1. Гнусные секретики

Какова цена великого поступка? В 2008 году состоялся эксперимент: опытным шахматистам показали игру, в которой можно победить пятью хорошо известными ходами. Но был и более яркий, нетрадиционный способ выиграть в той же игре — всего за три хода. Эксперты, когда им задали вопрос, каков самый быстрый способ победить в этой игре, обычно выбирали знакомую пятиходовку, а оптимальную трехходовку не учитывали. И лишь самые блистательные шахматисты — гроссмейстеры — видели победу в три хода; обычные опытные игроки предпочитали привычный вариант.

Это часть нашей природы — решать задачи опробованными способами. Но знание вариантов, действенных в прошлом, способно ослеплять, скрывать от нас видение, необходимое для значительных шагов вперед. Наши величайшие ученые — те, кто, невзирая на накопленный опыт, располагают свободой мыслить по-другому. В этом смысле Чарлз Джейнуэй, иммунолог из Йельского университета, был как раз одним из величайших ученых. О нем же сказано, что он был «одним из самых интересных, порядочных и вдумчивых иммунологов на планете».

Джейнуэй родился в 1943 году в Бостоне, изучал химию, а затем медицину в Гарварде. На его выбор медицины повлиял отец, выдающийся гарвардский педиатр и руководитель Бостонской детской больницы, однако Джейнуэй счел, что «хирургия обречет [его] на целую жизнь возни с однообразными процедурами», а потому переключился на фундаментальные исследования. Женился юным, однако в 1970 году, в двадцать семь, развелся с женой Сэлли, когда их ребенку был год. В результате он «много лет чувствовал себя одиноким», зато выиграл время и свободу для собственных исследований. В 1977 году пришел на факультет в Йель, где познакомился со своей будущей второй женой Ким Боттомли — та тоже была видным иммунологом.

В 1989 году Джейнуэй ломал голову над тем, что сам он назвал «гнусным секретиком» нашего понимания иммунитета. Его задача касалась вакцин и тогдашних представлений о механизме их действия. Ключевой принцип вакцинации сводится к привычному представлению о том, что с заражением, вызываемым вирусом или бактериями, иммунная система справляется гораздо действеннее, если уже сталкивалась с этими вирусом или бактериями. Таким образом, как говорит нам привычное знание, прививка дает организму возможность соприкоснуться с мертвым микробом или его безвредной разновидностью. Подталкивая иммунную систему крепить оборону против этого микроба, прививка готовит организм человека к быстрому отклику, если доведется вновь столкнуться с тем же микробом. Такой механизм действенен, потому что иммунные клетки, активируемые тем или иным микробом, размножаются и остаются в теле довольно долго — достаточно долго, чтобы уничтожить микробов, и, следовательно, если те же микробы обнаружатся в теле вновь, эти клетки будут готовы к бою. Вроде бы вот так, всего в нескольких строках, можно объяснить одну из величайших медицинских побед человечества.

Но стоит сделать всего один шаг в глубину — и выяснится, что есть в вакцинации и некоторый налет алхимии. «Гнусный секретик» состоит в том, что вакцины действуют качественно лишь при добавлении так называемых адъювантов. Адъюванты (от латинского adiuvare — «помогать») — это вещества, например гидроксид алюминия, которые, как случайно выяснилось, помогают вакцине подействовать. Вроде бы ерунда — гидроксид алюминия как-то укрепляет действенность вакцины, — но Джейнуэю эта техническая мелочь явила изъян в нашем фундаментальном понимании: никто не мог толком объяснить, почему адъюванты имеют такое свойство. Постижение механизмов прививок, несомненно, значимо — если не считать обеспечение людей чистой водой, ничто, даже антибиотики, не спасло столько жизней, сколько прививки, — и Джей- нуэй решительно настроился разобраться, почему же адъювант необходим. В ходе этих исследований он обрел совершенно новое понимание, как на самом деле работает иммунная система.

* * *

Вакцинацию как медицинскую процедуру начали применять задолго до каких бы то ни было ученых знаний о том, как этот процесс устроен. Первые описания этого спасающего жизни приема есть даже в фольклоре. Целенаправленное заражение организма с целью его защиты — прививка — применялось в Китае, Индии и некоторых африканских странах намного раньше, чем сложились формальные медицинские процедуры. Научная же история начинается с 1721 года, когда британская королевская семья встревожилась из-за эпидемии оспы, особенно обеспокоившись за здоровье своих детей. Королевские особы слыхали о деревенских традициях и заморских байках, что от болезни можно сделать прививку, но как именно эту процедуру проводить — тут возникали противоречия. Лучше ли применять жидкость из сформировавшегося волдыря? Или предпочтительнее выжать оспину вручную? Уже было хорошо известно, что оспой болеют лишь раз в жизни, а потому вопрос стоял в том, следует ли применять к человеку небольшую дозу оспы так, чтобы при этом человека не убить. Чтобы определить безопасность и действенность прививки прежде, чем применять ее к королевской семье, требовалось произвести пробу, и этой чести сочли достойными узников тюрем.

Первое увековеченное «клиническое испытание» в истории иммунологии произвели на «добровольцах», привлеченных на том основании, что они участвуют в потенциально смертоносном эксперименте — или же их ждет неизбежная казнь по судебному приговору. 9 августа 1721 года на руках и ногах шести приговоренных были произведены надрезы. В надрезы втерли пробы кожи и гноя, взятые у больного оспой. Еще одной заключенной ввели образцы кожи и гноя в нос — о неприятности этой процедуры и говорить незачем. За происходящим наблюдали двадцать пять представителей ученой элиты, в том числе и члены Королевского общества (королевский статус ему присвоили в 1662 году, однако критерии приема были по-прежнему невнятны). В полном соответствии с народным знанием, все заключенные через день-другой явили признаки оспы, а затем выздоровели. Женщина, которую прививали назально, заболела сильнее прочих, однако тоже поправилась. 6 сентября 1721 года король Георг I помиловал приговоренных добровольцев, и их выпустили на свободу. Их иммунные системы уберегли их сразу от двух казней — от эшафота и от оспы.

Через несколько месяцев, 17 апреля 1722 года, принц и принцесса Уэльские — которые через пять лет сделаются королем Георгом II и королевой Каролиной — привили двух своих дочерей. Событие осветили все газеты, что вызвало немалый интерес к прививкам (вот нам напоминание, до чего сильно высокопоставленные особы или «звезды» влияют на общественное отношение к новым научным мыслям). Тем не менее эта процедура сохраняла неоднозначность — отчасти потому, как говорили некоторые, что такое вмешательство противно Природе Бога: например, один лондонский проповедник в 1722 году вещал об «опасном и греховном деянии — прививке»; впрочем, была и другая причина: около 2 % людей после сознательного прививания оспы все-таки скончались.

Сорок восемь лет спустя двадцатиоднолетний юноша по имени Эдвард Дженнер начал свои три года учебы в лондонской больнице Св. Георга под руководством Джона Хантера, одного из выдающихся английских хирургов и анатомов. Хантер помог отточить критические способности Дженнера и воспитал в нем страсть к эксперименту, однако до дней полного расцвета своего протеже не дожил. Хантер умер в 1793 году, за три года до того, как Дженнер открыл способ обходить опасности прививки без потери благоприятного результата.

Бо´льшую часть жизни проработав сельским врачом в маленьком городке Беркли, Глостершир, Дженнер не понаслышке знал, что доярки оспой не болеют никогда. Его осенило: возможно, все дело в том, что эти женщины соприкасаются с коровьей оспой, легкой вирусной инфекцией, которую люди способны подцепить от коров, и это соприкосновение защищает доярок от оспы, а потому гной из не грозящих смертью волдырей коровьей оспы можно применять вместо гноя больных оспой — оспа человека гораздо опаснее коровьей. Эксперимент, проведенный Дженнером и сделавшийся легендарным, состоялся 14 мая 1796 года. Дженнер взял пробу гноя у доярки Сары Нелмз, заразившейся коровьей оспой от коровы по кличке Цветик, и привил этим веществом Джеймза Фиппса, восьмилетнего сына своего садовника. Затем Джеймзу ввели гной пациента, больного обычной оспой, и Джеймз не заболел.

Считается, что с этим экспериментом возникла иммунология, однако в то время Дженнер едва смог опубликовать результаты своих исследований. Королевское общество сообщило, что проведенный эксперимент — разовый, что правда, и предложило проверить его на многих других пациентах-детях, прежде чем делать подобные смелые заявления. Дженнер повторил свой опыт на других, включая и собственного одиннадцатимесячного сына, однако заново обращаться в Королевское общество не стал. Дженнер опубликовал эту работу за свой счет — в виде семидесятипятистраничной книги, набранной крупным шрифтом. Поначалу ее можно было достать лишь в двух лондонских магазинах, однако 17 сентября 1798 года книга была издана всерьез и обрела громкую славу. Понятие «вакцина» возникло через несколько лет, его предложил друг Дженнера — как описание этого открытия, от латинского слова, означающего «корова» — vacca. Оспа стала первым заболеванием, с которым управились в общемировом масштабе и полностью устранили ее к 1980 году.

Дженнер никогда не сомневался, что его работа способна привести к полному уничтожению оспы на планете, однако так и не обрел глубинного понимания, как вакцинация действует. До прозрения, посетившего Джейнуэя в 1989 году, повсеместно считалось, что присутствие микроба в организме вызывает иммунный ответ, потому что тело обучено засекать молекулы, с которыми оно прежде не сталкивалось; иными словами, иммунная система действует, откликаясь на молекулы, которыене свои — то есть, чуждые телу. Соприкоснувшись с молекулами, чуждыми телу, иммунная система готова быстро отозваться на те же самые не свои молекулы, если доведется столкнуться с ними вновь. Однако эксперименты, проведенные двумя учеными, работавшими независимо друг от друга в 1920-х го- дах (когда именно — неясно), не подпадали под такое вот простое объяснение механизма вакцинации, и Джейнуэй поэтому крепко задумался.

Эксперимент провели французский биолог Гастон Рамон и лондонский врач Александр Гленни. Оба обнаружили, что белковая молекула, вырабатываемая бактериями, вызывающими дифтерию, — дифтерийный токсин, — можно обезвредить нагреванием и малыми дозами химического формалина. Потенциально это означало, что обезвреженный токсин можно применять как вакцину от этой болезни. Но, к удивлению ученых, обезвреженный токсин, введенный животным, пробудил к жизни лишь мимолетный иммунитет. Наблюдение это в свое время сочли занятным, не более, и почти забыли о нем, однако десятилетия спустя Джейнуэй рассудил, что белок бактерии — не своя молекула, то есть не часть человеческого тела, а потому, согласно общепринятому мнению 1980-х, объяснить, почему она как вакцина не действует должным образом, не получается. Как так: гной из волдырей коровьей оспы — действенная вакцина, размышлял Джей- нуэй, а белковые молекулы, подобные дифтерийному токсину, выделенному из микробов, — нет?

Гленни был трудоголиком и при всей своей застенчивости и нелюдимости умело организовывал исследования — упорядочивал процедуры так, чтобы вместе со своими коллегами проводить множество экспериментов с большой эффективностью. Времени на тщательный статистический анализ у него не оставалось: результаты он делил на «очевидные и полезные либо сомнительные и не имеющие ценности». Такое отношение — вперед-вперед, скорей-скорей — значимый для его лаборатории фактор: так удавалось перебирать громадный объем экспериментальных условий, отыскивать способ заставить дифтерийный токсин действовать как вакцина. И вот наконец в 1926 году команда Гленни обнаружила, что, когда дифтерийный белок чистили химическими методами с применением солей алюминия, это помогало удерживать дифтерийный токсин в человеческом организме подольше — и тогда успевал развиваться иммунный отклик, однако никто не догадывался, как и почему так получается. После Гленни обнаружили и другие вещества — парафиновое масло, например, — которые помогают вакцине действовать, как помогали ей соли алюминия, и эту группу веществ назвали адъювантами. Но все равно никакого общего свойства, объясняющего их действие, установить не удалось.

В январе 1989 году Джейнуэй и его коллега-супруга, иммунолог Ким Боттомли, обсуждали, что́ происходит в организме, когда нам случается порезаться или подцепить инфекцию. Они осознали, что вот так с наскока объяснить, как начинается иммунный отклик, не выходит: что служит побудителем? По воспоминаниям Боттомли, они с мужем часто спорили о науке, сидя в машине, а потом попросту забывали о сказанном, однако в этот раз они участвовали в конференции в Стимбоут-Спрингз, Колорадо, а потому имели при себе блокноты. Тот спор застрял у Джейнуэя в уме. В последующие несколько месяцев он размышлял над тем вопросом — как начинается иммунный отклик? — а также над вопросом, как работают адъюванты, и одновременное обдумывание этих двух загадок как раз и привело его к революционной мысли.

Важная подсказка: оказалось, что особенно действенный адъювант — вещество, обычно присутствующее во внешней оболочке бактерии (крупная молекула с неуклюжим названием липополисахарид, ЛПС). А что если, рассуждал Джейнуэй, присутствие чего-то, прежде телу не присущего, — не единственный предвестник дальнейшего обязательного иммунного отклика? А ну как должно быть что-то еще — второй сигнал, — чтобы запустить иммунную реакцию, и его подает адъювант, что, в свою очередь, способно воспроизводить присутствие настоящих микробов? Так можно было бы объяснить, почему белковые молекулы, взятые у исходных микробов, не действуют как вакцина, а вот молекулы, подобные ЛПС, выделенные из внешней оболочки бактерий, — прекрасные адъюванты.

Джейнуэй впервые представил свои соображения — с большим смаком, надо сказать, — в ныне знаменитой статье «Приближаемся к асимптоте? Эволюция и революция в иммунологии», опубликованной в тезисах престижного съезда в Колд-Спринг-Харбор, Нью-Йорк, проведенного в июне 1989 года. В той статье Джейнуэй выдвинул предположение, что все изучают иммунную систему так, будто знание о ней приближается к «своего рода асимптоте, где будущие эксперименты очевидны, выполнить их технически трудно, а цель — достигать все большей точности, а не революционных подвижек в понимании». В результате эти исследования упускают нечто значимое: «громадную брешь» в нашем понимании, как именно запускается иммунный ответ. Джейнуэй предположил, что различение своего и не своего недостаточно: иммунная система должна быть способна засечь нечто угрожающее телу до того, как произойдет иммунный отклик, а значит, иммунная система, рассудил он, обязана уметь замечать красноречивые признаки настоящих микробов или зараженных клеток. Он предсказал, что у нашей иммунной системы должен существовать целый отдел, который еще предстоит определить, задача которого как раз такова, и Джейнуэй даже предсказал, каков вероятный механизм ее работы.

Как мы сами убедились и как показал Джей- нуэй, никто в то время не обращал особого внимания на то, как именно зарождается иммунный ответ, и большинство ученых (если не все) сосредоточивались на понимании другого аспекта иммунитета, связанного с прививками и вакцинацией, а именно: почему иммунная система способна отзываться на вторжение микробов быстрее и действеннее, если это происходит повторно. Было известно, что ключевые для этого процесса — два типа белых кровяных телец под названием Т- и В-лимфоциты, или же Т-клетки и В-клетки. На поверхности этих белых кровяных клеток есть чрезвычайно важная молекула-рецептор, названная без особой фантазии Т-клеточный рецептор и В-клеточный рецептор соответственно. Эти рецепторы относятся к классу биологических молекул — белков, а это длинные цепочки атомов, свертывающиеся в причудливые клубки, хорошо приспособленные для той или иной задачи, которую выполняют в живом организме. В целом, белки связывают другие молекулы или соединяются с ними, в том числе и с другими белками, и таким образом выполняют свои задачи, а форма того или иного белка определяет, с другими молекулами какого типа этот белок способен связываться, — подобно кусочкам головоломки, стыкующимся друг с другом благодаря взаимодополняющим очертаниям. Рецептор любой отдельной Т- или В-клетки имеет свою индивидуальную форму, слегка отличающую клетку от остальных, что позволяет им связываться с разными чужеродными молекулами. Молекулы-рецепторы торчат на поверхности иммунной клетки вовне и, связываясь с чем-то, чего в вашем теле до сих пор не было, «включают» иммунную клетку, и та уничтожает микроба или зараженную клетку напрямую — или же призывает на помощь другие иммунные клетки. Самое главное заключается вот в чем: активированная иммунная клетка размножается и населяет ваш организм множеством клеток, снабженных таким же полезным рецептором. Некоторые такие клетки остаются в теле надолго, благодаря чему у иммунной системы есть память на микробов и вирусы, с которыми она прежде сталкивалась, — что, конечно, и есть ключ к механизму вакцинации.

Важно и то, что рецепторы на Т- и В-клетках существуют не для связывания микробов как таковых: концы у этих рецепторов формируются произвольно, что позволяет им связывать самые разнообразные молекулы. То, как тело обеспечивает связывание исключительно микробов и вирусов, — одно из величайших чудес иммунной системы и устроено оно вот как. Любая Т- или В-клетка отращивает себе рецептор, пока развивается в костном мозге. Перетасовка генов по мере развития клетки наделяет каждую клетку уникально очерченным рецептором. Однако, прежде чем попасть в кровяное русло, каждая отдельная Т- или В-клетка проходит проверку — способен ли ее рецептор связывать здоровые клетки. Если способен, тогда эта конкретная Т- или В-клетка подлежит уничтожению, поскольку иметь такую иммунную клетку в организме опасно. Таким образом защищать наш организм допускаются лишь Т- и В-клетки, не способные атаковать здоровые клетки; и по той же логике, если рецептор Т- или В-клетки способен связаться с чем бы то ни было, оно обязано быть молекулой, которой прежде в нашем теле не бывало. Формально выражаясь, так иммунная система отличает свое — составляющие вашего тела — от чужого, то есть того, что не часть вас.

Джейнуэй как раз и разглядел, что все не так просто. В частности, он предсказал существование рецепторов (он назвал их образ-распознающими), которые не формируются случайно и затем отсеиваются, а имеют неизменные очертания, благодаря которым эти рецепторы способны соединяться с конкретными микробами или зараженными клетками (точнее, с молекулярными последовательностями, которые есть только у микробов или у больных клеток). Поскольку такой способ определения микробов иммунными клетками представился Джейнуэю гораздо более простым, чем сложный процесс производства иммунных клеток с рецепторами, имеющими какую попало форму, а затем уничтожения тех, что способны противодействовать здоровым клеткам, ученый предположил, что рецепторы с неизменными очертаниями, вероятно, развились в первую очередь чтобы защищать организм от болезни, и лишь позже, когда жизнь на Земле усложнилась, развилась более затейливая иммунная система, в которой возникли Т- и В-клетки.

Более простая система из образ-распознающих рецепторов фиксированной формы, которую предвидел Джейнуэй, образует часть так называемого врожденного иммунитета — в отличие от другой стороны нашей иммунной защиты, которая существует за счет памяти о пережитых инфекциях: это приобретенный иммунитет. Понятие «врожденный иммунитет» уже было в употреблении до Джей- нуэя — им описывали быстродействующие механизмы защиты, обеспечиваемые кожей, слизью и мгновенными действиями иммунных клеток, устремляющихся к порезу или ране, однако в учебниках этому предмету уделяли всего несколько страниц, в том числе — и в учебнике-бестселлере авторства самого Джейнуэя. Революционными мысли Джейнуэя оказались в том, что он, по сути, предложил новую миссию иммунной системы. До Джейнуэя raison d’être иммунной системы сводили к отклику на то, чего прежде в теле не было. Однако Джейнуэй объявил, что иммунная система обязана откликаться на то, чего прежде в теле не было — и оно должно быть микробное или вирусное.

Теперь уже, задним числом, понятно вот что: необходимо, чтобы иммунная система не просто откликалась на то, чего в теле прежде не было. Пища, безвредные кишечные бактерии или пыль в воздухе — не часть человеческого тела, но никакой угрозы не представляют и не должны вызывать действие иммунной системы. Но, как сказал в 1930 году Джордж Бернард Шоу, «наука неспособна решить одну задачу, не поставив при этом еще десять». Даже если оставить в стороне самую крупную неувязку, с которой столкнулись соображения Джейнуэя, — недостаток экспериментальных данных в поддержку этих соображений, — имелась и теоретическая нестыковка: микробы и вирусы стремительно размножаются. Скорость их размножения не умещается в голове. Одна-единственная зараженная вирусом человеческая клетка способна произвести сотню новых вирусных частиц. Это означает, что всего три экземпляра вируса, пройдя четыре цикла воспроизведения — примерно за несколько дней, — приведут к 300 миллиардам новых вирусных частиц. И так дело обстоит не только с вирусами: в оптимальных условиях бактерии делятся каждые двадцать минут, то есть одна бактерия способна произвести пять миллиардов триллионов (5 × 1021) бактерий всего за день — примерно столько звезд во Вселенной. На практике микробы в человеческом теле в таких масштабах размножаться неспособны, потому что для этого потребовался бы неограниченный объем ресурса, но тем не менее популяция микробов стремительно достигает громадных размеров — гораздо быстрее, чем мы со своими двумя жалкими отпрысками в расчете на семейную пару, за целую жизнь. Это подводит нас к ключевой трудности, возникающей в связи с соображениями Джейнуэя: всякий раз, когда микроб размножается, у него в генах происходят случайные перемены — мутации, — и из-за них микроб с немалой вероятностью или даже неизбежно теряет молекулярные характеристики, замеченные нашей иммунной системой. Иными словами, в целой популяции вирусов или бактерий некоторые чисто случайно — потому что их очень много — окажутся с генетическими отличиями, из-за которых изменится та часть микроба, с которой образ-распознающий рецептор должен связываться. Микробы, у которых нет «молекулярного образа», избегут распознания иммунной системой и бодро размножатся.

Джейнуэй это понимал и предположил, что «распознаваемый образ должен быть результатом комплексного исключительного [процесса] внутри микроорганизма». Иначе говоря, узнаваемая структура микроба должна быть чем-то настолько исключительно важным для его жизнедеятельности, что изменить ее было бы столь же исключительно трудно — если вообще возможно. У Джейнуэя были данные о том, что у микробов такие особенности есть — и насущно необходимые для их выживания, и уязвимые для атаки: пенициллин действует как раз благодаря этому. Когда бактерия делится, ей нужно выстроить клеточную стенку, облекающую две дочерние клетки. Вот что важно: процесс этот настолько сложный, что бактерия не запросто способна его изменить. Пенициллин действует, вмешиваясь на последней стадии этого процесса. В результате нет такой простой генетической мутации, какая позволила бы бактерии увернуться от действия пенициллина. Да, бактерия способна стать стойкой к антибиотику, выстраивая клеточную стенку совершенно иначе, но это непросто, а потому пенициллин остается действенным против громадного диапазона микробов: он связывается с белковыми молекулами бактерий, занятыми в жизненно важном и сложном процессе.

Один ученый вспоминает: Джейнуэй, представляя свою работу, аудиторию «заинтересовал, но не убедил». Другой рассказывает, что «сообщество не было готово к соображениям Чарли». Стоя перед многими величайшими в мире иммунологами, Джейнуэй набрался уверенности и заявил, что все упускают неимоверно важное в том, как работает иммунная система, хотя, по его собственным словам, «экспериментального подтверждения… не имеется». Попросту говоря, в то время никто не мог определить, революционны ли мысли Джейнуэя или же это причудливый вздор.

О статье Джейнуэя почти забыли — в последующие семь лет в других статьях на нее почти не ссылались. Но одного человека — в 4500 миль от Джейнуэя — она затронула, и вопреки всему этот человек вернул затеи Джейнуэя из небытия. Осенью 1992 года аспирант Московского государственного университета Руслан Меджитов прочитал статью Джейнуэя, и та переменила Меджитову жизнь.

