан I контроль взаимодействия макрофагов и Т-лимфоцитов, или Т- и Б-лимфоцитов, а без этих клеточных взаимодействий не развивается иммунный ответ. К 1977 году было показано, что функциональная активность различных классов Т-лимфоцитов кодируется различными генами главного комплекса гистосовместимости. Цитолитические Т-клетки реагируют на ранее известные Н-2 антигены — SD антигены. Функция Т-помощников и Т-эффекторов гиперчувствительности замедленного типа связана с продуктами, кодируемыми I областью. I область оказалась сложной и включает в себя 5 субобластей: А, В, J, E, С.

В самые последние годы было установлено, что узнавание чужеродных субстанций осуществляется Т-лимфоцитами только в том случае, если эти субстанции вступают в комплекс с антигенами гистосовместимости или с 1а молекулами. Последнее обосновано Бенацеррафом.

Конечно, все эти достижения связаны с именами десятков или даже сотен исследователей. Однако основополагающие факты и обобщения сделаны Снеллом, Доссе и Бенацеррафом. Значение современной иммуногенетики для биологии и медицины трудно переоценить. В рамках этой отрасли знаний находится решение таких проблем, как пересадка органов и тканей, разработка путей лечения аутоиммунных болезней, иммунотерапии и иммунопрофилактики рака, разработка новых принципов создания вакцин против еще не побежденных инфекций.