* * *

Меджитов родился в Ташкенте, Узбекистан, и в ту пору, работая над кандидатской диссерта- цией в Москве, изучал эволюцию молекул, позволившую им устанавливать связи друг с другом, — и тут прочел статью Джейнуэя. Советский Союз распался, научные исследования в стране оказались под угрозой; Меджитов вспоминает те годы как «время полного хаоса, и никакого финансирования». В результате он не мог получить практического опыта работы в лаборатории и вынужден был посвящать время размышлениям и чтению, а доступны ему были только старые учебники, но Меджитову казалось, что они лишь сбивают его с толку. Учащихся в библиотеку, где хранилась копия статьи Джейнуэя, не допускали, но Меджитов на личном обаянии все же туда пробился. Копаясь на полках, он наткнулся на статью Джейнуэя, и логика этого материала тут же захватила его. «Бывают такие моменты — когда лампочка вспыхивает… я нутром чувствовал… казалось, будто статья все объясняет», — вспоминает Меджитов. Половину своей месячной стипендии он потратил на ксерокопирование тех бумаг.

Взбудораженный, он рвался обсуждать находку — принялся писать Джейнуэю электронные письма. Для этого нужно было просить разрешение воспользоваться факультетским электронным адресом, у которого было ограничение в триста слов в день — из-за стоимости этой услуги. Меджитов вспоминает, как пришлось сохранить сообщение Джейнуэю на дискету, а следом передать ее заведующему единственным на весь университет компьютером, у которого был выход в Интернет. Любой возможный ответ тоже скопировали бы на дискету и вернули Меджитову.

Джейнуэй гордился своими соображениями о врожденном иммунитете и расстраивался, что маститые иммунологи пренебрегают этим видением, а потому электронные письма от аспиранта из Москвы, желавшего поговорить на эту тему, воодушевили Джейнуэя. В конце концов Меджитов спросил, можно ли ему поработать в лаборатории Джейнуэя в Йеле. Джейнуэй обсудил это с женой, однако та отнеслась скептически. Меджитов же тем временем выиграл исследовательскую стипендию на три месяца в Калифорнийском университете в Сан- Диего. Одолжил денег на перелет у двоюродного брата и в 1993 году принялся за работу: написал программу, которая бы распознавала и упорядочивала генетический код, — в то время это была новая область исследований. Самое главное — он вел семинар по своим исследованиям, на ломаном английском, а на этот семинар ходил президент Американского общества иммунологии — Ричард Даттон.

Даттон был поражен. Меджитов рассказал ему, что его работа по стипендии скоро заканчивается, и что он состоит в переписке с Джейнуэем — и мечтал бы работать с ним. Даттон оставил Джейнуэю сообщение на автоответчике — сказал, что Меджитов кажется ему хорошим ученым. Наутро Меджитов получил электронное письмо от Джейнуэя с предложением работы.

Второго января 1994 года Меджитов наконец познакомился с Джейнуэем очно. Оба — масштабные мыслители, страстно увлеченные своими идеями; так начались партнерство и дружба на всю жизнь. Ключевую непосредственную задачу этот тандем поставил себе такую: выяснить, действительно ли иммунные клетки человека наделены «образ-распознающими рецепторами», способными засекать характерные особенности микробов. Одного примера им бы хватило, но задача стояла колоссальная, а недостаток практического опыта у Меджитова работал против них. Как писал Роальд Даль в последней своей книге для детей, «следи, блестя глазами, за всем миром вокруг, потому что величайшие тайны всегда скрыты в самых неожиданных местах». Так вышло и у Меджитова: источник его успеха оказался неожиданным — насекомые.

Как и нам, насекомым угрожают микробы — бактерии и грибковые, и все же, как заметил в середине 1960-х годов ученый Пьер Жоли, насекомые вроде бы совсем не страдают от оппортунистических инфекций. Работая в Страсбурге, Жоли обнаружил, что так оно и есть, даже если пересаживать органы от одного насекомого к другому, из чего сделал вывод, что у них должна быть некая особенно мощная иммунная защита. В лаборатории у Жоли трудился двадцатитрехлетний аспирант по имени Жюль Офман, увлеченный исследованиями насекомых, потому что отец его был энтомологом. Офман взялся разобраться, как действует иммунная система этих существ, — этим уже занимался Жоли, — и начал с кузнечиков.

Когда в 1978 году Жоли ушел на покой, Офман, тогда уже тридцатишестилетний, возглавил лабораторию. Со временем Офман переключил внимание своей команды с кузнечиков на крошечную мушку — дрозофилу, которая питается плодами и плодится на них. Плодовые мушки стали подопытнымиорганизмами в начале ХХ века, потому что их легко содержать, у них простая диета — плодовые очистки, — и короткий жизненный цикл длиной в две недели. Впоследствии они сыграли громадную роль в биомедицинских исследованиях, и благодаря им сделано по крайней мере пять открытий, удостоенных Нобелевской премии. Однако для Офмана практической причиной переключения на плодовых мушек стало то, что у половины его команды открылась аллергия на кузнечиков. Жена Офмана Даниэль, его аспирантка, страдала особенно сильно.

Группа Офмана вводила бактерии плодовым мушкам и затем периодически делала им анализ крови — проверяла способность мушиного организма устранять другие бактерии. Как только у крови мушек проявлялось антибактериальное действие, это означало, что иммунный отклик состоялся. Далее его команда взялась искать ответ на два ключевых вопроса. Первый: какие разновидности молекул наделяют мушиную кровь способностью убивать микробов? Второй: какие гены управляют иммунным ответом мушки? На первый вопрос, как выяснилось, ответить довольно просто. У шелкопряда были обнаружены молекулы особой разновидности (короткие фрагменты белка, именуемые пептидами), обладающие антибактериальным действием, и группа Офмана нашла похожие молекулы и у мушек — слегка отличавшиеся молекулы, способные уничтожать различных микробов. У 100 000 мушек, например, Офман с коллегами смог выделить пептид, при помощи которого мушки справляются с грибками (ныне это можно было бы сделать, задействовав всего пару десятков особей).

Как выяснилось, для ответа на второй вопрос — какие гены значимы для иммунного отклика мушки, — выбор именно плодовой мушки как предмета исследования оказался решающим: устройство гена этого насекомого уже было изу- чено в других лабораториях, по всевозможным другим причинам. Эта отдельная от них работа дала команде Офмана необходимые подсказки. Первая подсказка: ген насекомых под названием Тoll — от немецкого слова, означающего «здоровский, замечательный», — необходимый для развития эмбриона плодовой мушки, оказался похожим на человеческий ген (рецептор интерлейкина-1, IL-1), а о его роли в иммунитете уже было известно. К тому же, как тогда выяснилось, некоторые гены, имеющиеся и у мушек, и у человека (их называют транскрипционными факторами NF-κB), важны для иммунных ответов человеческого организма. Воодушевленные этими недавними открытиями, Офман и его коллеги взялись проверять, возникнут ли у мушек трудности в борьбе с инфекциями, если отключить у них определенные гены. Решающие эксперименты провел Бруно Леметр, влившийся в команду Офмана в ноябре 1992 года. В серии экспериментов, состоявшихся в 1993–1995 годах, он обнаружил, что способность мушек противостоять грибковой инфекции зависит от толл-гена. Это блистательное открытие недвусмысленно доказало, что гены, отвечающие за эмбриональное развитие мушки, включены и в иммунную систему — и это мгновенно признали. В сентябре 1996 года обложку журнала «Селл», одного из самых престижных научных изданий на свете, украсила зрелищная фотография мушки с недействующим толл-геном — ее опушило грибком.

В июне 1992 года, до того, как это открытие было сделано, Офман отправился в Йель повидаться с Джейнуэем, потому что, как вспоминает Офман, ему «не хотелось провести всю жизнь в гетто для насекомых». Их беседы породили объединенную программу исследований с целью сравнить иммунитет насекомых, мышей и людей, и в 1993 году Офман организовал, возможно, первый всемирный съезд, посвященный врожденному иммунитету, и провели его в Версале. Весной 1996 года последовала встреча в Глостере, Массачусетс, и Офман впервые доложил Джейнуэю и Меджитову об открытии, совершенном его командой: толл-ген играет важную роль в защите насекомого от грибка. Джейнуэй и Меджитов пришли в восторг.

Точный порядок последующих событий зависит от того, кто излагает эту историю. Меджитов утверждает, что он уже какое-то время работал над человеческим геном, похожим на толл-, тогда как другие намекают, что это открытия, связанные с насекомыми, подтолкнули его и Джейнуэя поискать нечто похожее у человека. Так или иначе, Меджитов, работая в лаборатории Джейнуэя, ускорил поиски человеческого эквивалента толл-гена насекомых, и обнаружил он, что этот ген способен активировать другие гены (прицельно транскрипционные факторы NF-кB), о которых было известно, что они участвуют в иммунном отклике. В общей сложности последствия этих открытий оказались фундаментальными: они показали, что такие разные формы жизни, как насекомое и человек, объединяет генетическая история противостояния болезням.

Другие исследовательские группы открыли много других генов, подобных толл-гену насекомых, — и у мышей, и у человека. Все они вместе называются толл-подобными рецепторами (TLR) — это группа генов, в которой каждый кодирует белок-рецептор, похожий на толл-ген насекомого, у людей их десять. Работа двигалась, и каждому гену присвоили номер. Меджитовский толл-ген человека теперь называется TLR4. Эксперименты с мышами-мутантами показали, что эти разнообразные толл-гены необходимы для иммунного ответа на всевозможные бактерии и вирусы. И все же, пусть и было ясно, что толл-гены играют некую важную роль в иммунитете, толком никто не понимал, как они действуют. Вплоть до 5 сентября 1998 года.

Уроженец Чикаго Брюс Бётлер, работавший в Университете Техасского юго-западного медицинского центра в Далласе, пять лет был одержим одной-единственной целью: выяснить, какой ген — ключевой для иммунного отклика в организме мыши, которой ввели липополисахарид, вещество, обычно присутствующее во внешней оболочке бактерии; и это вещество, как было доказано, — необычайно мощный адъювант. Тему этого исследования все признавали значимой, поскольку искомый ген, скорее всего, подарил бы яркую подсказку, как эту бактериальную молекулу замечает иммунная система, а потому Бётлер наперегонки с другими лабораториями рвался выявить его. Он жил, дышал и грезил разгадкой. Сам он сравнивает это с поиском потерянной монетки в гостиной: ужасно раздражает, потому что попросту не знаешь, когда же она наконец обнаружится.

Тот год, 1998-й, начался для Бётлера неудачно. В апреле ему сообщили, что финансирование его исследования вскоре завершится: на поиск ответа он уже потратил достаточно. На личном фронте у Бётлера случилась размолвка с женой Барбарой и начался долгий развод, приведший в конце концов к судебному решению о совместной опеке над троими сыновьями этой пары. «Лихие времена в семье совпали с труднейшей стадией [генетических] исследований», — вспоминает Бётлер. Бётлер не только руководил своей научной группой, но и лично анализировал данные, полученные лабораторией, — и сам написал компьютерную программу, помогавшую ему справляться с этой задачей. Вечером 5 сентября его переполнила радость: результаты анализа, появившиеся на мониторе компьютера, показали, что искомый ген, определяющий бактериальную молекулу ЛПС в мышах, очень похож на толл-ген Офмана и на меджитовский человеческий TLR4.

Наконец-то кусочки головоломки заняли свои места и явили полную картину: ген TLR4 кодирует белковую молекулу, способную связываться с компонентом на внешней стенке бактерии (ЛПС). Иначе говоря, с помощью гена TLR4 кодируется образ-распознающий рецептор, молекула того самого вида, который предрекал Джейнуэй, действительно существует — один из множества глаз иммунной системы, как его именует Бётлер, — и придает иммунным клеткам с таким белком-рецептором, выпирающим на их поверхности, способность сцепляться с бактерией. Когда TLR4 сцепляется с бактериальной молекулой ЛПС, это означает, что в теле по- явилось нечто, скорее всего требующее иммунного ответа. Бётлер говорит, что, вообще-то, вдохновили его не исходные соображения Джейнуэя напрямую: он подошел к этой задаче с другой стороны — размышляя, что ген, позволяющий иммунной системе откликаться на бактерии, со всей очевидностью важен в любом случае и скорее всего кодирует белок-рецептор на поверхности иммунной клетки. Кроме того, Бётлер считает, что дни отдельных великих мыслителей, толкающих биологию вперед, давно минули — теперь прогрессом движут наблюдения.

Первым делом Бётлер позвонил и сообщил новость об этом открытии отцу, которого всегда считал образцом для подражания, выдающемуся ученому, который всегда подчеркивал важность работы над большими задачами, не размениваясь на будничные мелочи. Хотя отец Бётлера постоянно подначивал сына, чтобы тот стремился к успеху, тут он «отчего- то не впечатлился». Тогда Бётлер позвонил своим давним коллегам — семье с другими традициями, — и вот они воодушевились не на шутку. Позднее Бётлер позвонил и агентству, финансировавшему его исследования, однако ему ответили, что решение о прекращении поддержки было принято раньше и не отменяемо.

Открытие Бётлера обнародовали в декабре 1998 года. Другие команды тоже добрались до финишной прямой — пришли к тем же выводом, что и Бётлер, но в ходе других экспериментов, — однако гонку выиграл Бётлер. Одна группа ученых — Даниэля Мало из Монреаля — доложила о том же открытии примерно через три месяца после Бётлера. В их статье не упоминалось о более раннем докладе Бётлера, однако тот вынудил их внести это примечание, и в поправочной статье, появившейся позднее, пояснили, что это открытие Бётлер предъявил даже раньше, чем вышел его материал, — на одном научном собрании. Исследователи из Японии также сообщили о таком же открытии — через пару месяцев после Мало.

Тринадцать лет спустя, 3 октября 2011 года, Бётлер глянул на экран своего телефона и увидел электронное письмо с заголовком «Нобелевская премия». Сообщение гласило: «Уважаемый м-р Бётлер, у меня для вас хорошая новость. Сегодня Нобелевская ассамблея решила наградить вас Нобелевской пре- мией в области физиологии и медицины за 2011 год… Поздравляем!» Не вполне веря прочитанному, Бётлер открыл ноутбук — убедиться, правда ли это, — и «Гугл-ньюз» сообщили ему, что все так и есть.

Нобелевскую премию он разделил с Офманом, а также с канадским иммунологом Ралфом Стайнманом, к чьим достижениям мы вернемся в следующей главе. Многие ученые согласились, что эти люди и их открытия достойны Нобелевской премии. Однако через месяц после присуждения двадцать четыре видных иммунолога совершили беспрецедентный поступок: они опубликовали письмо в «Нейчер», главном научном журнале планеты, и в этом письме призывали Нобелевский комитет «признать революционный вклад» Джейнуэя и Меджитова.

Увы, 12 апреля 2003 года Джейнуэй умер от лимфомы — ему исполнилось всего шестьдесят, — а по правилам Нобелевского комитета посмертно премию присуждать нельзя. Некролог в «Нейчер» гласил: тогда как «большинство ученых лишь мечтают внести свой вклад в смену парадигмы, Джейнуэй лично подтолкнул такую смену». Джейнуэй опубликовал более трехсот научных работ и написал передовой учебник по иммунологии. Билл Пол, знаменитый иммунолог, работающий в Национальном институте здоровья в Бетезде, писал в 2014 году, что Джейнуэй почти наверняка получил бы Нобелевскую премию, если б не помер преждевременно. Однако его протеже Меджитов вполне подпадал под требования Нобелевского комитета — а перед присуждением той премии получил другую престижную награду, Премию Шао 2011 года, вместе с Офманом и Бётлером, однако есть еще одно правило Нобелевского комитета: премия в области физиологии и медицины может быть присуждена не более чем троим ученым в год, и поэтому Меджитов остался ни с чем. Нобелевский комитет, несомненно, обсуждал работу Меджитова, однако записи этих заседаний засекречены на пятьдесят лет. О ходе того разговора мы сможем узнать в 2061 году.

Это не означает, что научное сообщество в любом случае порадовалось бы присуждению премий в их области исследований: ученые друг с другом не ладят. Между группами Бётлера и Джейнуэя существовало давнее соперничество за право первооткрывателей способности TLR4 «видеть» бактерии. Меджитов говорит, что сделал такое же открытие, как и Бётлер, примерно тогда же, но в лаборатории Джейнуэя, а вот Бётлер утверждает, что первым был он, а Меджитов свою работу до завершения довести не успел. Меджитов и поныне отказывается посещать научные собрания, куда пригласили Бётлера или Офмана.

Еще одно осложнение, связанное с Нобелевской премией, возникло в декабре 2011 года, когда Леметр, проведя в 1993–1995 годах решающие эксперименты в лаборатории Офмана, завел отдельный веб-сайт, где заявил, что Нобелевский комитет оскорбил его: дескать, это он, Леметр, проделал эксперименты, за которые прославили Офмана. Офман со своей стороны утверждает, что ключ к успеху его лаборатории — воспитание команды людей с разнообразным опытом и уровнем знаний, и многие из них участвовали в работе, увенчавшейся значительным открытием — обнаружением, что толл-ген играет важную роль в защите от грибковых инфекций. В 2012 году восемь именитых иммунологов опубликовали письмо в поддержку Офмана, в котором сообщили, что он «безупречно отдавал должное поддержке своих коллег, и пока они трудились в его лаборатории, и когда уже строили собственную независимую карьеру». Позднее, в апреле 2016 года, Леметр самостоятельно издал книгу «Очерк о науке и нарциссизме», посвященную «нарциссизму как преимуществу в достижении научного успеха». Такого рода столкновения в науке нередки: очень трудно выявить точный вклад того или иного человека, участвовавшего в открытии, и никто не работает полностью обособленно.

Впрочем, нет никаких сомнений, что эти открытия заслуживают громогласного чествования. Это решающее событие в нашем понимании человеческого тела привело не менее чем к тридцати тысячам научных статей, посвященных толл-подобным рецепторам в иммунной системе, то есть ко все более подробным исследованиям. Следующий шаг — обнаружить, какую разновидность микроба или вируса способен видеть тот или иной номерной рецептор. Тогда как TLR4 связывается с молекулой на внешней стенке бактерий (ЛПС), TLR5 и 10, как выяснилось, сцепляются с молекулами, обнаруженными в организмах паразитов, TLR3, 7 и 8 определяют некоторые разновидности вирусов и так далее. Шквал исследовательских работ, последовавший за тем открытием, показал и то, что толл-подобные рецепторы — всего лишь одна из разновидностей образ-распознающих рецепторов: существует множество других, с непроизносимыми названиями вроде «рецептор олигомеризации нуклеотидов», «лектиновые рецепторы типа С» и «RIG-1-подобные рецепторы».

Образ-распознающий рецептор не только способен опознавать свой тип микроба или вируса, но и размещаются эти рецепторы по-разному: они стратегически выгодно располагаются там, где тот или иной микроб или вирус может обнаружиться. Например, TLR4 находится на поверхности многих белых кровяных телец и там следит за всякими бактериями, в том числе за E. coli и сальмонеллой. Другой образ-распознающий рецептор, RIG-1, находится внутри клеток и ждет красноречивых сигналов о вторжении вируса — допустим, гриппа. Рецептор, важный для распознания грибка, — Candida albicans, например, из-за которого возникает кандидоз полости рта, — торчит на поверхности иммунных клеток, лучше всего справляющихся с уничтожением грибка. Одной из групп ученых, выясняющих такие подробности, руководит Сидзуо Акира в Осакском университете в Японии — «человек немногих слов, но многих публикаций».

До всех этих открытий считалось, что иммунная система — защита «на скорую руку», подобно тому, как кожу, например, можно было бы считать простой преградой, защищающей тело от микробов. Но обнаружилось изобилие всевозможных образ-распознающих рецепторов, приспособленных засекать и различать микробов тех или иных видов и включать отклик, сообразный угрозе, и стало ясно, что врожденный иммунитет гораздо сложнее, чем мы думали. Врожденный иммунитет не просто улавливает присутствие микробов, а способен распознавать, микробы какого вида появились в организме, и соответствующе направлять иммунный ответ.

Из полутора миллионов известных биологических видов на Земле примерно 98 % — беспозвоночные, и они сопротивляются болезням, располагая лишь такой обороной. Их иммунная система применяет лишь те рецепторы, которые откликаются на характерные особенности микробов. У нас же это лишь один из способов, какими наше тело борется с недугами. Система (или подсистема), о которой идет речь, — врожденный иммунитет, — составляет первую линию обороны, мгновенный отклик на присутствие микробов. С оппортунистическими грибковыми инфекциями или бактериями, попадающими в порез или рану, наша иммунная система обычно разбирается быстро. А вот когда врожденный иммунный отклик неспособен полностью устранить инфекцию, важным становится иммунитет приобретенный — действие Т- и В-клеток, и они подключаются через несколько дней после того, как тело оказывается заражено. Подавление инфекций за два-три дня обычно сводится к тому, что образ-распознающие рецепторы засекают микробное вторжение и происходит соответствующий отклик. По оценкам — хотя рассчитать это довольно сложно, — около 95 % нашей защиты от микробов есть врожденный иммунитет. Со времен первой прививки от оспы, которую 220 лет назад сделал Дженнер восьмилетнему мальчику, мы пытались понять устройство иммунитета, но вплоть до 1989 года человечество исследовало лишь часть — может, всего 5 % — того, что составляет нашу иммунную защиту.

Поначалу первопроходцы исследований врожденного иммунитета не думали о возможных медицинских применениях своих открытий, а лишь пытались разгадать тайну того, как иммунная система работает. Офман считает важным подчеркивать, что это исследование подогревается любопытством, и соглашается с подходом Луи Пастера: «Нет такого понятия — прикладная наука, есть приложения науки». И действительно, существует множество примеров громадных прорывов в медицине, состоявшихся нечаянно. Едва ли не самый блистательный — рентгеновское излучение. Как сказал космолог Мартин Рис: «Тему исследования „как добиться прозрачности плоти“ никто не стал бы финансировать, и даже если бы такое финансирование нашлось, исследование не привело бы к рентгеновскому излучению». Впрочем, вскоре стало ясно, что у исследований врожденного иммунитета все же есть значимые медицинские следствия, и самое важное оказалось связано с вакцинацией — с тем, с чего вообще все началось.

Остается невыясненным, как соли алюминия помогают действию вакцины, хотя с 1932 года их успешно применили к сотням миллионов людей. Однако разобрались, что адъюванты значимы, потому что включают врожденный иммунитет. Как следствие, вместо солей алюминия можно применять адъюванты, созданные специально для включения врожденного иммунного ответа, — применив молекулы, о которых известно, что именно с ними связываются образ-распознающие рецепторы. Вот так и получилось, что фармацевтические компании изменили свои взгляды на исследование вакцин: когда-то это была область с довольно невзрачными перспективами финансовой отдачи, теперь же она может оказаться доходной. Вдобавок к усилиям благотворителей вроде Фонда Билла и Мелинды Гейтс, финансировавших исследования новых адъювантов для малярийной вакцины, к примеру, такая перспективность сохраняет за врожденным иммунитетом место животрепещущей темы со времен первооткрывателей 1990-х. Один из первых успехов в медицине — молекула, похожая на ЛПС, которую в США в 2009 году одобрили для использования в вакцинах от вируса папилломы человека, из-за которого возникает рак шейки матки. (Не исключено — хотя это мои досужие измышления, — что Нобелевский комитет ждал прояснения пользы для медицины и только после этого присудил премию за внутренний иммунитет, но ценой ожидания, оказавшегося для Джейнуэя слишком долгим. Как ни крути, то, что для развития замыслов Джейнуэя до хоть какого-то их медицинского применения потребовалось целых двадцать лет, подчеркивает одну из причин, почему большинство исследований, движимых любопытством, финансируются из общественных источников, а не из коммерческих.)

Очень вероятны и другие медицинские применения. Бётлер и прочие считают, что в ближайшем будущем станет возможным помочь пациентам с аутоиммунными заболеваниями — новыми лекарствами, блокирующими действие толл-подобных рецепторов. Ингибиторы толл-подобных рецепторов могут помочь и устранению осложнений при трансплантациях, тоже возникающих из-за нежелательного иммунного отклика: иммунная система человека сопротивляется пересаженному органу. Медицинские вмешательства с воздействием на врожденный иммунитет уже происходят, но новые открытия являют нам такие пространства, где можно применять новые лекарства — используя взаимосвязь врожденного и приобретенного иммунитетов. И вот на это мы обратим внимание далее.

Я как-то раз спросил Меджитова, не кажется ли ему, что у Джейнуэя была некая особая черта, определившая его мощный дар провидения — за столько лет до всех остальных. Меджитов уверенно ответил, что у многих ученых есть какая-нибудь одна большая мысль, и они держатся ее всю свою жизнь в науке. Джейнуэй же, как все творческие люди, располагал множеством соображений, но самое главное — он никогда не боялся заблуждаться.

 

2. Клетка пожарной тревоги

Мозг человека сосредоточен на движениях или изменениях, и из-за какого-нибудь малейшего шевеления рядом с собой человек, бывает, вздрагивает. Подобные отклики развились в нас эволюционно: лучше несоразмерно отозваться на дуновение ветерка, чем проморгать настоящую угрозу. Мимолетный испуг, подумаешь. Однако иммунной системе приходится быть осмотрительнее. Ее мощь нельзя пускать в ход в порядке простой предосторожности. Чересчур рьяные иммунные клетки способны легко уничтожить здоровые клетки и ткани — как случается при аутоиммунных заболеваниях, например, при рассеянном склерозе или детском диабете, а также при септическом шоке.

Как Чарлз Джейнуэй, его современник, канадский иммунолог Ралф Стайнман ломал голову над тем, как зарождается иммунный отклик. Но у Стайнмана оказался несколько иной ход мыслей. Вопрос, ответ на который он считал важнейшим, был таков: как организм принимает решение об иммунном ответе сообразной осторожности? Таков был ключевой вопрос, поскольку, как считал Стайнман, если бы мы знали, как иммунная система решает, когда и как следует откликаться, мы бы поняли, как регулировать иммунитет и устранять неприятности, если он идет вразнос — как при аутоиммунных заболеваниях. Писатель Артур Кёстлер в своей книге «Акт творения» утверждал: «В истории открытий то и дело добираются до неожиданных гаваней, а также до гаваней желанных, но не тем судном». Гаванью назначения Стайнмана, взявшегося разрешать эту важную загадку — как работает иммунная система, — стало монументальное научное открытие: новый тип клеток.

Родители Стайнмана хотели, чтобы он изучал религию и принял управление семейным делом — магазином, торговавшим всем подряд, от бытовых приборов до одежды, но Стайнман влюбился в на- уку. В ту пору ученые лишь недавно выяснили, как выделять различные клетки крови или тканей. Открылся новый фронт науки: предстояло выяснить, как действует иммунная система, — смешать клетки в лабораторной посуде, в различных комбинациях, и изучить их поведение. Решив работать в этой области и вдохновившись циклом лекцией по «новой клеточной иммунологии», прочитанной во время его медицинской подготовки в Массачусетской больнице общего профиля в Бостоне, Стайнман в 1970 году подключился к исследованиям лаборатории Зэнвила Кона при Рокфеллеровском университете, Нью-Йорк; в исследованиях иммунных клеток у этой лаборатории уже была грандиозная репутация.

Первые пару лет Стайнман трудился в рамках тогдашней главной темы лаборатории — как иммунные клетки поглощают собой молекулы в своем непосредственном окружении, — однако в 1972 году он обратил внимание на другой вопрос, и тот оказался необычайно благодатным: речь о загадке вспомогательных клеток. В те времена вспомогательная клетка оставалась скорее чистой идеей, нежели действительностью — ее придумали, чтобы как-то объяснить наблюдение, которое иначе никак не удавалось истолковать: если смешать выделенные иммунные клетки (в частности, Т- и В-) с чем-то, что способно вызвать иммунный ответ, ничего не происходит. Предположительно, чтобы иммунные клетки откликались, необходимо что-то еще, но никто не понимал, что именно — и почему. «Вспомогательной клеткой» назвали это самое дополнительное нечто, чем бы оно ни оказалось.

Было известно, что иммунные реакции живее всего зарождаются в селезенке. Применив Т- и В-клетки селезенки, взятые у мыши, Стайнман обнаружил, как и многие до него, что спровоцировать иммунный ответ в чашке Петри ему не удается, если не добавить «вспомогательные» клетки, а на практике это означало добавить в чашку то, что успело налипнуть на стекло из взятого в селезенке. Стай- нман решил приглядеться к тому, что же все-таки на стекло налипло. В мешанине клеток, размазанной под линзой микроскопа, он обратил внимание на некоторые — из-за их силуэта: они походили на звездочки, были покрыты шипами. С многочисленными тонкими выпуклостями, торчавшими подобно ветвям дерева, эти клетки довольно сильно отличались от тех, что похожи на плюхи яичницы-глазуньи, какие рисуют в школьных учебниках. Более того, они отличались от всего, что Стайнману доводилось видеть до сих пор.

Хотя в то время ему это известно не было, кое-кто такие клетки уже, вообще-то, видел — на сто лет раньше, в 1868 году: немецкий биолог Пауль Лангерханс. Лангерхансу тогда был двадцать один год, и звездчатые клетки он увидел в пробе кожи. Счел их нервными — из-за их необычной формы, — и опубликовал статью с описанием этих клеток: «О нервах в человеческой коже»; в ту пору он еще был студентом. Стайнман разглядел, как эти странные клетки двигаются, и заметил, что они способны, говоря его словами, «принимать самые разнообразные ветвистые очертания и постоянно то выбрасывать, то втягивать многочисленные тонкие клеточные придатки». Ни разу не доводилось ему наблюдать такое движение клеток. То ли никто раньше не замечал, как двигаются эти клетки, то ли замечал, но не обратил внимания. Не «эврика!», конечно: Стайнману было невдомек, ни что это за движение, ни что означает такая необычная форма клетки. То было, скорее, переживание «ух ты, ну и ну», однако чутье подсказало Стайнману, что клетки эти очень важны.

Научное открытие, сделанное вот так, благодаря взгляду на клетки под микроскопом, не происходит запросто, как это могло бы показаться. Двое гарвардских психологов, Кристофер Чэбрис и Дэниэл Саймонз, предложили добровольцам посмотреть видеозапись, в которой шесть бейсболистов — трое в белых футболках, трое в черных — перебрасывают друг другу мяч, и так продемонстрировали, почему такие открытия даются трудно. Чэбрис и Саймонз попросили зрителей посчитать, сколько раз мяч перешел из рук в руки между игроками в белых футболках, — а эта задача требует от наблюдающих некоторой сосредоточенности. На середине записи, которую вы и сами можете посмотреть онлайн, в кадре появляется женщина в костюме гориллы, встает среди игроков, колотит себя по груди, глядя в камеру, и уходит из кадра. По окончании просмотра зрителей спросили, заметили ли они что-нибудь необычное. Вопреки тому, что приборы, следившие за движениями глаз, показали, что все зрители смотрели на гориллу соизмеримо долго, заметила ее лишь половина участников эксперимента. Эта «слепота восприятия» оказалась даже хуже, когда эксперимент поставили на группе экспертов-радиологов, которых попросили изучить снимки легких, сделанные на компьютерном томографе, и поискать новообразования — они на снимках выглядят как ярко-белые круги. На некоторых снимках имелись изображения гориллы — в сорок восемь раз более крупные, чем узелки, которые экспертам было поручено высматривать — и этому же их в свое время обучили; 83 % радиологов не заметили гориллу, хотя смотрели прямо на нее.

Эти эксперименты подчеркивают важную истину: мы видим в первую очередь мозгами, а не глазами. Мозг человека фильтрует и толкует все, что засекают органы чувств, и поэтому мы зачастую видим лишь то, что выискиваем, и не замечаем неожиданного — даже если оно бросается в глаза, как горилла, что бродит среди людей, играющих с баскетбольным мячом. Чтобы даже просто увидеть эти новые клетки, Стайнману пришлось преодолеть такую человеческую особенность. Возможно, сыграло на руку то, что Стайнман взялся смотреть в микроскоп без всякого отчетливого желания изучить вспомогательные клетки: он просто решил поглядеть — и эксперимент с незримой гориллой подсказывает, что легче заметить нечто новое, если не высматривать ничего прицельно. В затемненной комнате между исследователем, вперяющимся в окуляр микроскопа, и кусочком живой природы почти ничего не стоит. В таком одиночестве — и при сосредоточенном восприятии — мы, вероятно, делаемся более открытыми новому.

Однако слепота восприятия — не единственная и даже не самая мощная преграда, какая могла встать у него на пути, окажись Стайнман в меньшей мере ученым, чем был. Всевозможные толкования увиденного могли привести к тому, что Стайнман попросту отмахнулся бы от замеченного. Знаменит случай с Галилеем, когда в ноябре 1609 года он глянул на Луну в свежеизобретенный телескоп и увидел светлые и темные пятна на лунной поверхности: Галилей осознал, что Луна — не гладкая, как прежде считалось, а покрыта горами и глубокими долинами; английский же астроном Уильям Лоуэр, глядевший на Луну в телескоп всего на несколько недель раньше, лишь заметил, что поверхность Луны похожа на пирог с патокой, недавно испеченный его поваром. Стайнман мог бы решить, что клетки причудливых очертаний, которые он заметил, — варианты уже известных, или же это странно нездоровые клетки — вероятно, поврежденные в ходе их выделения из живой ткани. Необычные движения клеток можно было отнести на счет того, что все дело в стекле, к которому они прилипли. (Понадобилось примерно три десятилетия, чтобы техника позволила наблюдать за движениями этих клеток в живом организме животного.) Как сказал ученый Альберт Сент-Дьердьи, открывший витамин С, штука в том, чтобы «увидеть то, на что смотрели все остальные, но при этом подумать о том, что не пришло в голову никому другому».

Помогла Стайнману и его рабочая обстановка. Глава лаборатории Зэнвил Кон всегда очень поддерживал своего коллегу. У «Рокфеллер Юниверсити Пресс» был свое научное издание, «Джорнел оф Экспериментал Медисин», и, вероятно, оказалось кстати, что Стайнман мог опубликовать свои первые открытия в таком престижном родственном журнале. Однако самое главное заключалось в том, кто работал в лаборатории этажом выше. На пятом этаже здания, как писал сам Стайнман, находилось, «вероятно, самое крупное скопление специалистов по биологии клетки из всех, что когда-либо трудились вместе, бок о бок», а среди них — Джордж Паладе.

Гюнтер Блобель, еще один нобелевский лауреат, говорил о Паладе, что это самый влиятельный специалист по клеточной биологии; именно Паладе разработал метод, благодаря которому ученые получили возможность рассматривать клетки под электронным микроскопом — это прибор, в котором применяется не обычный свет, а поток электронов, и с его помощью можно увеличивать предметы в тысячи раз лучше, чем обычным микроскопом. Более того, первые фотоснимки клеток, сделанные электронным микроскопом, были опубликованы в 1945 году исследовательской группой Кита Портера, Альбера Клода и Эрнста Фуллэма — там же, в Рокфеллеровском университете. Паладе подключился к этой группе и применил электронный микроскоп в исследовании митохондрий — внутренних отделов клетки, где происходят химические реакции, производящие энергию для нужд клетки. Паладе затем открыл, например, где клетки производят белковые молекулы, что исключительно важно для нашего понимания процессов, лежащих в основе большинства процессов биотехнологической промышленности — производства инсулина и тому подобного. Эти открытия состоялись благодаря микроскопу и оказались революционными — как замечает историк и ученый Кароль Моберг: «На рубеже ХХ века… анатомы, гистологи, патологоанатомы и биохимики нередко спорили о подлинности существования компонентов клетки. Многие считали клетку просто кульком с ферментами, залитыми бесформенной протоплазмой, без всякого порядка». Рокфеллеровский университет, тогда все еще некрупное заведение, прославился на весь мир как источник нашего современного понимания того, что происходит внутри клетки.

Стайнман применил микроскопы Паладе и с их помощью вгляделся внутрь шипастых клеток. Самое главное: он перестал сомневаться, что эти клетки действительно отличаются от иммунных клеток других разновидностей. В них оказалось, например, гораздо больше цитоплазмы — густой жидкости, заполняющей пространство клетки вокруг ядра, — чем в других клетках. Убедившись, что это новые клетки, Стайнман задумался, как бы их назвать. Придумывать новое научное название — редкая привилегия. Стайнман решил присвоить им имя «клодиациты» — в честь своей супруги Клодии, без чьей любви и поддержки, как часто говорил сам ученый, он таких исследовательских успехов не добился бы. (Клодия, хоть и преуспевала в торговле недвижимости, большую часть времени посвящала их

со Стайнманом сыну и дочерям-двойняшкам, сам же Стайнман дома бывал редко.) В конце концов Стайнман остановился на названии «дендритные клетки» — от греческого слова «дендрон», что означает «дерево», — поскольку самая яркая отличительная черта этих клеток была именно в многочисленных отростках, похожих на древесные ветви, торчащих из основного клеточного тела.

Хотя дендритные клетки есть в теле повсюду — в крови, в коже и едва ли не во всех внутренних органах, — их везде довольно немного. И вот к чему свелся следующий шаг в трудах Стайнмана, которым он посвятил сорок лет: выяснить, каковы задачи таких клеток, а для этого попытаться выделить их, чтобы подробно изучить. Задача оказалась непростая — потребовалось пять лет, чтобы выработать действенную процедуру, и в этом, опять-таки, ключевую роль сыграли люди, трудившиеся на верхних этажах.

На седьмом этаже группа под управлением Кристиана де Дюва вскрывала клетки при помощи мыльных растворов и других препаратов и так выделяла клеточные составляющие для дальнейшего анализа. Разделить компоненты клетки удавалось, применяя центрифугу — прибор, вращающий предметы (в данном случае — пробирки со взломанными клетками), как это происходит в стиральной машине, только гораздо быстрее, на сотнях оборотов в секунду. Этот метод действен, потому что различные компоненты клетки имеют разную плотность, и более плотные части клетки скапливаются под действием центробежной силы ближе ко дну пробирки, тогда как компоненты полегче собираются («оседают») ближе к верху. Далее довольно просто откачать фрагменты клеток и изучать их раздельно. Таким способом группа де Дюва смогла выявить удивительный мир органелл — буквально «маленьких органов» — внутри клетки. Ядро — крупнейшая клеточная органелла, его довольно легко увидеть, однако де Дюва обнаружил, что внутренность клетки заполнена множеством других малюсеньких составляющих — крошечных мешочков, заключенных в мембраны, изолирующие различные реакции и процессы. «Я много перевидал всякого в живой клетке, но с помощью центрифуги, нежели микроскопа», — говорил де Дюва, принимая Нобелевскую премию вместе с Паладе в 1974 году.

Стайнман позаимствовал методы у де Дюве и приспособил центрифугу, чтобы отделять друг от друга разные клетки, а не их компоненты. Клетки с разной плотностью запросто отделялись за несколько минут вращения центрифуги — красные кровяные тельца очень отличаются от иммунных клеток, например, и их таким способом устранить легко. Однако, чтобы отделить дендритные клетки от всех остальных иммунных, даже с похожей плотностью, Стайнману пришлось разработать особый метод. По сути, путем проб и ошибок, он не один год пытался понять, как этого добиться. В конце концов разработанный процесс состоял из нескольких этапов. На первой стадии очистки иммунные клетки (включая и дендритные) поднимались к верхней части пробирки, прокрученной в центрифуге, а клетки помельче и поплотнее опускались на дно. Далее иммунные клетки откачивались из пробирки, и их оставляли на стекле на час. Поскольку клетки по-разному «прилипают» к стек- лу в зависимости от того, какие белковые молекулы покрывают их поверхность, некоторые клетки, в том числе и дендритные, за этот час приставали к стеклу, а остальные можно было смыть. За ночь оставшиеся клетки сами отлипали от стекла, и Стайнман мог подвергать их реакции, которая скучивает иммунные клетки, отличные от дендритных, вокруг красных кровяных телец. Затем следовал второй раунд центрифугирования, и благодаря ему красные кровяные тельца отделялись, забирая с собой прочие иммунные клетки; так оставались лишь дендритные.

Замысловатость этой процедуры и то, что она требовала знания специфических нюансов, — в той же мере, в какой не сразу учишься ездить на велосипеде, лишь прочитав о том, как это делается, — вероятно, в конечном счете помогли Стайнману: дендритные клетки были целиком и полностью в его власти, без явных внешних соперников в этой области знания, по крайней мере лет на десять. Впрочем, была и другая причина, почему ученые не рвались изучать дендритные клетки: многие не считали, что это новая разновидность. Большинство ученых думало, что Стайнман выделил подвид клетки, которую уже открыл — в 1882 году — украинский зоолог Илья Мечников; за это открытие он удостоился в 1908 году Нобелевской премии.

Темпераментный, однако повсеместно признанный творческий гений Мечников рассуждал, что «болезнь — не прерогатива человека», животные тоже болеют, а потому было бы познавательно понаблюдать, что происходит в животных при столкно-вении с угрозой. Мечников изучил, помимо многих других биологических видов, личинки морской звезды, которые, что важно, достаточно прозрачны, чтобы рассматривать их под микроскопом вживую. В своей частной лаборатории на Сицилии он наблюдал, что происходит с личинками морской звезды, если уколоть их острой щепочкой. (По легенде, ученый протыкал их шипом розы.) Увиденное Мечниковым породило целое новое направление в знании об иммунитете: некоторые клетки личинки двинулись к ранке.

Вероятно, отчасти потому, что из курса патологии он недавно узнал, что иногда внутри белых кровяных телец обнаруживаются микробы, Мечников подумал, что клетки должны двигаться к месту поражения прицельно для того, чтобы обволочь — или съесть — болезнетворных микробов, которые могут попасть в рану. «Меня осенило, — говорил Мечников, согласно биографии, которую его супруга опубликовала после его смерти, — что подобные клетки, возможно, служат защитой организму против внешних вторжений… Я так воодушевился, что принялся расхаживать туда и сюда по комнате и даже вышел на берег, чтобы собраться с мыслями». Не с точки зрения пострадавшего организма размышлял Мечников — он осознал, что болезнь или во всяком случае некоторые разновидности недугов есть битва двух биологических видов, битва, выражаясь его словами, между «микробом снаружи и подвижными клетками самого организма». Он обнаружил, иначе говоря, что у некоторых клеток есть особая задача — защищать организм от болезни, и эти клетки — иммунные. 23 августа 1883 года он публично заявил, что «животные обезоруживают бактерии, поедая и переваривая их». Позднее Мечников с помощью коллег назвал открытые им клетки фагоцитами, а их работу по перевариванию вредоносных микроорганизмов — фагоцитозом, от греческих слов, означающих «процесс поедания клетки». Клетки, лучше прочих способные поглощать микробов, получили название макрофагов — «больших едоков».

Вообще-то, ученые сообщили об этом процессе на несколько лет раньше, но на их работу в истории иммунологии почти не обратили внимания. Мечников, тем не менее, во всех подробностях развил мысль, как именно иммунные клетки способны обволакивать микробов: он сравнивал клетки разных биологических видов, из разных органов, при различных температурах и применял разнообразные окрашивающие средства — и наблюдал, что происходит с различными типами бактерий. Он изучил даже воздействие наркотиков. И смиренно признавался, что такое взаимодействие иммунных клеток с микробами обнаружил не первым. Первенство Мечникова в этом исследовании заслуженно, в основном, не потому, что он взял и открыл иммунные клетки, наблюдая личинки морской звезды, проколотые розовым шипом, а потому что он заметил отклик этих организмов и сформулировал соображение о том, что именно происходит, и затем настойчиво пытался разобраться в этом процессе досконально.

Так же и со Стайнманом: он не определил дендритные клетки, когда впервые увидел их под микроскопом. Тот миг стал лишь началом пути — и ученые отнеслись к заявкам Стайнмана, мягко говоря, скептически. Один студент Стайнмана вспоминает отношение к разговорам Стайнмана о дендритных клетках на некоем международном съезде как попросту «оскорбительное». Большинство ученых решили, что клетки, которые Стайнман выделил, — макрофаги, поскольку макрофаги, как уже было известно, тоже липнут к стеклу и их больше, чем дендритных клеток. Чтобы убедить научное сообщество, Стайнману пришлось не только предъявить доказательства, но и немало полетать самолетом. Авиа- сообщение в то время сделалось дешевле, и ученые уже не могли полагаться на одни лишь публикации, чтобы их работу заметили: если нужно было предложить и обсудить свои соображения с другими, все важнее становились личные поездки на встречи. В результате семья Стайнманов частенько выбирала место отпуска с привязкой к иммунологическим конференциям.

Эксперименты, которые проводила группа Стайнмана в начале 1980-х, были необходимы для того, чтобы убедить научное сообщество: дендритные клетки — самостоятельная разновидность. Учащийся в лаборатории Стайнмана по имени Мишель Нуссенцвайг сравнил отклик Т-клеток в присутствии других иммунных клеток и обнаружил исключительную способность дендритных клеток инициировать ответ Т-клеток. Иными словами, работа Нуссенцвайга предоставила мощное доказательство того, что дендритные клетки и есть те самые загадочные вспомогательные. Развивались приборы, накапливались знания, различные типы иммунных клеток изучать стало проще; были разработаны реагенты, позволяющие подкрашивать дендритные клетки и так выделять их среди прочих, и лаборатория Стайнмана смогла доказать, что дендритные клетки действительно способны стимулировать иммунный ответ по меньшей мере в сто раз лучше, чем макрофаги или клетки любых других разновидностей. В 1982 году еще один студент из этой лаборатории, Уэзли ван Вурис, обнаружил дендритные клетки человека — все первые изыскания проводились на клетках мышей — и показал, что и они наделены мощной способностью вызывать иммунный ответ.

Даже после того, как Стайнман и его коллеги убедили большинство ученых, что действительно открыли клетку новой разновидности, годы усилий не слишком-то продвинули Стайнмана к отчетливому ответу на его исходный вопрос: как тело решает произвести иммунный ответ с сообразной осторожностью? Стайнман обнаружил, что дендритные клетки способны инициировать иммунный отклик, но не понимал, почему, как и что именно это означало для работы иммунной системы в целом. Путь к настоящему пониманию функции дендритных клеток открылся, лишь когда Стайнман и его команда выяснили, что способность дендритных клеток запускать иммунный ответ изменчива.

Важную роль в этом открытии сыграл дерматолог по имени Герольд Шулер, присоединившийся к группе в 1984 году. Другие ученые в команде Стайнмана разобрались, что дендритные клетки, выделенные из кожи, куда менее способны вызывать иммунный ответ, чем дендритные клетки, выделенные из селезенки, однако никто не понимал, ни почему это так, ни какое это имеет значение для работы дендритных клеток в организме в целом. Шулер же выяснил, что, когда дендритные клетки только что извлекли из кожи, они действительно довольно слабо вызывали иммунный отклик, однако если те же клетки подержать в лабораторных условиях два-три дня, они набирали силу. Это означало, что дендритные клетки существуют не в одном-единственном состоянии — у них их два, «вкл.» и «выкл.». Процесс, при котором они переходят в состояние «вкл.», Стайнман назвал созреванием, и вот так были определены два состояния дендритной клетки, названные зрелым и незрелым.

Как и подсказывает их название, зрелые дендритные клетки находятся в состоянии «вкл.» и вызывают иммунный ответ. Незрелые дендритные клетки «выключены» — вызывать иммунный отклик у них получается плохо, однако стало ясно и то, что незрелые дендритные клетки вовсе не бездействуют. У них на поверхности располагается множество образ-распознающих рецепторов — тех самых, чье существование предсказал Джейнуэй, например, толл-подобные рецепторы, а также другие, наделяющие их врожденной способностью замечать и ловить бактерии, вирусные частицы и фрагменты зараженных мертвых клеток в прилегающем пространстве. Иначе говоря, незрелые дендритные клетки — хорошие фагоциты, у них получается поедать. Вот так сложилось представление о двух состояниях дендритных клеток: незрелые дендритные клетки качественно чуют и ловят инородные тела в организме, а зрелые успешно включают в действие другие иммунные клетки. И все же знание о двух состояниях дендритных клеток само по себе не проясняло, что происходит в организме; понадобилось еще одно значимое открытие, после которого все наконец стало проясняться.

К концу 1980-х и в начале 1990-х дендритные клетки уже изучало внушительное международное научное сообщество, и Стайнман был его бесспорным вожаком. Целая череда тематических симпозиумов началась в 1990 году и продолжается по сей день; исследователи, занятые в этой области, встречаются раз в два года. К началу этих встреч в нескольких лабораториях был разработан инструментарий, с помощью которого можно выявлять расположение дендритных клеток и определять каждую по отдельности, зрелая она или нет. Так дендритные клетки были обнаружены в коже, легких и кишечнике, а также в селезенке и лимфоузлах — маленьких, похожих на фасолины органах на шее, подмышками, под коленями и так далее; эти органы наполнены иммунными клетками. (На шее они набухают, если человек подцепил инфекцию и заболел; их часто именуют железами, хотя вообще-то это неверно.) Важнейшее открытие в этой области исследований состоит в том, что дендритные клетки тканей кожи, легких и кишечника, — незрелые, а клетки в селезенке и лимфоузлах — наоборот.

Тогда же наконец сложилось и понимание, чем заняты дендритные клетки в теле. Незрелые дендритные клетки следят почти за всеми нашими органами и тканями, но особенно — за местами в организме, открытыми для внешней среды: за кожей, желудком и легкими. Эти дендритные клетки специализируются на выявлении микробов, что удается им благодаря многочисленным образ-распознающим рецепторам на их поверхности. Наткнувшись на микроба, незрелая дендритная клетка обволакивает его и уничтожает. Проделав это, она переходит в другое состояние — зрелое. Зрелая дендритная клетка устремляется к ближайшему лимфатическому узлу или к селезенке — складам, битком забитым другими иммунными клетками. Там, в лимфоузле, другие иммунные клетки получают доступ к фрагментам микроба, которого поглотила дендритная клетка. Иммунные клетки нужной разновидности отправляются из лимфоузла к месту поражения и там разбираются с возникшей неприятностью. Все эти движения осуществляются через кровеносную и лимфатическую системы, последняя — особая разветвленная сеть тонких цилиндрических сосудов, по которым иммунные клетки добираются до лимфоузлов в жидкости под названием лимфа — она похожа на кровь, но в ней нет красных кровяных клеток. Дендритные клетки перемещаются к лимфоузлам по лимфатическим сосудам, тогда как Т-клетки, например, покидают лимфоузел и направляются к тканям тела через кровь.

Отклик тела на порез или ранение, очевидно, изумителен и сложен. Сперва иммунные клетки движутся к месту поражения, и это место краснеет и отекает: таков отклик нашего врожденного иммунитета, первой линии обороны — иммунные клетки предупреждены о беде благодаря тому, что на поверхности этих клеток есть рецепторы, засекающие молекулы вирусов, бактерий, грибков или поврежденных клеток. Однако, помимо мгновенного отклика, начинается и сложная хореография иммунных клеток — возникает следующий уровень отклика, в точности соответствующий профилю микробов, проникших в тело: это ответ нашего приобретенного иммунитета. Такой вот точный и продолжительный иммунный отклик возникает, когда дендритные клетки достигают лимфоузла и показывают тамошним Т-клеткам образцы молекул микробов, которых удалось поглотить.

У звездчатых очертаний дендритной клетки — у ее многочисленных отростков — есть очевидная задача: они позволяют дендритным клеткам соединяться одновременно со множеством Т-клеток. Вспомним, что у Т-клеток есть рецепторы со случайно сформированными концами, что позволяет им соединяться со всевозможными другими молекулами. У большинства Т-клеток не найдется рецептора подходящей формы, чтобы сомкнуться с чем бы то ни было на поверхности дендритной клетки. Однако у некоторых Т-клеток найдется нужный рецептор, и смыкание с молекулой из поглощенного микроба состоится. Раз у этих Т-клеток есть правильный рецептор для распознания такого микроба, они подходят для прицельного иммунного ответа. Соприкоснувшись с дендритной клеткой, поглотившей микроба, который эта Т-клетка способна распознать, она принимается размножаться.

Одна Т-клетка продолжит делиться, пока ее количество в лимфоузле не возрастет по крайней мере в сто или тысячу раз. (Этим повышением концентрации клеток объясняется ощутимое увеличение лимфоузлов у вас на шее, когда вы подцепили заразу.) Т-киллеры — слово «киллер» здесь вполне формальное научное название, а не моя попытка оживить рассказ — покидают лимфоузел и устремляются к месту неполадки, чтобы убить больные клетки (например, зараженные вирусом). Тем временем другие Т-клетки, именуемые Т-хелперами, побуждают прочие иммунные клетки к действию. Ныне нам известно, что существует несколько разных типов Т-хелперов. Те, что называются Т-хелперами типа 1, например, помогают побеждать бактерии, а Т-хелперы типа 2 поддерживают устранение червей-паразитов. Благодаря Т-хелперам типа 1 мобилизуются макрофаги — большие едоки, и те разбираются с бактериями. Клетки типа 2 же включают реакцию типа «вымыть и выгнать»: стараясь не вдаваться в живописные подробности, скажу, что клетки кишечника выделяют слизь, а мышечные сокращения выталкивают живых червей-паразитов наружу.

Не вполне понятно, как включается подходящий отклик Т-клеток — первого или второго типа (есть и другие). Это сейчас передовое знание. Есть вот такой важный процесс: дендритные клетки привлекают к действию Т-клетки определенного типа в соответствии с разновидностью сигнала созревания. Черви-паразиты, например, вызывают у дендритных клеток созревание определенного вида, не такого, каким вызывают бактерии. Это происходит, в частности, потому, что разные образ-распознающие рецепторы в обширном арсенале дендритной клетки сцепляются с разными патогенными организмами: один распознает бактерии, другой — вирусы, третий — грибки, четвертый — червей и так далее. Эти образ-распознающие рецепторы задают вариант созревания дендритной клетки — меняют репертуар белковых молекул, которые зрелая дендритная клетка показывает на своей поверхности, например, — а это, в свою очередь, вызывает тот или иной отклик Т-клетки.

Короче говоря, дендритные клетки засекают неполадку и запускают иммунный ответ, подходящий для данной неполадки. Выражаясь строже, они связывают ответ нашего врожденного иммунитета, мгновенную реакцию нашего тела на микробов, с откликом иммунитета приобретенного, который длится дольше, действует точнее и привлекает к работе Т- и В-клетки. Другие клетки человеческого организма, включая микрофаги, тоже способны на такие действия, но только если организму нужно запустить иммунный ответ против микробов, с которыми оно уже сталкивалось. Дендритные клетки необходимы для запуска точного иммунного ответа, когда тот или иной микроб впервые попадает в организм. Они — наши клетки пожарной тревоги.

Если бы история этим и завершалась, дендритных клеток и исследований Стайнмана хватило бы для привлечения всеобщего внимания. Однако это лишь начало. Роль дендритных клеток в организме оказалась страннее — и куда менее очевидной, — чем то, что явили нам результаты первых экспериментов.

* * *

«Мои ученики считают, будто почтенные писатели, усаживаясь сочинять книгу, более-менее представляют, что у них там будет происходить, поскольку сюжет они прописывают, и потому книги получаются такие ладные, жизнь у писателей такая легкая и приятная, самооценка замечательная, а доверие и способность изумляться — ну прямо как у детей. Н-да. Ничего из всего этого мне незнакомо. Все мои приятели, нащупывая сюжет и подходящую структуру, мечутся, ноют и отчаиваются».

Такое описание того, как романисты ищут свои сюжеты, предложенное Энн Ламотт, вполне применимо и к тому, как нащупывают свои повествования ученые.

Поиск бозона Хиггса, секвенирование генома человека или отправка космического корабля к Марсу требуют громадного долгосрочного планирования и бумажной возни. Однако, чтобы разобраться, чем вновь открытые клетки заняты в живом организме, нужен совсем другой подход. Такого рода передовые исследования — не точная наука. Во всяком случае поначалу никаких внятных теорий, которые нужно было бы подтверждать или опровергать, нет, как нет и международных сообществ или многодисциплинарных исследовательских групп, которые можно было бы координировать. Прогресс происходит благодаря нескольким отдельным людям, которые держат нос по ветру. В этой точке творчество художника и ученого очень похожи. Ученые и творцы в равной мере мечутся, ноют и отчаиваются — в поисках подходящего сюжета.

Стайнман открыл дендритные клетки без всякой великой теории о том, как они способны вызывать иммунный ответ: у него не было повествования, которое могло бы направлять дальнейшие эксперименты. Мячик Стайнману выдали, а что это за игра, предстояло выяснить самостоятельно. Ему и его группе нужно было разобраться, что произойдет, если дендритные клетки смешать с такими и сякими другими клетками, в различных сочетаниях: станут ли они размножаться, перемрут или же начнут выделять те или иные белковые молекулы? Значимо ли то, что их оставили на час — или на сутки? Меняют ли они форму, притягиваются друг к дружке или отталкиваются, движутся быстрее или медленнее, укрупняются или мельчают, выпускают больше или меньше отростков, включают или выключают тот или иной ген?

Сперва все эксперименты подводили Стайнмана и остальных к пониманию, что дендритные клетки исключительно важны для запуска точного иммунного отклика. Но затем, когда удалось опробовать разнообразные условия и обстоятельства, некоторые эксперименты показали, что верно полностью противоположное: присутствие дендритных клеток способно остановить иммунный ответ. Не успел Стайнман решить, что разобрался в этой игре, как выяснилось, что он лишь на первом ее уровне, и никто не понимал, сколько там еще этих уровней. Сколько б ни было нам известно, всегда гораздо больше того, чего мы не знаем.

В одном из экспериментов, который, казалось, противоречит предыдущим исследованиям, дендритные клетки подверглись воздействию белковых молекул, чужеродных для человека, а не целых микроорганизмов. Вроде бы дендритные клетки в таких условиях не должны вызывать иммунный отклик: их образ-распознающие рецепторы не засекут микробов, и клетка должна остаться незрелой. Дендритные клетки действительно не пробудили отклика в других иммунных клетках, но кое-что все же произошло. Другие иммунные клетки, приведенные в соприкосновение с этими дендритными, сделались неспособны позже участвовать в иммунном отклике даже в присутствии микробов. Иначе говоря, эти дендритные клетки вызвали состояние бездействия — или толерантности — у других иммунных клеток, сделали их невосприимчивыми.

Когда возникала вот такая невнятица, Стайнмана питало то же, что поддерживает любого ученого: вера в то, что природа все устроила сообразно, и ответы существуют. Мы не сдаемся, мы вглядываемся пристальнее: чтобы понять, как одни и те же клетки в одних случаях инициируют ответ, а в других пресекают его, нужно разобраться, как именно устроен механизм взаимодействия дендритных клеток с другими иммунными. Вспомним, что дендритная клетка обволакивает микроба на месте заражения, а затем, в лимфоузле, показывает Т-клеткам образцы молекул, произведенных микробом. Теперь мы знаем, что этот процесс требует белков, кодируемых горсткой чрезвычайно важных генов — эта группа генов называется главным комплексом гистосовместимости (ГКГС) или, попроще, генами совместимости. Белки, закодированные этими конкретными генами, торчат на поверхности дендритных клеток. Они цепляют мелкие образцы других белковых молекул изнутри дендритной клетки, в том числе и молекулы любых микробов, которые дендритной клетке удалось поглотить, и выставляют их у себя на поверхности. Т-клетки проверяют эти образцы белков, которые им предложили, и ищут среди них те, которых в теле прежде не бывало.

Кроме того, что на них лежит выполнение этой важной задачи, такие белки — особенные, потому что гены, которые их кодируют, — а значит, и сами белки, — у разных людей разные. В общем и целом, у нас один и тот же набор генов — 23 000 единиц человеческого генома, — но примерно 1 % нашего генома у каждого человека свой: эти гены влияют на цвет волос, глаз, кожи и так далее. Что важно: те гены, которые сильнее всего отличаются от человека к человеку, никак не отвечают за нашу внешность — они часть нашей иммунной системы. Вариации в этих генах придают белкам, выпирающим с поверхности наших дендритных клеток и предъявляющим образцы того, что в данный момент находится у этих клеток внутри, несколько отличающиеся очертания. Это означает, что каждый из нас предъявляет особый состав белков, находящихся внутри наших дендритных клеток. Такова одна, но не единственная, причина, почему все мы справляемся с одной и той же инфекцией несколько по-разному.

Стоит отметить, что, в пределах моего понимания, в целом, никому не достается худший или лучший состав этих конкретных генов. Вариант, соотносимый с откликом лучше среднего на инфекции при наличии ВИЧ, одновременно соотносится с большей подверженностью другим болезнями — аутоиммунным, например. В этой системе нет иерархии. Генетическое многообразие в пределах нашего вида необходимо для нашей способности противостоять всевозможным потенциальным инфекциям, что, на мой взгляд, мощная глубинная причина радоваться этому самому многообразию.

Нюанс, благодаря которому удалось разрешить загадку способности дендритной клетки и вызывать отклик, и предотвращать его, таков: если Т-клетка сцепляется с чем-то, чего в теле прежде никогда не было, — применительно к привычному диапазону белка гена совместимости, — одного этого недостаточно, чтобы запустить иммунный отклик. Т-клетке нужно больше доказательств, что иммунный ответ уместен. По сути, любой Т-клетке нужно два показателя возникшей неполадки. Первый — сигнал номер один, как его называют, — поступает при распознании образца белковой молекулы, которой прежде в теле не имелось. Сигнал номер два приходит от так называемых костимулирующих белков. Костимулирующие белки содержатся внутри дендритных клеток, они перемещаются к поверхности клетки, когда образ-распознающие рецепторы дендритной клетки соединились с микробом (и дендритная клетка при этом переходит из незрелого состояния в зрелое). В результате эти белки присутствуют в заметных концентрациях на поверхности лишь тех дендритных клеток, которые соприкоснулись с микробом, и это оставляет действенный молекулярный след, означающий, что та или иная дендритная клетка соприкоснулась с микробом.

Иначе говоря, дендритная клетка применяет образ-распознающие рецепторы, чтобы засечь микроба или какой-либо еще признак неполадки — фрагмент зараженной мертвой клетки, например, — а затем дендритная клетка созревает (или включается) и предоставляет образцы микроба Т-клетке. Т-клетка, у которой есть рецептор подходящих очертаний, способный соединиться с тем, что представила дендритная клетка, — нечто чужое, — требует присутствия костимулирующего белка у той же самой дендритной клетки — как сигнал к тому, что это самое чужое есть часть микроба и что отклик необходим. Если Т-клетка сцепляется с тем, что представила дендритная клетка, но костимулирующих белков нет, Т-клетка понимает, что откликается на что-то не микробное. Возможно, это молекула, которой прежде в теле не было почему-либо еще: может, это пища или новые белки, произведенные во время беременности или в подростковый период. В таком случае Т-клетка не просто пресекает иммунный отклик: она переходит в другое состояние и превращается в толерантную Т-клетку. Такая Т-клетка более не способна вызывать иммунный отклик — ни сейчас, ни даже позднее. Вот так дендритные клетки способны выключать Т-клетки, которые в противном случае нападали бы на здоровые клетки и ткани.

Ученые, исследующие иммунную систему, часто заявляют, что участок, на котором они трудятся, — важнейшая часть системы. Действительно, система настолько сложна и многослойна, что в равной мере правомочно утверждать, будто Т-клетки важны необычайно — или В-клетки, или макрофаги, или образ-распознающие рецепторы и так далее. Однако дендритные клетки в самом деле занимают во всем этом устройстве особое место. У них есть способность включать и выключать иммунную систему — и управлять нашим иммунитетом и его борьбой с микробами и вирусами, и не давать ему атаковать здоровые клетки и ткани. Открытие механизма действия дендритных клеток — начинание Стайнмана, а позднее эту работу продолжили тысячи других ученых — в конце концов ответило на исходный вопрос этого ученого, как тело запускает иммунный отклик вдумчиво: ей для этого нужен не один сигнал.

* * *

Стайнмана неизменно поддерживала вера, что его исследование можно будет применить при разработке новых лечебных препаратов. Поскольку дендритные клетки совершенно необходимы, чтобы возник иммунный отклик, когда микроб впервые обнаружен в теле, они, по сути, — природный адъювант, вырабатываемый самим телом. Мы все еще не знаем точно, как внешние вещества, подобно солям алюминия, выполняют задачи адъюванта, но, похоже, они воздействуют на дендритные клетки и тем самым вынуждают их переходить из незрелого состояния в зрелое, словно в присутствии настоящего микроба. Само собой, полагал Стайнман, мы, следовательно, сможем применять дендритные клетки при создании вакцин нового поколения — против ВИЧ, туберкулеза или рака.

Японская исследовательница Кайо Инаба в 1990 году провела в лаборатории эксперимент, показавший, что вакцина на основе дендритных клеток могла бы оказаться действенной. В то время эта область изучения была, несомненно, в мужских руках: по словам Инабы, «женщины в иммунологии не работают», и ее это пугало. (На самом деле в иммунологии в то время все же работало несколько женщин, но, да, немного.) Эксперимент, который она провела, ныне широко признан революционным. Сперва она выделила дендритные клетки мыши. Затем обработала эти клетки в лабораторной чашке вытяжками из клеток опухоли или белками, которых в организме мыши нет. Обработанные таким образом дендритные клетки затем вводили животным. Мыши, которым ввели такие дендритные клетки, далее производили иммунный отклик против тех же молекул, с которыми соприкоснулись дендритные клетки. Иначе говоря, Инаба установила, что дендритные клетки можно включить вне исходного организма, а затем ввести их обратно, и они подготовят ответ иммунной системы. Так обнаружился новый способ подталкивать иммунный отклик и, потенциально, — вакцина нового типа. В 1992 году Инаба вернулась в Японию, где совершила еще один прорыв: стала первой женщиной-доцентом на факультете естественных наук в Киотском университете, а ко времени публикации этой книги заняла пост вице-президента этого университета и деятельно включилась в укрепление гендерного равноправия.

Цель вакцины на основе дендритных клеток, следовательно, состоит в том, чтобы применять эти клетки для активации защит организма против, скажем, вирусов, подобных ВИЧ, туберкулезных бактерий или раковых клеток. Эксперименты Инабы доказали, что этот подход применим к мышам. Но, как частенько острят иммунологи, везет же мышам. Проверка этой процедуры на людях многократно сложнее. В случае с раковым пациентом, например, дендритные клетки нужно выделить или добыть из пробы крови, а затем обработать в лабораторной посуде белковыми молекулами, взятыми из раковых клеток пациента. В ту же посуду потребуется добавить адъювант (компоненты бактерий, допустим), чтобы дендритные клетки созрели и были готовы активировать другие иммунные клетки. Зрелые дендритные клетки — вобравшие в себя молекулы раковых клеток пациента — нужно ввести пациенту же. Если все пойдет как надо, дендритные клетки отправятся в лимфоузел и покажут Т-клеткам образцы молекул из раковых клеток самого пациента. Вот так подходящие Т-клетки — способные засекать рак — включатся, и начнется иммунный отклик на рак.

Замысел медицинской процедуры такой сложности обычно проверяется пошагово, много лет, если не десятилетий. Исследования клеток в лабораторной посуде ведут к изучению на животных, затем к более обширной работе, возможно, на других животных, а затем — к небольшим проверкам на безопасность с участием людей — так отшлифовывается протокол лечения, поэтапно, — и лишь потом все это допускается к клиническим испытаниям. В марте 2007 года у Стайнмана внезапно не осталось на это времени. Рак на серьезной стадии — скопление клеток размером с плод киви — обнаружился у него в поджелудочной железе. Ученому сообщили, что жить ему осталось несколько месяцев. Выкладывая новость детям, он сказал: «Не надо это гуглить».

Все мы этого опасаемся, однако и размышляем над этим время от времени: что предпримем, если окажется, что жить нам осталось недолго? Некоторые бросят работу и отправятся в широкий мир — посмотреть на то, что всегда хотели увидеть, но пока не получалось. Однако Стайнман оказался не из тех, кто меняет свои планы. Он не оставил свою научную миссию, хотя кое-что поменялось: теперь он мог экспериментировать на себе.

Взявшись применять дендритные клетки для излечения собственного рака, Стайнман надеялся, что работа всей его жизни ее же и спасет. За это новое начинание он взялся не в одиночку. Друзья и коллеги со всего мира вместе взялись придумывать, как именно можно устранить опухоль у Стайнмана. Ожидались масштабные испытания на одном человеке — непомерное усилие спасти жизнь, и усилие это питали любовь и почтение к Стайнману и его достижениям. В ход пошли все накопленные идеи.

Стайнман не готов был подвергать себя закулисным тайным экспериментам и накачивать себя бурлящими снадобьями. Все продолжало происходить по правилам, а они означали громадную бумажную волокиту — для всех участников. Однако в попытке спасти Стайнману жизнь были заново рассмотрены все потенциальные опасности и риски. Обычно, к примеру, во всех лабораториях, где работают с человеческой кровью, исследователям строго-настрого не велят применять собственную кровь. Ради Стайнмана в Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) были поданы на утверждение особые протоколы гуманного применения в данной конкретной ситуации. Чиновники оказались отзывчивыми, и утверждения, какие обычно длятся месяцами, удавалось протолкнуть за несколько дней.

Первый аспирант Стайнмана Мишель Нуссенцвайг в ту пору уже был профессором Рокфеллеровского университета, Нью-Йорк. Он взял у Стайнмана пробу опухоли, удаленной хирургически, и вырастил ее в мышах — для дальнейшего исследования. Тем временем Айра Меллмен, вице-президент отдела онкологических исследований в компании «Дженетек», работавший со Стайнманом после защиты диссертации, поручил своей группе вырастить клетки из опухоли Стайнмана, а затем испытал на них несколько лекарств, к которым имел доступ, но их пока не опробовали в клинических условиях. Еще один друг Стайнмана, в Торонто, анализировал особые генные мутации, происходившие в опухоли. В Тюбингене, Германия, другие коллеги выделяли из опухоли белковые молекулы — для применения в экспериментальных вакцинах. Одна исследовательница из той группы знала Стайнмана еще с тех пор, когда проходила летнюю вузовскую практику у него в лаборатории. Меллмен вспоминает, как встретился со Стайнманом у него в кабинете — выяснить, что имеет смысл пробовать, а что нет: «Состоялась совершенно непринужденная научная беседа — с той лишь поправкой, что обсуждали мы его опухоль».

В общей сложности Стайнман попробовал восемь различных экспериментальных методов лечения, включая и три вакцины на основе дендритных клеток. Для двух таких вакцин были выделены дендритные клетки из тела самого Стайнмана, и их модифицировали — по-разному, — чтобы в них оказались молекулы из опухоли. Для одной вакцины дендритные клетки Стайнмана накачали ДНК из раковых клеток его опухоли. В каждом случае дендритные клетки вводили Стайнману в кровь — много раз за несколько месяцев — в надежде, что те смогут подтолкнуть иммунный отклик на рак.

Третья вакцина была другого действия. Для нее раковые клетки из тела Стайнмана выделили и генетически модифицировали, чтобы те производили белковую молекулу (с неуклюжим названием гранулоцитарно-макрофагальный колониестимулирующий фактор), которая побуждает к действию дендритные и другие иммунные клетки. Затем генетически модифицированные клетки опухоли подвергали облучению в больших дозах, что предотвращало их размножение, какое происходит при активном раке. Следом раковые клетки вводили обратно в кровь Стайнману. В этом случае соображения были такие же: облученные клетки опухоли привлекут внимание дендритных клеток в организме Стайнмана, те обволокут их и покажут Т-клеткам в лимфоузле, чтобы иммунная система поняла, что́ ей устранять.

Стайнман применил и более традиционные подходы, которые проходили в то время клинические испытания, — обычно в сочетании с вакцинами на основе дендритных клеток. Нашлось одно комбинированное лечение, показавшееся Стайнману особенно многообещающим, но его так и не опробовали — не получили разрешения от FDA. Вопреки этому препятствию Стайнман сохранял оптимизм — верил, что излечится. До самого последнего дня вне больницы он был полностью поглощен исследованиями, пытался разобраться, как же можно применять дендритные клетки в борьбе с раком. Лишь отчасти в шутку он желал опубликовать статью в «Нью-Ингленд Джорнел оф Медисин»: «Моя опухоль и как я ее устранил». Однако 25 сентября 2011 года, отужинав накануне с женой, тремя детьми и тремя внуками, он отправился в больницу — в последний раз.

Никак не узнать, продлили ли все те эксперименты ему жизнь: единичный случай не имеет статистического значения. Но Стайнман несгибаемо верил, что примененные методы сработали. Исходный диагноз предсказывал ему остаток жизни длиной от нескольких недель до нескольких месяцев, вероятность прожить год — меньше 5 %. В итоге он прожил четыре с половиной года, до 30 сентября, и умер в шестьдесят восемь лет. Скорее всего, рак у Стайнмана был уже в той стадии, что даже если экспериментальное лечение и поддержало его иммунную систему, раковые клетки, видимо, нашли способ избегать атаки. «То был лабораторный эксперимент, он некоторое время действовал, как нам кажется, но вернуться и повторить его мы не можем, а потому никогда не узнаем наверняка», — говорил Меллмен.

Через три дня после смерти Стайнмана его жена Клодия встала до рассвета попить воды и увидела, что «блэкберри» покойного супруга мигает в вазе рядом с его ключами. Телефон не трогали несколько дней, но Клодия увидела сообщение с временной отметкой 5:23 утра: «Дорогой доктор Стайнман, у меня для вас хорошая новость…» Клодия позвала дочь, та еще спала: «Папа получил Нобеля!» Размышляя о том событии, Клодия вспоминает, что мужа «не было рядом, чтобы разделить это счастье… [вышло] горько и радостно». Когда объявили присуждение премии, вряд ли кто-то знал, что Стайнмана больше нет. Один знакомый — наверняка не единственный — попал в неловкое положение, отправив поздравительное письмо. Разумеется, знай Нобелевский комитет о кончине Стайнмана, премию ему присудить не смогли бы. Сложилось так, что эта новость добралась до комитета через час после объявления лауреатов. Нобелевский комитет назначил собрание — обсудить сложившуюся ситуацию. Если бы решили, что премию Стайнману давать нельзя, его доля денег — почти полмиллиона фунтов — скорее всего досталась бы Бётлеру и Офману, разделившим с ним премию. В конце концов постановили, что в этих исключительных обстоятельствах отменять ничего не следует. В тот же год, когда Джейнуэю отказали в премии на основании того, что ученого уже не было в живых, Стайнман ее получил — вопреки своей смерти.

Стайнман остается единственным человеком в истории, получившим Нобелевскую премию и не узнавшим об этом. Он мог бы — и большинство ученых согласно, что так и должно было случиться, — получить премию раньше. Вглядываясь в кроличью нору, Стайнман открыл страну чудес иммунитета, мир, полный причудливых персонажей со странными силуэтами, взаимодействующих по сложным правилам, согласно которым клетки многочисленных разновидностей делятся данными и координируют свою деятельность, сражаясь с болезнью. По словам Меллмена: «Он — тот, кто единолично породил целое поле исследования и занимался им и после того, как мы, все остальные, сдались, чтобы не портить себе карьеру».

К концу жизни Стайнмана чтило огромное сообщество ученых, исследующих дендритные клетки. Дерево познается по плодам его: имя Стайнмана теперь уже навеки связано с дендритной клеткой. Но, как и все ученые, он умер, а некоторые его устремления так и не достигли цели. Он всегда желал, чтобы его исследования оказались полезными в медицине. В этом успех он обрел лишь отчасти. Одна вакцина на основе дендритных клеток увеличивает вероятность выживания у пациентов с раком простаты — примерно на четыре месяца, и FDA утвердило ее для использования в США. Однако вакцины на основе дендритных клеток в лечении рака пока еще не применяются широко. Клинические испытания других подобных вакцин идут непрерывно, и этот тип лечения в будущем может получить большее распространение, однако трудностей пока хватает.

Одна из причин, почему такие вакцины не имеют большей действенности, заключается в том, что у опухолей появились способы противодействовать иммунной системе. Некоторые опухоли, например, выделяют собственные белковые молекулы, мешающие дендритным клеткам поднимать костимулирующие белки к своей поверхности. Пораженные таким путем дендритные клетки не только бесполезны — они деятельно отключают иммунную защиту тела, превращая Т-клетки в толерантные по отношению к раку, что потенциально ухудшает положение пациента.

Вторая неувязка: дендритные клетки активируются вне тела, их оснащают всем необходимым для включения иммунного отклика, но, когда их вводят в тело, они зачастую теряют способность перемещаться внутри организма. Дендритные клетки, введенные обратно в тело пациента, лишь иногда добираются до лимфоузла, где им нужно столкнуться с Т-клетками и включить иммунный ответ. Третья незадача с вакцинами на основе дендритных клеток состоит в том, что, как показывают недавние открытия, существует много разных типов дендритных клеток. В коже они, например, отличаются от тех, что находятся в кишечнике, а те, в свою очередь, не похожи на кровяные, и даже в пределах одного места в теле дендритные клетки отличаются друг от друга. До некоторой степени это придает иммунной системе сходство с экосистемой: клетки в разных местах обитания имеют много родственных черт, однако и отличаются друг от друга и способны приспосабливаться при перемещении. Передовой край исследований — попытки понять это многообразие дендритных клеток. Более того, вероятно, мы не завершили и исходный эксперимент Стайнмана: не выяснили, какова же она, самая успешная клетка — вспомогательная — в деле включения иммунного отклика. Возможно, в смысле вакцины существует подтип дендритной клетки, способный включать иммунные отклики особенно мощно.

В пределах жизни самого Стайнмана его дар человечеству — не новые лекарства, а новое осознание человеческого тела. Не одно столетие мы знали, что кровь циркулирует в организме, распределяя кислород и питательные вещества. Стайнман и тысячи ученых по всему миру, так или иначе исследовавших дендритные клетки вместе с ним, явили нам особенности другой большой жизни в человеческом теле: различные типы иммунных клеток снуют между нашими органами и тканями, в лимфоузлы и прочь из них, и так предоставляют нам постоянную и совершенно необходимую защиту.

Оставив за скобками вакцины на основе дендритных клеток, можно сказать, что широкий взгляд Стайнмана на новые лекарства, способные задействовать мощь иммунной системы, все еще в моде. Однако прежде, чем этот взгляд укоренился, необходимо разобраться с целым отдельным слоем взаимодействий внутри иммунной системы.

 

3. Укрощение и власть

Летом 1956 года двое ученых встретились в Милл-Хилле на окраине Лондона, в Национальном институте медицинских исследований — семиэтажном здании, где в 1933 году открыли вирус гриппа и которое позднее, в 2005-м, задействовали в фильме «Бэтмен: Начало» как вымышленную психиатрическую лечебницу Аркэм. Тридцатиоднолетний Жан Линденманн — швейцарец, относительный новичок в науке. Британский ученый Алик Айзекс — на три года старше, он уже заработал международную репутацию за эксперименты с вирусами; три года он провел в Австралии, работая под началом у нобелевского лауреата Макфарлейна Бёрнета. Линденманн поначалу изучал физику в Университете Цюриха, но переключился на медицину — после того, как применение атомной бомбы изменило его взгляды на то, что следует делать со своей жизнью. Еще подростком он страдал от туберкулеза и много лет жил отдельно от родителей. Вероятно, поэтому Линденманн был тихим и застенчивым. Айзекс, напротив, любил насвистывать арии, чтобы его коллеги определяли, из какой они оперы. Научное обсуждение частенько складывается удачно, когда один ее участник пытлив и склонен порассуждать, а второй более сдержан и способен преобразовывать воодушевление в конкретные разработки экспериментов. В нашем случае сотрудничество этих двоих людей с очень разными личными историями и темпераментами привело к одному из величайших прорывов в науке ХХ века.

До встречи с Линденманном Айзекс много лет пытался решить давно возникшую загадку, связанную с вирусами. По меньшей мере в XIX веке было замечено, что вероятность одновременного заражения сразу двумя вирусами довольно мала. Дед Чарлза Дарвина Эразм Дарвин говорил, что никогда не попадался ему пациент с корью, у которого была бы и оспа. Эту загадку — почему присутствие одного вируса вроде бы пресекает развитие другого — систематически не изучали вплоть до 1937 года, когда было установлено, что обезьяны, зараженные вирусом одного типа, лихорадкой Рифт-Валли, оказывались защищены от заражения другим вирусом — желтой лихорадки. Даже если к клеткам, выращенным в лабораторных условиях, добавить два разных вируса, часто качественно растет лишь один.

Сколь бы таинственно это ни было, в то время, когда познакомились Айзекс и Линденманн, как о насущном о нем думал мало кто. Горячей темой, особенно в Милл-Хилле, считалось изучение того, как возникают эпидемии гриппа. Исследовательская группа Айзекса сосредоточилась как раз на этом — работу над личным проектом самого Айзекса пришлось ужать и освободить ресурсы для этой главной темы, — и так обнаружили, например, что грипп, бушевавший в Великобритании в 1951 году, был вызван двумя разновидностями вируса. Это и другие исследования в Милл-Хилле оказались революционными: благодаря им развилось наше современное применение компьютеров для предсказания развития и мирового распространения гриппа, а это важнейшее знание, на основе которого Всемирная организация здравоохранения подбирает штаммы для ежегодной вакцинации против гриппа.

Понимание того, как распространяются эпидемии, было и остается очевидно важным. Куда менее очевидно, заслуживает ли всемирных усилий исследование, почему один вирус препятствует росту другого. Однако выбор того, что именно необычайно важно и потому заслуживает досконального изучения, — а это может означать годы работы, — величайший в жизни любого ученого. Некоторым подсказывает чутье, но многие анализируют возможные причины полученных данных и задаются вопросом, окажутся ли эти причины прорывом в науке, если подтвердятся. Скажем, у вашего компьютера возник сбой — станет ли понимание, почему это произошло, крупным открытием? Вероятно, нет, а потому лучше просто выключить и включить компьютер и не тратить время на беспокойство, что же с ним на самом деле стряслось.

Познакомившись, Айзекс с Линденманном вскоре уже увлеклись обсуждением, почему вирус одного вида препятствует росту другого: Линденманн наткнулся на это явление в своих неопубликованных экспериментах, которые проводил в Цюрихе. Когда Линденманн, выхлопотав себе швейцарскую стипендию на год, прибыл в Лондон, Айзекс уже разобрался, сколько нужно одного вируса, чтобы остановить другой, и показал, что один вирус способен подавить рост всевозможных других, однако суть загадки — как один вирус подавляет второй — осталась нераскрытой. Ученые порассуждали о возможных причинах. С одной стороны, белковые молекулы, от которых, как было известно, зависит проникновение вируса в клетку, расходовались подчистую или устранялись, когда вирус проникал в клетку, а значит, второму вирусу хода в эту же клетку нет. С другой стороны, молекула, нужная вирусу для размножения, тоже могла израсходоваться, а значит, второй вирус проникнуть в клетку, допустим, мог, но размножаться у него бы не получилось. Айзекс и Линденманн осознали, что, если окажется верным, любой из этих двух ответов может стать крупным открытием: удастся выяснить, не только как вирусы действуют, но и в чем их уязвимость. Обоим ученым казалось, что эта задача заслуживает больше внимания, чем получает. И вот так, поговорив на эту тему за чаем, они взялись за эксперименты — 4 сентября 1956 года. Их открытия навсегда изменили и медицину, и сами их жизни.

Ныне прославленные эксперименты Айзекса и Линденманна состояли в заражении фрагментов клеточной мембраны, взятой из скорлупы оплодотворенных куриных яиц вирусом гриппа. Однако заражение проводили не напрямую вирусом, а смесью вируса с красными кровяными тельцами. Линденманн и Айзекс знали, что вирус прицепится к красным кровяным тельцам, которые примерно в 10 000 раз крупнее, однако рассудили, что это не помешает вирусу заразить клетки мембраны куриного яйца своим генетическим материалом (вирус гриппа размножается, вбрасывая свой генетический материал в клетки). Однако, как только вирус исторгал свой генетический материал, внешняя оболочка вируса не отлипала от красных кровяных клеток. Их можно было смыть с мембраны, а вместе с ними — и оболочки вирусов. Красные кровяные тельца с вирусными оболочками, приставшими к ним, далее можно исследовать и выяснить, способны ли они предотвращать заражение вирусом, если ввести их в клеточные мембраны другого яйца. Если способны, рассуждали ученые, значит, внешняя оболочка и есть то самое, что пресекает второе заражение — в отличие от генетического материала вируса. Эксперимент занимал целые часы — мембраны и красные кровяные тельца оставляли во вращавшихся пробирках, — а пока ученые ждали, Айзекс любил порассуждать о своих замыслах следующих экспериментов или же о политике.

Выяснилось, что красные кровяные тельца, покрытые вирусом и смытые с клеток куриной мембраны, действительно все еще способны не допустить заражения вторым вирусом. Это вроде бы соответствовало соображению, что внешняя оболочка вируса — важный фактор предотвращения другой вирусной инфекции. Но такое толкование полностью полагалось на допущение, что внешняя оболочка вируса не отлипает от красных кровяных телец. Чтобы удостовериться в этом, ученые глянули на клетки, задействованные в эксперименте, через электронный микроскоп (того же типа, какой применил Стайнман, когда пристально рассматривал дендритные клетки). Изображения были смазанные, и Айзекс с Линденманном не смогли разобрать, остались оболочки вируса на красных кровяных клетках или же нет. Хуже того, снимки с электронного микроскопа показали, что сколько-то вирусных организмов отцепилось от красных кровяных телец — возможно, пока клетки и вирус болтались в пробирках. Это обеспокоило ученых. Казалось возможным, что полностью нетронутый вирус мог отлипнуть от красной кровяной клетки, и как раз это не позволило случиться второму заражению. Если так, значит, их эксперимент вообще ничего нового не выявил. Разбираясь с этой невнятицей в новом эксперименте, ученые наткнулись на золотую жилу — вообще-то, на жилу куда ценнее, чем золото.

Чтобы проверить, действительно ли в экспериментальной смеси есть свободные целые вирусы, Айзекс и Линденманн тщательно слили жидкость из пробирок и отделили ее не только от мембран клеток куриного яйца, но и от покрытых вирусом красных кровяных телец. Затем они добавили оставшуюся жидкость к свежим клеткам мембраны куриного яйца и обнаружили, что есть и в самих этих клетках нечто, способное предотвращать заражение клеток. Но когда ученые проверили состав жидкости, они выявили, что в ней содержится очень мало — или совсем нисколько — отлипших вирусов, а значит, что никакого объяснения происходящему у них нет.

Они решили повторить эксперименты, не усложняя их добавлением красных кровяных телец. Обнаружилось, что жидкость, взятая из пробирки, содержащей вирус и клетки мембраны, тоже способна не позволить вирусу заразить свежие клетки. Нечто в самой жидкости — просто жидкости — препятствовало вирусной инфекции. Вот это наблюдение подтолкнуло их на верный путь к важному открытию, однако в то время им это совсем не показалось «эврикой» — они попросту не могли взять в толк, что тут к чему. Растерялись.

Айзекс предположил: нечто, способное вмешиваться в жизнь вирусов, возможно, производится в жидкости, но оба ученых понимали и то, что, вероятно, происходит нечто не столь уж поразительное. Если у жидкости повысилась кислотность, например, могло это воспрепятствовать вирусам? Или, может, один вирус израсходовал все питательные вещества, и второе заражение не состоялось поэтому? В рассуждениях, что делать дальше, Линденманн придумал назвать неведомого вмешивавшегося агента интерфероном — чтобы получилось похоже на фундаментальную частицу во Вселенной, на манер электрона, нейтрона или бозона. Он счел, что биологам самое время начать исследование фундаментальной частицы — вон их сколько у физиков. 6 ноября 1956 года, всего через два с небольшим месяца после начала их совместной работы, Айзекс назвал новый раздел в своем лабораторном журнале «В поисках интерферона». Началась упорная работа.

Уже не имело значения, что Айзекс располагал бо́льшим, чем у Линденманна, опытом в науке: в неведомых водах кто угодно — «чайник». Как сыщики, прибывшие на место преступления, они не очень понимали, что именно ищут, и выискивали в той жидкости какие угодно свойства и улики. Обнаружили, что нагрев устраняет антивирусное свойство, а хранение в холодильнике не влияет никак. Эти результаты намекали, что pH среды не имеет значения — нагрев на него не влияет, — однако некий чувствительный к температуре показатель тут явно замешан. Попробовали центрифугировать — никаких перемен не заметили, а значит, и вероятности того, что происходит вмешательство в жизнь вирусов со стороны какой-нибудь крупной частицы, нет (все крупное осело бы на дне пробирки). Проверили и способность жидкости предотвращать заражение разными вирусами — и такую способность нашли. Постепенно они отмели неинтересные и частные объяснения и укрепились в уверенности, что тут дело в чем-то, пока не определенном, и оно наделено силой предотвращать вирусное заражение — и действует; иными словами, интерферон в этой жидкости явно был.

Вспоминая о тех временах, Линденманн писал: «Исследования привлекают потому, что истинное воодушевление от них — как раз на этапах блуждания в потемках, которое внешнему наблюдателю представляется однообразным и скучным. Немногие тщеславные мгновения торжества быстро блекнут; удовлетворение от интеллектуально искренних попыток держится дольше. Но, вероятно, и к лучшему, что эта сторона научной работы редко мелькает в популярных описаниях. Должны существовать тайные радости, которые наука приберегает исключительно для тех, кто достаточно смел — или наивен, — чтобы отозваться на ее призыв».

К концу февраля 1957 года они решили, что собрали достаточно подтверждений, чтобы опубликовать свои соображения о новом факторе клеточного происхождения, порожденном вирусом, способном вмешиваться в размножение вируса. Глава института в Милл-Хилле, где они работали, Кристофер Эндрюс, уже прославился открытием вируса гриппа в 1933 году, и как член Королевского общества помог им обнародовать результаты экспериментов в двух статьях на страницах «Докладов» общества. Нам известно, что предположения в тех статьях оказались верны, однако в ту пору согласились с ними немногие.

Неприятности начались, когда Линденманн впервые сообщил об интерфероне на научном съезде в Швейцарии в июне 1957 года. После его доклада один швейцарский вирусолог заметил, что эта мысль противоречит всему, что он читал, а потому наверняка чепуха. Когда в октябре увидели свет официальные статьи Айзекса и Линденманна, несколько маститых ученых, особенно в США, усомнились, действительно ли эти двое открыли новую молекулу. Скептики говорили, что наверняка в экспериментальные образцы попала часть вируса и спровоцировала результаты, которые Айзекс с Линденманном приписали новой молекуле. Поползли слухи, что их работа — бредни, а интерферону присвоили другие названия: misinterpreton [заблуждон] и imaginon [вообразон]. Как это часто случается с чем-либо новым, скептицизм не был в чистом виде злопыхательством. Ранние эксперименты были громоздкими — клетки и вирусы проходили инкубацию вместе, жидкость откачивали и применяли заново, — и потому вопрос о природе фактора вмешательства оставался открытым. К тому же сложность экспериментов означала, что другим ученым непросто воспроизвести их результаты.

Любой ученый страшится, что его эксперименту не поверят. Того хуже — что усомнятся в их порядочности и честности. Порядочность Линденманна попала под перекрестный огонь, когда он вернулся в Швейцарию после года, проведенного в Лондоне. Его бывший начальник Херманн Моозер решил, что ему полагается быть обозначенным в статьях об интерфероне наравне с Айзексом, потому что, как заявлял Моозер, работа основана на неопубликованных экспериментах, которые Линденманн проделал в лаборатории Моозера в 1955 году, еще до сотрудничества с Айзексом. Моозера очень чтили (за его труды, посвященные тифозной бактерии), и его обвинения оказались настолько разрушительными для карьеры Линденманна, что тому пришлось покинуть Швейцарию. Он менял работы — пара лет в Берне, три года во Флориде, — после чего вернулся в Цюрих, когда Моозер ушел на пенсию.

Моозер умер, убежденный, что участвовал в открытии интерферона и что обошлись с ним несправедливо. По правде говоря, многие лаборатории ставили эксперименты, приводившие к интерферону, — таков едва ли не любой эксперимент, связанный с живыми вирусами и клетками, — однако не осознавали этого. Когда Айзекс с Линденманном доложили об интерфероне, в анналах науки уже бытовали многочисленные намеки, что есть факторы, так или иначе воздействующие на отклик иммунных клеток. Любое исследование происходит параллельно с другими, а Моозер не приложил достаточно усилий, чтобы его признали как участника открытия интерферона.

Айзекс уверенно отбил его притязания, однако критика окружающих основательно его разочаровала. Он маялся депрессией, которая иногда требовала даже госпитализации и лекарственного лечения. Как заметил один его друг, Айзекс был «ученым с воображением, он видел масштабную картину… [был] полон идей, однако в депрессии ладить с ним давалось нелегко». Айзекс иногда разговаривал со своими ближайшими коллегами, могло ли открытие, которое они с Линденманном сделали, действительно оказаться следствием вирусов, в едва заметных количествах присутствовавших в жидкости, а они просто не смогли их засечь. Вероятно, скептики правы, может, интерферона и впрямь не существует.

В идеале это должно было послужить поводом для исследования, для новых экспериментов, а не для сомнений в себе, однако вопреки объективному тону научных статей, поиск нового знания — очень сокровенное предприятие. В 1958 году Айзекс пережил нервный срыв. Большинству ученых в Милл-Хилле он казался жизнерадостным и пылким, исполненным энтузиазма и сил, однако втайне от чужих глаз жизнь его складывалась сложно. Еще юным врачом он в 1949 году женился на психиатре Сюзанне Гордон. Брак сложился счастливо, но поскольку Сюзанна не была еврейкой, Айзекс утратил поддержку своей ортодоксальной семьи, а отец отказался от него. Научное сообщество стало для Айзекса суррогатной семьей, а это значило, что поддержка его работы была Айзексу чрезвычайно нужна.

Давление нарастало: интерферон обсуждался не только на научных конференциях, но и в обычных газетах и телепрограммах. Нельзя сказать, конечно, что к попыткам Линденманна и Айзекса найти ответ на давний вопрос о взаимных вмешательствах вирусов публика проявляла бешеный интерес, но все осознавали, что, если интерферон способен пресекать вирусную инфекцию, из него могло бы получиться новое чудо-лекарство. Этот сюжет в 1957 году освещала «Дейли Экспресс», а затем вести распространились еще шире, в том числе и посредством телевидения Би-би-си — после того, как Айзекс представил интерферон на приеме в Королевском обществе в мае 1958 года. Интерферон даже вошел в язык поп-культуры: в 1960 году в комиксе «Флэш Гордон» художника Дэна Барри космонавт, зараженный смертельным внеземным вирусом, спасен своевременной инъекцией интерферона. (Вообще-то в этом комиксе есть незаметная ошибка: действие интерферона сведено к понижению температуры у больного космонавта, тогда как в действительности интерферон, действуя, усиливает жар.)

Правительство тоже приглядывало за интерфероном. Парламент и Совет по медицинским исследованиям, финансировавший институт в Милл-Хилле, все еще горевали о том, что пенициллин, открытый в 1928 году в Лондоне Александром Флемингом, начали производить и запатентовали в Штатах. Правительство насупилось, прошляпив доходы с пенициллина, и, наткнись вдруг кто-то на что-нибудь грандиозное, это открытие уж точно не упустили бы, как в прошлый раз. Помещая интерферон аккурат в такую категорию открытий, кто-то — не очень ясно, кто именно, возможно, сам Айзекс — назвал это средство «антивирусным пенициллином».

На Айзекса очень давили — и правительство, и научное сообщество, и обычная публика: пусть докажет, что интерферон действительно существует, что его можно применять как лекарство и запатентовать. Айзекс глубоко страдал от такого нажима и, при полном неведении коллег, по крайней мере дважды пытался покончить с собой.

Тем временем в лаборатории Айзекса двадцативосьмилетнему химику Дереку Бёрку поручили выделить молекулы интерферона и очистить препарат так, чтобы удалось точнее установить его химическую природу и действие. «Необходимо знать, что́ интерферон представляет собой химически, — тогда удастся понять, как он получается и как действует в клетке», — писали Бёрк с Айзексом в журнале «Нью Сайентист» в июне 1958 года. Айзекс считал, что Бёрку на это потребуется примерно полгода, и тогда его соображения будут подтверждены. Однако очистка интерферона оказалась геркулесовой задачей. Жидкость, отделенная от клеток и вируса, содержала микроскопические количества интерферона, и в попытке выделить это вещество Бёрк, копаясь в химических процессах, исписал двенадцать лабораторных журналов. Теперь-то понятно, до чего безнадежно наивно было полагать, что эта очистка займет полгода. На это ушло пятнадцать лет.

В первый день нового 1964 года, задолго до того, как работа была завершена, с Айзексом случилось кровоизлияние в мозг. Вероятнее всего, оно было связано с аномально вздутым кровеносным сосудом, обнаруженным на ангиограмме, однако добраться до него хирургически не представлялось возможным. Айзекс вернулся к работе через три месяца, однако его освободили от должности главы отделения и назначили руководить маленькой исследовательской группой, состоявшей, помимо него самого, еще из двух ученых. Вернувшись к работе, он пережил, по словам его коллеги, «несколько приступов глубокого умственного разлада». Второе кровоизлияние произошло в январе 1967 года и оказалось смертельным. Ему было сорок пять лет. За год до кончины он стал членом Королевского общества, а после смерти в его честь провели симпозиум в Лондоне, с участием двух нобелевских лауреатов — Эрнста Чейна (он работал с пенициллином) и Фрэнсиса Крика (участника открытия структуры ДНК). «Эта область исследований утратила своего святого покровителя», — сокрушался один коллега Айзекса. Научное наследие этого ученого ждало широкого признания, но, когда он умирал, оно все еще оставалось под сомнением.

В последние годы его жизни состоялось несколько небольших клинических испытаний интерферона, все они оказались разочаровывающими, и фармацевтические компании утратили интерес. Однако вскоре после смерти Айзекса надежды на интерферон воскресли — благодаря исследованиям рака. Большинство разновидностей рака не имеет ничего общего с вирусной инфекцией, однако есть несколько вирусов, которые связаны с онкологическими заболеваниями. Айон Грессер, ньюйоркец, работавший в Париже, проверил на мышах, воздействует ли интерферон на развитие рака, вызванного вирусом, как влияет он на другие вирусные инфекции. Его эксперименты показали: да, воздействует. Однако более масштабное открытие проистекло из его контрольного эксперимента, в котором ничего не должно было происходить, — то есть в том варианте эксперимента, который проводят все ученые параллельно с основным: он в точности такой же во всех отношениях — за вычетом одного фактора, который и есть предмет исследования, — и этот эксперимент проводят в надежде, что в нем ничего не произойдет, а это подтвердит результат основного эксперимента. В своем случае Грессер выполнил тот же самый опыт на раковом материале другого происхождения, который не имел никакого отношения к вирусам, и полагал, что с теми более распространенными вариантами рака ничего не про- изойдет. Против ожиданий оказалось, что животные, которым вводили раковые клетки всевозможных разновидностей, выживали, если им дать препарат интерферона. В 1969 году Грессер сообщил, что интерферон способен лечить рак по крайней мере у мышей.

Пусть лекарство от рака и Священный Грааль науки, это средство встретили скорее скептически, чем радостно. Главная неувязка: Грессер не применял интерферон как таковой. Никто его к тому времени не выделил, а потому Грессеру оставалось использовать неочищенную биологическую жидкость, из которой клетки и вирусы изъяты так, как снимают с молока сливки, и это дало ученому сообществу повод, как и в случае с Айзексом, задавать вопрос, каков же на самом деле ключевой ингредиент. Грессер вспоминает, как один коллега, пытаясь его утешить, говорил, что однажды другие ученые повторят его открытие — и забудут, что первым этого добился Грессер.

Отдельно от этих провокационных экспериментов одно случайное наблюдение Грессера тоже повлияло на развитие нашего понимания интерферона. В одной из проходных исследовательских статей, опубликованной в декабре 1961 года, Грессер отметил, что, как и другие клетки, белые кровяные тельца человека, смешанные с вирусами, тоже приводят к производству интерферона. Он рассудил, что это может играть некую роль в иммунной защите организма, и предположил, что производство интерферона можно использовать как диагностический тест на присутствие вирусной инфекции. От этого замечания разыгралось воображение финского ученого Кори Кантелля. Одиночка, обходивший стороной популярные исследовательские области, Кантелль рассудил, что, хотя большинство человеческих клеток при смешивании с вирусами приводит к производству интерферона, вероятно, белые кровяные тельца в этом смысле особенно действенны, а если так, эти клетки можно применять для производства интерферона в больших количествах, лабораторно. Хорошая мысль, но она ни к чему не привела бы, если бы не вмешалась удача.

Кантелль проверял свою мысль на вирусе, который оказался у него в холодильнике, — то был вирус Сендай, он, в общем, похож на вирус гриппа и назван в честь японского города, где его открыли. Теперь нам известно, что вирус Сендай особенно действенно подталкивает белые кровяные тельца производить интерферон. Примени Кантелль какой-нибудь другой вирус или даже другой штамм того же самого вируса, его первый эксперимент провалился бы, и Кантелль, возможно, бросил бы это дело. Но так уж вышло, что в первом же эксперименте, начавшемся 8 мая 1963 года, белые кровяные тельца произвели в десять раз больше интерферона, чем клетки любой другой разновидности, с которыми Кантелль работал. Это не значит, что все свелось к удаче. Кантелль настаивает, что важна была и его предыдущая постоянная работа, иначе это исследование не получало бы финансирования все то время, которое в итоге понадобилось, чтобы выделить и очистить интерферон после тех первых проб, — девять лет.

Сложность процесса, который в конце концов разработал Кантелль, позволяет представить, почему он возился так долго. Процесс этот опирался на то, что различные белковые молекулы перейдут в твердую фазу из раствора (выпадут в осадок) при различных уровнях кислотности раствора. Кантелль установил, что можно выделить интерферон, перемешивая исходный препарат в холодном подкисленном спирте, а затем медленно повышая pH жидкости добавлением других веществ. Загрязнения выпадали из раствора в осадок быстрее интерферона, и их можно было отделить центрифугированием. Весь процесс необходимо было повторить несколько раз. Кантелль вспоминает, что химики сочли эту процедуру очень необычной: «Но я не был химиком, и мое невежество подарило мне свободу от предубеждений». После первого сообщения Айзекса и Линденманна об интерфероне прошло пятнадцать лет, и как раз когда общественное внимание к этой теме увяло, Кантелль обнаружил способ очистки этого вещества и тем самым нашел путь, как проверить ту первую заявку — раз и навсегда.

Несколько раковых больных подверглись лечению интерфероном Кантелля, и среди врачей и ученых поползли ободряющие слухи. Публика же тем временем воодушевилась новостью о лекарстве, производимом внутри человеческого тела — самим телом. Это совпадало с распространенным в народе стремлением к «природным» средствам, в отличие от, скажем, лучевой терапии. По правде говоря, определение любого препарата как «природного» в строгом научном или философском смысле затруднительно, поскольку любое лечение — это вмешательство, а любые лекарства так или иначе происходят из природных источников. Американское научное сообщество, исследующее рак, тоже обрадовалось этим первым результатам с интерфероном: в 1971 году президент Никсон подписал указ о «вой- не с раком», и потому давление на ищущих новые лекарства было велико.

Американский вирусолог швейцарского происхождения Матильда Крим, чей муж-медиамагнат был влиятельным лицом в демократической партии США, лоббировала финансирование исследований интерферона. У Крим были крепкие связи с правительственными чиновниками, фармацевтическими компаниями и другими исследователями. Несколько значительных покровителей науки в Штатах, в том числе Мэри Ласкер и Лоренс Рокфеллер, поддержали изучение интерферона в основном благодаря кампании Крим.

Однако весь интерферон клинического качества производили в Финляндии, под присмотром Кантелля, и любой желающий исследовать этот препарат на пациентах вынужден был преодолевать два препятствия. Первое: собрать достаточно денег, чтобы приобрести интерферон у Кантелля. Второе: уговорить Кантелля продать препарат. Ученые, медики, а также просто состоятельные люди, желавшие спасти свою жизнь или жизнь близких, заваливали его запросами. Журнал «Тайм» назвал Кантелля «упрямцем», но ему приходилось оставаться таким, поскольку запасы интерферона были ограничены, а Кантелль не готов был выдавать его всякому, кто предложит цену выше.

Онколог Джордан Гаттермен из Хьюстона, Техас, чтобы опробовать интерферон на раковых больных, обзавелся у фонда Мэри Ласкер миллионом долларов. Гаттермен познакомился с Ласкер после того, как она попросила главу одного онкоцентра устроить ей несколько бесед, посвященных этому злободневнейшему исследованию. Гаттермен в свои тридцать шесть оказался самым молодым претендентом и привлек внимание Ласкер — он умел и способен до сих пор великолепно объяснять, — и вот так началась их дружба. Чтобы уговорить Кантелля продать интерферон, Гаттермен отправился в аэро- порт Арланда — в Стокгольм: Кантелль заезжал в шведскую столицу с лекцией. Это усилие оказалось ненапрасным, и Кантелль пообещал Гаттермену запрошенный интерферон — с 50 %-ной скидкой.

Ласкер в первую очередь хотелось, чтобы Гаттермен испытал интерферон на пациентках с раком груди, поскольку ее близкая подруга страдала этой болезнью, а никакие другие методы лечения не действовали. Первая пациентка Гаттермена сказала, что ее расстраивала собственная неспособность — из-за опухоли — даже причесаться. После лечения объемом в три миллиона единиц интерферона 12 февраля 1978 года Гаттермен заглянул к ней в комнату и увидел, что она расчесывает свои длинные седые волосы. В этих первых экспериментах пять из девяти женщин, у которых не осталось других вариантов лечения, показали частичное уменьшение опухоли.

Позднее Гаттермен обнаружил, что интерферон помог шести из десяти людей, страдавших миеломой, раком, возникающим из-за иммунных клеток в костном мозге, — это заболевание поражает лимфатическую систему. Другие ученые сообщили похожие хорошие новости, пусть эксперименты и состоялись всего с горсткой пациентов. Побочные эффекты оказались общие — лихорадка, озноб, утомляемость, — но это мелочи по сравнению с воздействием других антираковых препаратов. В августе 1978 года Американское общество по борьбе с раком выдало Гаттермену за эксперименты с интерфероном громаднейшую на то время награду — два миллиона долларов. В июле 1979 года журнал «Лайф» объявил, что интерферон почти наверняка станет новым чудо-лекарством.

По правде говоря, первые испытания интерферона проводили не в строгих условиях, поскольку доступного интерферона для настоящих клинических испытаний не хватало: почти весь наличный препарат на белом свете по-прежнему поступал из Финляндии, от Кантелля. Остальным оказалось трудно воспроизвести его успех и выделить интерферон, потому что метод Кантелля — сплошное сочетание мелких уловок, оптимизированных путем сотен проб и ошибок. Кантелль никогда не патентовал свои приемы: у него не было потребности лично наживаться — по крайней мере потому, что он считал неприличным извлекать из этого выгоду, раз средства на его исследования предоставлялись общественными фондами. Однако он знал, например, что применение особых круглых склянок позволяло добиваться большего выхода интерферона, а убедить других, что это важная мелочь, не получалось — во всяком случае, пока у них самих несколько раз не проваливался эксперимент.

Положение дел начало меняться в марте 1978 года, когда Кантеллю позвонил Чарлз Вайссманн из Университета Цюриха; они тогда еще не были знакомы. Революция в генной инженерии уже витала в воздухе, развивалось биотехнологическое производство. Компания «Дженетек» со штаб-квартирой в Сан-Франциско только что доказала, что человеческий ген можно ввести в бактерии, и такая генетически модифицированная бактерия способна производить человеческий белок, кодируемый этим геном. Этого удается добиться, потому что химическая машинерия, производящая белки внутри бактериальной клетки, — по сути, такая же, как у нас: бактерии обращаются с введенным человеческим геном, как с любым другим, и выделяют белок, который этим геном закодирован. В 1982 году «Дженетек» наделала этим шума, когда FDA разрешило продажу первого генетически произведенного лекарства — инсулина человека. В телефонном разговоре с Кантеллем в 1978 году Вайссманн рассуждал о революции генной инженерии и о том, что он собирается найти ген, кодирующий интерферон, и производить этот белок в массовых количествах. Кантеллю это все показалось научной фантастикой — и почти так оно и было. Кантелль отнесся к совместной работе с Вайссманном настороженно, однако Вайссманн через два дня сам приехал в Хельсинки, чтобы растолковать свой замысел лично. Тут Кантелль сдался.

Вайссманн объяснил, что, когда Кантелль заставляет белые кровяные тельца производить много интерферона, сам процесс совершенно точно вызывает повышенную активность гена, кодирующего интерферон, а значит, этим можно воспользоваться, чтобы найти нужный ген. Когда клетка производит белковую молекулу — интерферон, например, — эта молекула возникает не из самого гена. Сперва ген этого белка копируется в РНК, молекулу, химически очень похожую на ДНК самого гена. РНК-версия гена зачастую обрезана или видоизменена (окончательную версию называют матричной РНК или мРНК), а затем она покидает ядро клетки и служит далее образцом, по которому клетка производит белок. Если требуется много этого конкретного белка, клетка производит множество экземпляров соответствующей РНК. Этим-то группа Вайссманна и воспользовалась, чтобы выделить ген интерферона. Сначала они выделили мРНК из белых кровяных клеток, обработанных по методу Кантелля, — понимая, что бо́льшая часть этого РНК окажется кодирующей интерферон (остаток РНК кодирует прочие белки клетки). Затем, чтобы выделить РНК именно интерферона, Вайссманн с коллегами ввели различные РНК в лягушачьи икринки и выбрали те, что производили интерферон. Далее применили ферменты для превращения образцовой РНК обратно в ДНК, и так у них получился ген интерферона. Ген затем вводили бактериям, и те производили интерферон в промышленных количествах. Каждый этап этой процедуры дался нелегко, это был передовой край биотехнологии, приходилось засиживаться на работе — Вайс- сманн держал у себя в кабинете спальный мешок.

Вайссманн вел работу как ученый-предприниматель и соучредитель биотехнологической компании «Биоген». Поначалу Кантелль не сознавал, что его сотрудничество с Вайссманном — часть коммерческого предприятия, но задним числом говорил, что, вероятно, взялся бы за дело, даже если бы знал о его коммерческой составляющей. Более того, за кулисами науки происходили всевозможные финансовые сделки, а Кантелль и не догадывался. Американская фармацевтическая компания «Шеринг-Плау» заплатила восемь миллионов долларов, чтобы войти соучредителем в «Биоген», когда компания оказалась на грани банкротства. Восемь миллионов оказались бесценком, когда на пресс-конференции 16 января 1980 года компания «Биоген» объявила, что ей удалось произвести интерферон с помощью генетически модифицированных бактерий: биржевые показатели «Шеринг-Плау» подскочили на 20 %.

Биржевой рынок торжествовал, а вот в науке все усложнилось (как это часто бывает). Интерферон обескуражил делегатов съезда Американского общества клинической онкологии в 1982 году: лечение интерфероном привело к некоторому уменьшению опухолей лишь у небольшой доли пациентов. Многие лекарства казались обнадеживающими на нескольких пациентах, однако, если проверять тщательнее и на большей выборке испытуемых, эти лекарства разочаровывали — возможно, отчасти потому, что за теми немногими, на ком ставили эксперименты, лучше ухаживали или же исходно выбирали так, пусть и ненамеренно, чтобы результат получился выше среднего. В ноябре 1982 года выяснилась еще одна незадача с интерфероном: стало очевидно, что побочные эффекты применения этого препарата не такие уж мягкие, как сперва думали. Четыре пациента в Париже, которых лечили интерфероном, умерли от инфаркта.

К 1984 году сложилось общее мнение, что интерферон не станет лекарством от рака эдак запросто. Некоторым раковым больным везло больше, другим меньше, и в 1984 году интерферон разрешили к применению против специфической разновидности лейкемии, однако успех этого препарата оказался в основном частичным и недолговечным. К тому времени поняли и вот что: у интерферона есть несколько разновидностей. Тадацугу «Тада» Танигути, сотрудник Японского института раковых исследований, выделил ген интерферона из клеток кожи — ген, который кодировал другой белок, не тот, что Вайссманн получил из иммунных клеток. Несколько других научных групп открыли, что интерферон — не единственный вид белковой молекулы, способный влиять на иммунные клетки. В начале 1976 года состоялся цикл международных семинаров, где ученые взялись классифицировать различные белковые молекулы этого типа, обнаруженные разными лабораториями. Первая встреча состоялась в Бетезде, США, вторая, в 1979 году — в Эрматингене, Швейцария. Поначалу эти съезды были междусобойчиками немногих иммунологов — основная часть ученых пыталась разобраться, как возникают те или иные иммунные ответы, — но со временем из этих семинаров возникло новое понимание человеческой биологии.

Много чего увековечивает существование любого человека, но одна из величайших причин быть ученым состоит в том, что ученый оставляет по себе в том числе и новое знание. Линденманн умер в 2015-м, прожив почти вдвое дольше Айзекса, но в обеих этих жизнях, краткой и долгой, тот единственный год, когда эти двое работали вместе, и открытие интерферона — громадная часть того, что они оставили потомкам. Их труд жив, потому что на него опирались многие другие. По словам писательницы Маргарет Этвуд, «в конце концов мы все превращаемся в истории». Линденманн и Айзекс — герои науки, потому что их история стала истоком других.

Так или иначе существование интерферона открыло миру глаза на целый сонм растворимых белков, которые присутствуют в теле с одной и той же целью: обеспечивать сообщение между клетками и тканями и координацию иммунной системы. Теперь нам известно, что белков, похожих на интерферон, более сотни видов, некоторые были изучены в тысячах лабораторий, а есть и такие, которые открыли совсем недавно. Все их вместе называют цитокинами — это гормоны иммунной системы. Наши иммунные клетки окружены какофонией цитокинов — одни включают иммунную систему, другие выключают, многие убавляют или подогревают ее активность. Их задача — организовывать иммунный отклик так, чтобы он соответствовал типу неполадки, — скажем, вирусной или бактериальной инфекции, — и поддерживать сообщение между иммунной системой и другими системами тела. Их действия невероятно сложны — есть цитокины, влияющие на действие цитокинов, — но, как мы уже поняли, трудно переоценить их значимость в жизни организма или их потенциал для разработки новых лекарств.

* * *

Любые клетки в организме человека могут оказаться под ударом микробов, и зачастую это разрушительно: многие вирусы — гриппа или полиомиелита, например, — убивают хозяйскую клетку, стоит им начать размножаться (в том числе и когда они покидают эту клетку, чтобы заразить соседнюю). Другие вирусы, например, гепатит B, хозяйскую клетку держат в живых, но устраивают там кавардак, подавляя нормальные химические процессы в ней, а некоторые типы вирусов способны сделать клетку раковой. Чтобы защищаться от всего этого, почти все человеческие клетки улавливают, когда в них вторгается микроб или вирус, — благодаря образ-распознающим рецепторам и их умению замечать характерные признаки таких вторжений. Как мы уже убедились, образ-распознающие рецепторы некоторых видов определяют микроба или вирус, сцепляясь с молекулярной структурой, чуждой человеческому телу, — например, с молекулами на внешней оболочке вируса или бактерии. Другие образ-распознающие рецепторы засекают присутствие микроба, соединяясь с молекулами — ДНК, например, — которые телу не чужие, но найдены там, где им быть не положено, а это значит, что они — составляющие вторгшегося микроба. У дендритных клеток обширный диапазон всяких образ-распознающих рецепторов, и поэтому они особенно хороши в определении вторгающихся микробов и вирусов, однако почти у всех клеток тела есть те или иные образ-распознающие рецепторы. Когда какой- нибудь образ-распознающий рецептор сцепляется с подходящей молекулой на поверхности микроба, это побуждает клетку производить интерферон. Так можно вынудить почти любую человеческую клетку производить такой белок — когда клетка заражена вирусом, например.

Интерферон переводит зараженную клетку и другие, поблизости, в оборонный режим. Это ему удается путем включения нескольких генов, удачно названных интерферон-стимулированными. Такие гены производят белки, помогающие остановить распространение бактерий и других микробов и особенно мощно воздействуют на вирусы: они способны помешать вирусу вторгаться в соседние клетки, не пустить вирус в ядро клетки (куда ему необходимо попасть, чтобы начать размножаться), а также не дать вирусу подмять под себя клеточные механизмы производства белков, необходимых для создания новых экземпляров вируса. Вещество под названием те́терин, один из белков, производимых интерферон-стимулированными генами, подавляет распространение болезни в теле, связывая вирус — ВИЧ, например, — когда тот пытается перебраться из одной клетки в другую.

В случае некоторых вирусов такого отклика — ответа нашего врожденного иммунитета — достаточно, чтобы инфекция не разбушевалась, однако часто этот отклик всего лишь усмиряет инфекцию на несколько дней, пока наш приобретенный иммунитет — действием Т- и В-клеток — не разовьет отклик и тем не устранит неполадку полностью, попутно обеспечив нам долгосрочную неуязвимость. Одна из причин, почему интерферон-стимулированный отклик часто не способен уничтожить инфекцию, — в том, что вирусы, а также другие виды микробов противодействуют этому отклику. ВИЧ, например, способен уничтожать белок тетерин, и вирус волен перемещаться от клетки к клетке и распространять заражение. Вот до чего это важно для вируса: каждый десятый ген вируса гриппа, иными словами, 10 % всего вируса вообще, занят гашением действия интерферона. Мы когда-то считали, что на наше здоровье влияет расположение звезд, но правда еще невероятнее: в борьбе с крошечными микробами наше тело поглощено бесконечной гонкой вооружений.

Любой из нас откликается на вторжение микробов и вирусов одним и тем же способом, но это так лишь в первом приближении. Некоторые с большей вероятностью перенесут заражение гриппом хуже, в частности, из-за вариаций в генах, обеспечивающих интерферонный отклик. Примерно один из четырехсот европейцев наделен, например, недействующей версией одного из интерферон-стимулированных генов — тот называется IFITM3. Обычно белок, синтезируемый геном IFITM3, вмешивается в то, как вирус гриппа вторгается в клетку, хотя точный механизм пока не понят. (Мы знаем, что этот же ген применяется и у животных: генетически модифицированные мыши, у которых нет этого гена, сильнее подвержены заражению гриппом.) Люди, у которых этот ген не действует, попросту не располагают таким компонентном иммунной защиты от вируса. Как выяснилось в 2012 году, недействующая разновидность этого гена особенно распространена у людей, госпитализированных с гриппом. У пациентов, попавших в реанимацию, вероятность ущербности этого гена в семнадцать раз выше. Вариации этого гена присущи также японцам и китайцам. Из-за этого японцы и китайцы подвержены большему риску тяжелой формы гриппа, однако это еще предстоит проверить напрямую.

Вместе с тем большинство людей с неработающим геном IFITM3 все равно запросто способны сопротивляться заражению гриппом, поскольку этот компонент иммунного ответа — один из многих. Более того, вероятно, это даже выгодно — не иметь действенного IFITM3 при других болезнях, таких, когда сам иммунный отклик и есть, собственно, причина недомогания. И действительно: то, что у японцев и китайцев так широка представленность этой генетической вариации, может означать, что, вероятно, существуют такие обстоятельства, у которых больше вероятности возникновения в восточной части света, и в этих обстоятельствах такая вариация может оказаться преимуществом.

Хотя мы по-прежнему не вполне понимаем, что это за обстоятельства, существует по меньшей мере два способа использования того, что нам все-таки известно. Во-первых, по генетическому профилю можно определять людей, которым в большей мере требуется прививка от гриппа, и предлагать вакцину с расчетом на тех, у кого риск тяжело пережить эту инфекцию выше. Пока генетический анализ — не обыденная процедура, и, вероятно, в ценовом отношении не очень осмысленно увеличивать наши возможности генетического анализа исключительно ради гриппа: дешевле предлагать вакцинацию всем желающим. Но, возможно, за этим будущее — когда генетический анализ станет более распространен. Питер Оупеншо, ведущий исследования гриппа в Лондонском имперском колледже, считает, что, наверное, полезнее всего было бы проводить генетический анализ людей с китайскими или японскими корнями, у которых распространены вариации гена IFITM3.

Во-вторых, польза наличного знания — в том, что оно подсказывает, как разобраться с гриппом без вакцины, и такой способ может оказаться необходимым в случае неожиданной пандемии гриппа: усиливать наш интерферонный отклик. Уже доказано, что это действенный способ применительно к мышиным клеткам: количество белка, произведенного в клетках у мышей при помощи гена IFITM3, удалось повысить (подавлением фермента, который обычно сдерживает производство этого белка), что, в свою очередь, усилило защиту клетки против заражения гриппом. Мышам-то радость, однако это соображение пока не имеет медицинского прока для людей, поскольку мы еще не знаем, как увеличивать производство белка, кодируемого IFITM3. С этим еще предстоит разбираться.

Хотя интерферон так и не обрел значимости, соразмерной шуму, который вокруг него как лекарства от рака устроили, он важен в лечении меланомы и некоторых разновидностей лейкемии; обычно его прописывают в виде инъекций, несколько раз в неделю. К июлю 2015 года во всем мире по-прежнему происходили более сотни клинических исследований воздействия интерферона на различные виды рака. Ключевая причина, почему интерферон действует не так мощно, как мы когда-то надеялись, в том, что он не пресекает возникновение раковых клеток напрямую. Ныне мы знаем, что в основном — если не целиком — благотворное воздействие интерферона в борьбе с раковыми клетками сводится к тому, что он стимулирует иммунную систему. Беда в том, что засечь раковые клетки иммунной системе удается нелегко — это же собственные клетки тела, у которых все пошло кувырком, а не что-то чужеродное, — и потому у подогретого интерфероном иммунного отклика есть свои ограничения.

Существует множество разных типов интерферона — по крайней мере семнадцать, — производимых разными клетками тела. Большинство клеток способно производить интерферон той разновидности, которая, как открыли Линденманн с Айзексом, ограничивает распространение инфекции; ныне этот тип интерферона именуют интерфероном альфа. В наши дни интерферон альфа входит в состав лечения от гепатитов В и С. Другие формы интерферона более специализированные: интерферон гамма, например, в основном производится белыми кровяными тельцами определенного типа и помогает усилить уже происходящий иммунный отклик. Гены, включаемые интерфероном той или иной разновидности, вносятся в базу данных, доступную онлайн, и она постоянно расширяется. Многие другие цитокины, открытые после интерферона, называются интерлейкинами: это белки, обеспечивающие сообщение между (интер-) лейкоцитами, а это научное название белых кровяных клеток. Аббревиатура интерлейкинов — IL, а каждому типу интерлейкина присвоен номер: IL-1, IL-2, IL-3 и так далее; сейчас их тридцать семь. Как и интерферон, некоторые из этих цитокинов встречаются в слегка различающихся вариантах (у IL-1 есть альфа- и бета-формы, например), а некоторые по-разному пронумерованные цитокины имеют сходства, и потому есть, например, группа интерлейкинов IL-1, в которую входят IL-18 и IL-33. Действие всех этих цитокинов в теле поражает воображение.

Действие любого цитокина приводит ко множеству особых последствий, вот вам один пример: IL-1 воздействует, среди прочих клеток, на нейтрофилы — иммунные клетки, которых больше всего в крови. Нейтрофилы бросаются к порезу или ране буквально в считанные минуты. Они умеют обволакивать и уничтожать микробов напрямую. Однако вот что самое удивительное, на что способны нейтрофилы, защищая нас: они выпускают липкую паутину, сетку, сделанную из нитей ДНК и белков, и ею ловят окрестных микробов. Человек-Паук, ни дать, ни взять, но на микроскопическом уровне клеток и микробов. Эти сетки содержат антимикробные вещества, убивающие пойманных микробов. У нейтрофилов век недолог, они обитают в крови всего день-другой, но на месте поражения цитокин IL-1 значительно продлевает им жизнь, чтобы они сражались дальше, бросали сети и убивали микробов аж до пяти дней.

Можно привести еще один пример: IL-2 радикально влияет на другие белые кровяные тельца — на те, которые называются естественными киллерами, тип белых кровяных клеток, замечательно приспособленных убивать раковые клетки и некоторые разновидности клеток, зараженных вирусом. (Об этих белых кровяных клетках я подробно рассказал в моей первой книге «Ген совместимости».)У меня в лаборатории, чтобы задействовать эти клетки, мы часто применяем IL-2, выделенные из крови. Легко увидеть воздействие IL-2, просто наблюдая за ними в микроскоп. Если добавить IL-2 к этим клеткам, они удлиняются, превращаясь из сферических тел в Y-образные, а еще они перестают быть неактивными и буквально ползают по лабораторной чашке, передний конец клетки отталкивается от поверхности посуды, а задний при этом тащит клетку вперед, попутно выявляя больные клетки и нападая на них. Если естественный киллер сталкивается с больной, раковой или зараженной вирусом клеткой, например, он вцепляется в нее, прижимается к ней и за несколько минут уничтожает. Белые кровяные клетки затем отклеиваются от ошметков мертвой неисправной клетки — под микроскопом это выглядит как пузырящееся месиво — и ищут следующий объект нападения.

Один из цитокинов, отключающих иммунный ответ, — IL-10. Его открыли в 1989 году, выделили в 1990-м, и с тех пор его изучают тысячи ученых — и теперь нам известно, что этот цитокин помогает защищать тело от нежелательных иммунных откликов. IL-10 гасит воспаление, когда инфекция на пораженном месте устранена, и подает сигнал, после которого начинается процесс заживления — восстановления пострадавшей ткани. Мыши, у которых генетически не вырабатывается IL-10, страдают воспалением кишечника. У людей чрезмерно деятельная иммунная система пищеварительного тракта может вызывать болезнь Крона и язвенный колит, которыми в Великобритании страдает более 300 тысяч человек.

Наше знание о цитокинах ведет к большому перевороту в медицине — к возможности управлять их концентрацией в теле и тем самым усиливать дея- тельность иммунной системы, чтобы та боролась с инфекциями или раком, или же гасить эту деятельность, если нужно лечить от аутоиммунного заболевания. Как мы уже убедились, поддержка иммунной системы интерфероном увенчивается успехом лишь отчасти, но есть множество других цитокинов, которые еще предстоит попробовать. Один из первопроходцев — некоторые считают его главным первопроходцем — в исследовании поддержки иммунного отклика на рак — Стивен Розенберг.

Розенберг стал заведующим хирургического отделения в Национальный институт онкологии в Бетезде, США, 1 июля 1974 года в свои тридцать три, в подчинение ему попало почти сто человек персонала, а годовой бюджет у отделения был несколько миллионов долларов. Там он с тех пор и трудится — поскольку считает, что это «идеальное место, где можно заниматься крепкой фундаментальной наукой и не сходя с места применять ее к пациентам»; он уже стал соавтором более 800 научных статей. В чудесной книге под названием «Суматоха в крови», посвященной первопроходцам иммунных методов лечения, популяризатор науки Стивен С. Холл именует Розенберга «невероятно уверенным в себе». «Некоторым, — пишет Холл, — может показаться, что он зашел слишком далеко и слишком быстро, другим же — что он как раз тот человек, которому по плечу сдвигать горы в научной сфере, за которой держится репутация, что она жертвует слишком многими мышами ради спасения совсем немногих человеческих жизней». Сам Розенберг говорит о себе так: «Я знаю, что целеустремлен. Вероятно, целеустремленность — синоним безжалостности». К своему времени он относится бережно: «Я редко бываю на больших конференциях, а если отправляюсь туда — произношу свою речь и уезжаю».

Его целеустремленность — «хочу исцелить рак и всех, кто вообще им болеет» — восходит к одному пациенту, с которым он познакомился, когда завершал свою хирургическую практику в 1968 году. За двенадцать лет до этого пациенту удалили крупную опухоль, но хирург обнаружил несколько других, которые нельзя было удалить. Пациенту сказали, что больше ничего поделать нельзя; его отправили домой умирать. Однако двенадцать лет спустя он был все еще жив — и беседовал с Розенбергом. Розенберг мог бы запросто отмахнуться от этого случая как от ошибки диагностики, но взялся разобраться с записями, тщательно осмотрел пациента и вгляделся в старые снимки с микроскопа, обнаруженные в больничном архиве. Никаких ошибок. Этот человек действительно жил с несколькими крупными опухолями и без всякого лечения чудесным манером от них исцелился. Спонтанные регрессии метастатического рака — одно из редчайших явлений в медицине. Как они происходят? «Единственный важнейший элемент хорошей науки, — писал позднее Розенберг, — состоит в постановке важного вопроса. Тот вопрос был важным».

Ученый рассудил, что такое исцеление у пациента — результат действия иммунной системы. В первой попытке лечения Розенберг взял у него кровь и ввел ее другому пациенту, пожилому ветерану, умиравшему от рака желудка, и стал смотреть, что произойдет. Пациент шутил, что всю жизнь стрелял наудачу, и удача наконец должна ему улыбнуться. Но, увы, не сработало, и старик умер через два месяца. Сам Розенберг позднее признал, что мысль та была наивной — «едва ли не стыдной в своей простоте», — но попробовать стоило все равно.

Далее Розенберг опробовал всевозможные методы. В одном из них понадобилось выделить иммунные клетки из крови пациента, вырастить их в лаборатории, чтобы их стало больше, а затем вбросить их обратно пациенту в кровь. При разведении иммунных клеток лабораторно Розенберг опирался на данные, что цитокин IL-2 можно применять для стимуляции размножения иммунных клеток человека. Точные условия, в которых иммунные клетки можно разводить, пришлось нащупывать методом проб и ошибок — и поныне выращивание клеток человеческого организма в равной мере и искусство, и наука. Но даже при большом количестве иммунных клеток не было очевидно, что они выживут, если вернуть их в кровь пациента, или сохранят хоть какую-то способность уничтожать опухолевые ткани. В том, что Розенберг пытался проделать, было столько неизвестных, что большинство ученых даже думать не стали бы о такой смелой программе, однако сколько бы ни ожидало его всяких «если» и «но», Розенберга вела вперед мысль: если все получится, он сможет исцелять рак.

Ни один из первых шестидесяти шести пациентов Розенберга его экспериментальным лечением не спасся. И тут, в 1984 году, появилась его шестьдесят седьмая пациентка — Линда Тейлор. Морской офицер, тридцатитрехлетняя Тейлор пришла на прием к Розенбергу с метастатической меланомой, раком, поражающим кожу, а также внутренние органы. Диагноз ей поставили за два года до этого, когда у нее начала расползаться родинка; Тейлор предрекли семнадцать месяцев до смерти. Она попробовала экспериментальную дозу интерферона, но тот не помог. Устав от бессильных лечений, она подумала, что поездка в Европу — лучший вариант потратить оставшееся время. Но семья толкала ее на дальнейшую борьбу — разузнать, на что способен Розенберг.

Розенберг лечил ее инъекциями ее же белых кровяных телец и несколькими большими дозами цитокина IL-2. Лечение оказалось совсем не из легких: три дозы IL-2 в день и капельницы из иммунных клеток раз в два-три дня. Тейлор часто рвало, ей не хватало сил видеться с семьей, дышать удавалось с трудом. Один раз она перестала дышать совсем. Пульс рухнул до двадцати ударов в минуту, и она выжила только благодаря реанимационным усилиям. Розенберг вынуждал тело Тейлор претерпевать больше возможного, поскольку вознамерился выяснить, есть ли в его экспериментальном подходе хоть какая-то надежда. После шестидесяти шести провалов он понимал, что его попытки, если никаких проблесков успеха не возникнет, вскоре придется прекратить. Он давал Тейлор гораздо бо́льшие дозы IL-2, чем прежде прописывал всем остальным.

Через два месяца Тейлор сказала Розенбергу, что, кажется, опухоли у нее исчезают. Она была права. Ее опухоли отмерли, и организм исторгал их себя комки мертвых раковых клеток. Все решили, что опухоли, возможно, еще вернуться. Но нет. Тейлор исцелилась от рака.

Вражда человечества с раком — особая. Один человек, спасенный новым лекарством, — новость международного масштаба. Историю Тейлор осветили газеты по всему миру. Предусмотрительно осторожный Розенберг постарался пригасить ажиотаж, сказав газете «Нью-Йорк Таймз», что это «многообещающий первый шаг». В автобиографии он пишет, что «ощутил удовлетворение. Не торжество и не оправданность … Удовлетворение — это что-то глубоко внутреннее, полнота; это покой и полнота, которые глубже того, куда способно проникнуть торжество». Через тридцать лет Тейлор вернулась повидаться с Розенбергом, и этот миг засняли для телевизионного документального фильма. Врач и пациентка обнялись, обоих накрыло сильными чувствами, и она сказала: «Я никогда не пла́чу, только при вас».

Испытания на большей выборке пациентов показали, что не иммунные клетки, а именно IL-2 — действительно важная составляющая лечения по Розенбергу. Но увы, вскоре стало ясно, что IL-2 — не чудо-лекарство. Менее чем через год после успеха Розенберга с Тейлор еще один пациент, получавший большие дозы IL-2, скончался. У этого пациента были множественные опухоли — двадцать штук в печени — и всего несколько месяцев прогнозируемой жизни, однако убило его именно экспериментальное лечение Розенберга. Нормальному иммунитету того пациента IL-2 помешал сражаться с бактериальной инфекцией, и легкие частично залило жидкостью. «Темное было время», — писал позднее Розенберг. Мать пациента не обвиняла Розенберга, но писала ему письма о жизни своего сына. Для Розенберга, выросшего в религиозной еврейской семье, этот жест напомнил то, что он знал о Холокосте: что «те, кто пострадал, больше всего страшились забвения».

Казалось, IL-2 обещает пациентам либо блистательный успех, либо трагедию — и ни Розенберг, ни кто другой не мог предсказать исход. Всевозможные клинические испытания, крупные и мелкие, показали, что IL-2 лучше всего применять к пациентам с меланомой или раком почек на серьезных стадиях. Средний отклик у пациентов с такими видами рака от исследования к исследованию различается, но в целом составляет 5–20 %. Небольшая часть тех, на кого лечение подействовало, избавляются от рака — полностью излечиваются.

Почему IL-2 действует только на некоторые виды рака, пока неясно. Меланома — рак, которым болела Тейлор, — связан с наиболее многочисленными мутациями, чем большинство других онкологических недугов. Следовательно, одна возможная причина, почему IL-2 помогает от меланомы лучше, чем от большинства других видов рака, — в том, что обилие мутаций помечает клетки меланомы как особенно резко отличающиеся от здоровых, а значит, иммунной системе их проще обнаружить и с ними расправиться. Почему одни пациенты живее откликаются на лечение IL-2, а другие — не откликаются совсем, остается, к сожалению, неизвестным. Вероятно, это лечение лучше всего помогает людям, у которых иммунный отклик против их рака уже происходит, и его надо лишь подпитать его лечением.

Все вместе эти первопроходцы, от Линденманна и Айзекса до Гаттермена и Розенберга, обнаружили существование, а затем и мощь цитокинов. Эти ученые породили колоссальное научное начинание — иммунотерапию рака, и у нее теперь сотни ветвей, каждая посвящена изучению различных способов подпитки нашего иммунного ответа на рак. Плоды тех начинаний — множество методов лечения рака, а сколько еще ждет у горизонта… К этой работе мы еще вернемся. А пока обратимся к совершенно другой революции в лечении, которая возникла из нашего понимания цитокинов, но не в борьбе с раком, а в лечении аутоиммунных заболеваний — не в поддержке иммунного отклика, а в его прекращении. Встречайте анти-цитокин.

 

4. Многомиллиардный блокбастер

Новые лекарства часто возникают из больших идей, и у сэра Марка Фельдманна такая имелась. Он родился в Польше в декабре 1944 года, сразу после войны его семья перебралась во Францию, а затем, когда Фельдманну было восемь, — в Австралию. «У иммигрантов силен настрой много работать и преуспеть», — считает он; его трудовая этика досталась ему от отца, который горбатился бухгалтером, а по ночам учился. В медицинской школе в Мельбурне Фельдманн скучал от зубрежки человеческой анатомии, а вот смутные соображения и новорожденные идеи, которые он отыскивал в научных статьях, воодушевляли его. Занимаясь исследованиями для своей диссертации в Институте Уолтера и Элайзы Холл в Австралии — «на топливе из кофе и музыки „Роллинг Стоунз“», — он сделал первый серьезный шаг к тому, что стало его великим вкладом в иммунологию и в конечном счете обеспечило облегчение от боли миллионам людей, а также породило промышленность, в которой сейчас крутятся многие миллиарды долларов.

Все началось с неудовлетворенности. Недавно установили, что иммунный отклик обеспечивается множеством разных клеток, а открытие дендритных Стайнманом лишь подчеркнуло это (см. главу 2); глядя в микроскоп, Фельдманн видел, что иммунные клетки подвижны и перемещаются. Исследования же на изолированных иммунных клетках, которые вел он сам, напротив, казались редукционистскими, слишком далекими от того, что действительно происходит в человеческом организме. «Представления, возникающие в отдельно взятых обстоятельствах, зачастую нельзя экстраполировать на сложную не редукционистскую действительность», — писал он позднее. Конечно, все научные эксперименты редукционистские в той или иной мере: из них почти невозможно — или невозможно вовсе — что-либо заключить, не выделяя хотя бы до некоторой степени тот или иной аспект целого, который мы желаем изучить. Но Фельдманну хотелось понимать, что происходит в теле, во всей системе целиком, а не в иммунных клетках определенного типа. Он обратился мыслями к тому, как разные иммунные клетки общаются друг с другом.

Чтобы исследовать это общение, он взял склянку с двумя стеклянными пробирками, одна внутри другой, на концах обеих — мембраны, и заполнил склянку бульонной культурой. Культура вольно проникала через мембраны, однако частицы покрупнее — клетки — пролезть не могли. В этот прибор — во внутреннюю и внешнюю пробирки — можно было помещать иммунные клетки всевозможных видов и держать их врозь, однако они при этом находились в одной и той же бульонной культуре. Он обустроил несколько таких склянок и, сравнивая, что в них творится, с теми склянками, где не было отделенных друг от друга пробирок и где клетки перемещались как придется и свободно взаимодействовали друг с другом, cмог оценить, какие виды иммунных откликов требовали прямого соприкосновения клеток, а какие возникали опосредованно, благодаря выделениям клеток в жидкость. Горстка других ученых проделывала похожие эксперименты по всему миру, и, хотя они почти совсем не понимали, каков точный состав жидкости, все они, по сути, изучали воздействие цитокинов. В 2016 году я спросил у Фельдманна, что он понял из тех первых экспериментов, и ученый ответил, хмыкнув: «Мы обнаружили, что жизнь — сложная».

Фельдманн стал одним из участников первого семинара 1976 года, посвященного цитокинам; итого в гостинице рядом с Американским национальным институтом здоровья собралось около сорока ученых — они задались целью составить внятное представление о том, что такое цитокины. Поначалу задача казалась едва ли не безнадежной: разные цитокины никак не выделишь, а значит, и не установишь, каждый ли сам по себе влияет на тот или иной тип иммунных клеток или же это воздействие сразу нескольких цитокинов. Лишь после того, как обнаружились гены цитокинов, это позволило производить различные белки-цитокины по отдельности и лишь так удалось начать систематическое изучение воздействий каждого. Выяснилось, что у каждого цитокина есть множество разных задач, а это сначала показалось противоречием: в то время считалось, что у любого белка в теле может быть только какая-то одна работа. Многие обозначения, применявшиеся к цитокинам, пришлось отбросить, поскольку некоторые, как оказалось, применялись к одной и той же молекуле. В конце концов, когда удалось разработать инструменты, чтобы как следует разобраться в мире цитокинов, вспыхнула своего рода золотая лихорадка, и некоторых ученых, зачарованных перспективой барышей и славы, она зарядила (или опьянила, в зависимости от вашего взгляда на это).

В октябре 1984 года на четвертом семинаре по цитокинам предполагаемая нравственная чистота науки приняла удар. На первоклассном курорте в баварских Альпах Филип Орон из лаборатории Чарлза Динарелло в Массачусетском технологическом институте (МТИ) объявил, что его группа выделила ген одного из видов цитокинов — IL-1. Один ученый, присутствовавший в зале, живо вспоминает воодушевление, а другой называет тот миг «большим событием семинара». В начале своей речи председатель заседания объявил, что фотографировать строго запрещено — таково условие, которое Орон выдвинул, прежде чем согласиться представить свои данные. В ходе речи Орон очень коротко дал присутствовавшим посмотреть на генетическую последовательность для IL-1. Не успела речь Орона завершиться, как кто-то ринулся к микрофону и вскричал: «Это не IL-1!».

Возмутителем спокойствия оказался Кристофер Хенни, который в 1981 году стал соучредителем биотехнологической компании «Иммунекс» со штаб-квартирой в Сиэтле. Хенни приближался к сорокалетию, когда они со Стивеном Гиллисом основали «Иммунекс», оба в ту пору трудились в сиэтлском Центре исследований рака Фреда Хатчинсона. «Я не представлял себе, как буду заниматься одним и тем же еще двадцать пять лет, — говорит Хенни. — Некоторые ребята обесцвечивают волосы, надевают золотые цепи на шею и гоняются за девчонками. Я же решил основать компанию». В микрофон Хенни объявил, что его компания выделила ген IL-1, а последовательность, которую только что показал Орон, — не она. Орон потребовал, чтобы Хенни показал правильную, по его мнению, последовательность этого гена. Но Хенни отказался и вернулся на свое место.

В отчете о семинаре, опубликованном вскоре, отмечалось, что «это несоблюдение этикета оказалось крайне удивительным… особенно от Кристофера Хенни, у которого еще до возникновения „Иммунекса“ сложилась долгая и почтенная университетская карьера». Вскоре после тех событий «Иммунекс» опубликовал в журнале «Нейчер» последовательности двух видов гена IL-1, альфа- и бета-. Одна из двух оказалась точной копией гена, который нашли и показали на семинаре исследователи из МТИ. Группа из МТИ обнародовала в «Нейчер» письмо, где заявила, что вот доказательство их правоты, а у «Иммунекса» не было никаких причин так некрасиво себя вести на семинаре по цитокинам. Однако дело не только в задетой гордости. С командой из МТИ работала маленькая биотехнологическая компания «Систрон». Они с «Иммунексом» подали на регистрацию патент, связанный с генами IL-1. Пока разбирались, кто, чего и когда добился, чтобы разрешить патентное разногласие, выяснили, что это не просто обычное научное соперничество.

«Систрон» обвинила «Иммунекс» в жульничестве и заявила, что соучредитель «Иммунекса» Гиллис получал данные об одном из двух генов, кодирующих IL-1, когда «Нейчер» предоставил ему статью ребят из МТИ для коллегиальной рецензии; эта процедура должна быть конфиденциальной. На основании полученной рецензии «Нейчер» отказался публиковать эту статью. Но главное, что патентная заявка, поданная «Иммунексом», содержала ошибки в генной последовательности, идентичные тем, какие были в черновом варианте статьи из МТИ, а такое по чистой случайности очень маловероятно. «Систрон» заявила: это доказывает, что «Иммунекс» подал патентную заявку на IL-1, применяя генетические данные, увиденные ими в статье, которую им предоставили для коллегиальной рецензии. «Иммунекс» возразила, что это попросту канцелярская ошибка. Их адвокаты основывали свою линию защиты на том, что никаких жестких правил при составлении коллегиальной рецензии на научные статьи все равно не существует.

Тяжба длилась двенадцать лет и разрешилась договоренностью, согласно которой «Иммунекс» выплатила 21 миллион долларов «Систрону». Судя по всему, и Хенни, и Гиллис лично участвовали в выплате. К тому времени «Систрон» пережила банкротство, а ценность патентов, из-за которых и получился весь сыр-бор, все равно сделалась невелика: большие дозы IL-1 оказались ядовитыми. «Иммунекс» же, напротив, к тому времени открыла и изучила целый длинный список генов, важных для иммунной системы, и в 2002 году компанию приобрела другая биотехнологическая компания, «Эмген», — за 16 миллиардов долларов. Хенни и Гиллис стали директорами нескольких других биотехнологических компаний.

За год до альпийской распри вокруг IL-1 — пока «Иммунекс» и группа Динарелло из МТИ наперегонки рвались выделить ген цитокина — Фельдманн был в отпуске в городке с руинами замка XV века, на испанской Коста-Браве. На него, расслабленного вдали от любой суматохи, снизошло озарение. Он беспокоится, что долгих отпусков в современных лабораториях нередко избегают. «Отпуск, — писал он, — позволяет не только порадоваться семье, друзьям и великолепию нашей планеты, но и дает время подумать творчески и стратегически». Его великая мысль, которую он позднее опубликовал в журнале «Лэнсет», касалась происхождения аутоиммунных заболеваний.

Он размышлял, способны ли иммунные клетки активировать друг друга посредством выделения цитокина так, чтобы эта активация делалась самовоспроизводящейся и тем самым создавала порочный круг, в котором иммунная система будет возбуждаться чрезмерно и вредить телу. Мощная свежая мысль. У Фельдманна почти не было доказательств своей правоты, однако он все равно эту мысль высказал — «со слегка избыточной самоуверенностью юных», по его же словам. В наши дни почти невозможно опубликовать подобную идею без обильных подкрепляющих данных, особенно в таком престижном журнале, как «Лэнсет», однако тогда в биологической науке было другое время: ученых меньше, меньше и соперничества за место в журналах, и редакторы, вероятно, выказывали больше открытости статьям, посвященным просто соображениям, нежели теперь. Так или иначе, соображения иногда способны подтолкнуть нас вперед даже при полном отсутствии доказательств, и самое главное следствие идеи Фельдманна, по крайней мере с медицинской точки зрения, заключалось в том, что пресечение деятельности цитокина могло бы, наверное, не дать иммунным клеткам накручивать друг друга и тем самым предотвратить аутоиммунное заболевание.

Фельдманн решил сосредоточиться на одной конкретной аутоиммунной болезни — ревматоидном артрите, затяжном воспалении в суставах, из-за которого возникает боль, малоподвижность, а иногда и инвалидность. Эта болезнь поражает примерно каждого сотого человека в любой стране. Не очень понятно, с чего именно начинается этот недуг, и у разных людей он возникает, видимо, по-своему, однако симптомы появляются из-за того, что иммунные клетки скапливаются в суставах и со временем приводят к разрушению хрящей и костей. В некоторой небольшой мере ревматоидный артрит наследуется, с этим заболеванием связывают сорок шесть генов. Однако если у человека с ревматоидным артритом есть однояйцевый близнец (у которого в точности такой же набор генов), вероятность того, что и у близнеца разовьется эта болезнь, — всего лишь один к пяти. Так происходит потому, что на развитие недуга влияют многие негенетические факторы, и они пока неясны. Например, обильное употребление кофе (четыре или более чашек в день, по данным одного исследования) связывают с небольшим увеличением риска заболеть, как сообщает одна статья. Эта связь не вполне ясна, впрочем, поскольку разные исследования пришли к разным выводам, но даже если считать это фактом, трудно понять, действительно ли болезнь — прямое следствие злоупотребления кофе, а также не показатель ли такое злоупотребление какой-нибудь другой причины. Когда Фельдманн взялся возиться с ревматоидным артритом, эксперты сходились во мнениях, что это очень сложное заболевание, на него влияет множество факторов, а потому простое лечение — и уж тем более одно лекарство, нацеленное на какую-то конкретную молекулу, — вряд ли поможет.

После защиты диссертации Фельдманн перебрался в Лондон — отчасти потому, что «там было больше денег на исследования, чем в Австралии». Здесь клинический исследователь сэр Равиндер «Крошка» Мэ́ини помог Фельдманну сосредоточиться на ревматоидном артрите. Мэини родился в Лудхияне, Индия, в 1937 году, в 1942-м переехал в Уганду, где его отец стал министром в британском угандийском правительстве, а затем в 1955-м — в Великобританию. Его посоветовали Фельдманну как врача, открытого новым идеям. Через два дня после их телефонного разговора Мэини прибыл к Фельдманну в лондонский кабинет, и так началась долгая дружба. «Состоялась встреча умов», — вспоминает Мэини. Хотя для успешного сотрудничества дружба не требуется, Фельдманн считает, что доверие, возникающее в дружбе, необходимо. Оба привнесли в этот тандем разный опыт и разное воспитание: Фельдманн был лучше известен как иммунолог, а у Мэини имелись нужные клинические знания, однако у обоих хватало общего, чтобы удавалось общаться на одном и том же жаргоне. Ни тот, ни другой не был ни вожаком, ни ведомым: они стали двумя половинами команды. Мэини называет это «союзом».

Выбор ревматоидного артрита как предмета исследования среди всех аутоиммунных болезней оказался важным: добыть нужные ткани человеческого организма было нетрудно. Мэини мог запросто брать шприцем пробы из суставов пациентов, тогда как ткани, нужные для исследования других аутоиммунных расстройств, были и остаются труднодоступными — например, ткани мозга при рассеянном склерозе или поджелудочной железы при диабете. Наш тандем решил, что перво-наперво следует выяснить, какие из всех цитокинов, производимых иммунными клетками, накапливаются в воспаленных суставах пациентов с артритом. Изучение клеток и жидкости, взятых из суставов пациентов, — вот что выделило Фельдманна и Мэини среди большинства других ученых, и оно же наставило их на верный путь к решению задачи, как побороть болезнь. Они обнаружили, что в пробах есть много разных цитокинов, однако одного — с неудобным названием «фактор некроза опухоли альфа» (обычно сокращается до ФНО) — было особенно много.

То, что ФНО — фактор, выделяемый иммунными клетками и способный приводить к почернению и омертвению опухолей, установили в 1975 году. Это немедленно разогрело интерес к цитокинам — возникла надежда, что убийцу опухолей можно применять в лечении раковых пациентов, но надежда выдохлась, когда стало ясно, что сам этот цитокин довольно ядовит для тела даже в дозах, меньших, чем нужно, чтобы воздействовать на опухоль. Однако у всякого цитокина есть множество задач, а способность больших доз ФНО убивать опухоли не очень интересовала Фельдманна и Мэини. Они хотели проверить, что произойдет, если пресечь деятельность ФНО в воспаленных суставах пациентов с артритом. Для этого им нужен был анти-цитокин — а это нечто, производимое в виде антитела.

Антитела выделяются белыми кровяными тельцами — В-клетками, это «волшебные пули» нашего организма, так их назвал в 1890-х немецкий нобелевский лауреат Пауль Эрлих. Это растворимые белковые молекулы, прилепляющиеся к всевозможным микробам, а также к потенциально опасным молекулам и нейтрализующие их. Любая отдельная В-клетка производит антитело с уникально устроенным кончиком, и такой кончик — как раз та часть антитела, которая прилепляется к молекуле-мишени, именуемой антигеном, и это может быть, например, нечто на внешней поверхности бактерии или вируса. Впрочем, антитела организованы не так, чтобы связываться с микробами как таковыми. Очертания кончика любого антитела — почти случайны, они складываются в результате обрезки и перестановки генов, создающих антитело, и этот процесс сам по себе замечательный. В-клетки, выработавшие антитело, способное прилипать к здоровым клеткам и тканям, подлежат уничтожению (или деактивации), чтобы в кровяном русле оставались лишь те В-клетки, которые способны производить антитела, цепляющиеся к чему-либо чужеродному для тела. С этим процессом мы познакомились в главе 1, и вот так эти клетки способны отличать свое — составляющие вашего организма, от чужого — всего, что не часть вас.

Если рассказывать подробнее, то любая В-клетка располагает версией своего собственного антитела, оно крепится к поверхности клетки (это рецептор В-клетки, о нем тоже шла речь в главе 1), и таким образом клетка способна определить, когда в теле есть что-то, к чему способно прицепиться ее антитело. Когда у В-клетки правильное антитело, умеющее связываться с чем-то чужеродным и вредным, такая В-клетка размножается, чтобы ее полезное антитело вырабатывалось обильно и было готово нейтрализовать вторгающиеся молекулы или микробов. У среднего человека в иммунной системе находится 10 миллиардов В-клеток, любой из нас способен произвести 10 миллиардов разных антител, каждое умеет распознавать всякое такое, чего раньше в теле не было, и тем самым обеспечивать производство антител против почти чего угодно чужеродного организму. Жизненно необходимо, чтобы иммунная защита расправлялась с микробами, с какими тело прежде не сталкивалось, — в том числе и с микробами, которые прежде даже не существовали. Для задач Фельдманна и Мэини значимо и вот что: любое животное способно производить антитела против белка, взятого у любого другого животного. Следовательно, мышь, если ввести ей цитокин ФНО, сможет произвести антитела, которые сцепятся с цитокином человека и не дадут ему действовать; эти антитела — анти- цитокины.

Именно такое антитело создал ученый Ян Вильчек в Медицинской школе Нью-Йоркского университета. Вильчек родился в Чехословакии в 1933 году в еврейской семье; родители гордились своим происхождением, но религиозными не были. В 1942 году семье Вильчеков дали поблажку от чудовищных притеснений, каким подвергали евреев: им разрешили не носить желтые звезды Давида, например, и продолжать работать. Такие поблажки стоили немалых расходов, вероятно, даже мзды, а также принятия христианства, но официально их предоставляли потому, что стране нужно было продолжать работать в некоторых направлениях: мать Вильчека была офтальмологом, а отец работал в угледобыче — и то и другое вроде как значимо. Восьмилетнего Вильчека выслали для полной сохранности в сиротский приют, который держали католические монахини. После того, как в 1944 году немецкие войска подавили восстание словацкого сопротивления, родители Вильчека забеспокоились, что новое жесткое правительство отменит их льготы. Вильчек с матерью много месяцев прятались среди немногих крестьян в глухомани, а позднее — в уединенной деревне.

После войны семья воссоединилась, Вильчек отправился в медицинскую школу в коммунистической Чехословакии, где «царила атмосфера страха и подозрительности». В то время понятие «ген» было практически запрещено, потому что Сталину нравилось прямое наследование черт, выработанных в пределах одной жизни, и многие несогласные ученые угодили за решетку. В 1957 году, когда Вильчек еще был студентом, он вдохновился изучением цитокинов, послушав лекцию Алика Айзекса, участвовавшего в открытии интерферона, — тот посещал Чехословакию. Поскольку по-английски Вильчек говорил очень хорошо, его назначили Айзексу сопровождающим, и так они узнали друг друга чуть ближе. Позднее это знакомство оказалось важным.

После медицинской школы Вильчек примкнул к исследовательскому центру, занимавшемуся вирусами, а в 1960 году обнародовал статью в «Нейчер», где привел доказательства существования интерферона. Директор исследовательского института хотел, чтобы Вильчек публиковался в местном журнале «Акта Вирологика», но — и это значимо, как вскоре выяснится, — Вильчек тому совету не внял.

В 1964 году Вильчек со своей женой Марицей, историком-искусствоведом, сбежали из Чехословакии. Поскольку он публиковался в «Нейчер», а не в «Акта Вирологика», у Вильчека на руках оказалось три приглашения на работу, когда он еще даже не выехал из Европы на свою новую родину — в США. Он выбрал Медицинскую школу Нью-Йоркского университета, где далее строил всю свою научную карьеру. Вильчек позднее узнал еще одну причину, почему ему предложили место на факультете без собеседования: Айзекс, которого Вильчек сопровождал семью годами раньше, отрекомендовал его письмом.

Судьба Вильчека — история потрясающих достижений, последовавших за трудной юностью. С авторских выплат, получаемых за создание антител против ФНО, Вильчек основал свой именной фонд, который помогает иммигрантам вносить свой вклад в жизнь США. В 2005 году он получил столько денег за свое достижение, что смог поднести Медицинской школе Нью-Йоркского университета самый большой дар из всех, какие когда-либо получали организации здравоохранения в Нью-Йорке: 105 миллионов долларов. Из этих денег учредили новые профессорские ставки, оплатили строительство нового общежития для учащихся, выделили исследовательские и студенческие стипендии — и профинансировали многое другое. Иногда — очень нечасто — карьера в фундаментальной науке может оказаться прибыльной. Вильчек посмеивается: «Цели разбогатеть у меня толком-то и не было никогда. Честно говоря, я по-прежнему всего этого стесняюсь».

Для создания антитела Вильчеку пришлось сначала приобрести образец цитокина человека ФНО и ввести его мыши. В конце 1985 года компания «Дженетек» выделила ген, отвечающий за выработку ФНО, и синтезировала заметные количества этого белка — экспрессией гена в бактериях. Вильчек смог закупить образцы в 1988 году благодаря сотрудничеству с компанией по другому проекту. Чтобы произвести антитело в организме мыши, он применил метод, разработанный Сезаром Милстайном и Жоржем Кёлером в Кембридже в 1975 году; это невероятно важный метод, за него Милстайн и Кёлер получили в 1984 году Нобелевскую премию. Сперва Вильчек иммунизировал мышь белком ФНО, полученным у «Дженетека», а затем, через несколько дней, выделил из мышиных селезенок В-клетки, зная, что многие из них будут производить антитела против ФНО. Вне животного организма В-клетки долго не живут — несколько недель в лучшем случае, если инкубировать их в культурном бульоне, но Вильчек ловко придумал, как поддерживать в клетках жизнь, и эта ловкость принесла Милстайну и Кёлеру Нобелевскую премию: нужно соединить В-клетки с клетками опухоли миеломы и создать новые, их называют гибридомами, они наделены особенностями роста, как у опухоли, и производства антител, как у исходной В-клетки. В результате получаются бессмертные версии мышиных В-клеток. Затем Вильчек изолировал каждую отдельную гибридому — забирая пипеткой крошечные количества взвеси, содержавшей клетки, и помещая эти капельки в многочисленные ямки прямоугольной пластиковой лабораторной чашки. Затем антитело, произведенное каждой клеткой, можно было проверить на способность пресекать деятельность ФНО. Клетки, которые производили подходящее антитело, затем выращивались, и так можно было обеспечивать едва ли не беспредельное количество антител против ФНО.

Антитела этого типа называются моноклональными — они происходят из одной-единственной В-клетки. Этим методом можно создавать белок, форма которого позволяет ему соединяться с любой молекулой по нашему желанию. Антитела применяются как лекарства, а также во всевозможных научных экспериментах — чтобы помечать те или иные отдельные клетки, пресекать деятельность чего-нибудь или, наоборот, активировать что-то, проверять интенсивность, с которой выделяются те или иные вещества, и так далее. «Ни один другой класс реагентов не будит в нас творческого порыва и не двигает нас к нашим целям, к успеху и даже к воплощению мечты с воодушевлением, какое связано с моноклональными антителами», — как сказал один специалист.

У Вильчека имелась долгосрочная договоренность с компанией «Сентокор», в ту пору еще молодой, на разработку коммерческих применений антител, выделенных в его лаборатории. За это компания покрывала некоторые лабораторные расходы Вильчека, в том числе и зарплату постдиссертационного исследователя Цзюньмина «Джимми» Лэ, помогавшего синтезировать антитело для ФНО. Однако потенциальную медицинскую ценность этого антитела осознали в другом месте Нью-Йорка. Брюс Бётлер, нобелевский лауреат, с которым мы познакомились в главе 1, участвовавший в открытии того, как толл-подобные рецепторы сцепляются с бактериями, работал на заре своей карьеры с Энтони Керами в больнице Рокфеллеровского университета, он открыл мышиную версию ФНО. В 1985 году Керами обнаружил, что ФНО — один из цитокинов, производимых мышами при сепсисе, заболевании, возникающем из-за чрезмерного иммунного отклика, обычно при бактериальномзаражении. Что важно, Бётлер с Керами выяснили: если не дать ФНО действовать, это может защитить мышь от симптомов сепсиса.

У людей сепсис (его еще называют септическим шоком, когда среди симптомов есть падение кровяного давления) способен убить пациента за несколько часов, и поскольку во многих случаях эту болезнь антибиотиками подавить нелегко, она приводит к десяткам миллиардов долларов больничных расходов в одних только Штатах. «Сентокор» уже обозначил препараты от сепсиса как значимую цель компании. И вот, вдохновленный работой Бётлера и Керами, «Сентокор» теперь желал попробовать лечить сепсис человека блокадой ФНО.

Прямиком к людям антитело Вильчека применять было нельзя. Поскольку антитело произведено организмом мыши, его нужно было видоизменить так, чтобы оно больше походило на антитела, производимые организмом человека. В противном случае само антитело будет воспринято как нечто чужеродное человеческому организму и, возможно, вызовет иммунный отклик. Чтобы этого избежать, сегменты генов, отвечающих за производство антитела мыши, соединили с человеческими генами и так получили наполовину мышиное, наполовину человеческое антитело. Если точнее, то на 34 % мышиное и на 66 % человеческое: передний конец остался от мыши — чтобы сцепляться с цитокином ФНО, а задний — от человека. Химера, вроде льва с головой козла, только в молекулярных масштабах.

В 1991 году «Сентокор» опробовал химерное антитело на пациентах с сепсисом. Хотя никаких вредоносных побочных эффектов замечено не было, не выявили и отчетливого лечебного воздействия. То, что действовало на мышей, с человеком не очень получилось — распространенное в медицинских условиях дело. Казалось, что антитела от ФНО могли бы в конце концов оказаться инструментом науки — вероятно, в диагностических анализах уровня цитокина в крови, — но не лекарством. Но тут, в начале 1991 года, Фельдманн посетил «Сентокор» и представил компании проект проб антитела на пациентах с ревматоидным артритом.

Фельдманн уже тогда располагал некоторыми данными в поддержку мысли, что ФНО значим при ревматоидном артрите и что, кажется, можно помогать пациентам, пресекая его действия. Группа Мэи- ни выявила, что этот цитокин присутствует в нужное время в нужном месте и потому как-то связан с симптомами болезни. В группе ФельдманнаФионула Бреннэн (к несчастью, она умерла в 2012 году от рака груди) наблюдала за тем, что происходит, если антитело против ФНО добавить к клеткам, изъятым из больного сустава пациента. Эврика! Бреннэн обнаружила, что, когда ФНО заблокирован, клетки перестают производить другие цитокины. Она повторила эксперимент семь раз — чтобы уж наверняка. Результат означал, что ФНО — вершина каскада событий или же узловая точка событийной сети, приводящей к производству других цитокинов, способствующих воспалению. Эти результаты противоречили всему, что было общепринято в научном сообществе того времени: за сложное заболевание, подобное воспалению при ревматоидном артрите, не может отвечать одна-единственная молекула. К тому же большинство ученых считало, что цитокиновая система содержит в себе много всякого избыточного, а потому, если пресечь деятельность одного компонента, на воспаление это заметно не повлияет, поскольку другие цитокины продолжат действовать. Догма ошибочна, утверждал Фельдманн: блокировка одного лишь цитокина ФНО способна устранить эту аутоиммунную болезнь.

Другой участник группы Фельдманна, Ричард Уильямз, проверил это соображение на мышах. Симптомы, пусть они и не ключевая причина, артрита человека воспроизвели в мышах — иммунизацией животных коллагеном, чтобы против этого белка развился иммунный ответ, а этот белок — главный компонент хрящевой ткани, и потому суставы у мышей распухли. Затем больным мышам вводили антитело против ФНО, и при больших дозах воспаление уменьшилось, а хрящевые ткани мышей не пострадали. Так доказали, что мышей можно избавить от симптомов артрита инъекцией антител против ФНО. Но в «Сентокоре» по-прежнему относились скептически — сработает ли это на людях? — отчасти потому, что единственный ревматолог, трудившийся в компании, имел свои соображения о препаратах, действенных при ревматоидном артрите.

Важная деталь: Джеймз «Джим» Вуди, работавший над диссертацией под руководством Фельдманна в Лондоне, стал научным руководителем в «Сентокоре», и ему вся эта затея понравилась. Более того, он вышел на работу в «Сентокор», зная, что на горизонте маячит возможность сотрудничества с Фельдманном, и помог подготовить компанию к другим проектам с участием своего научного руководителя, и потому, когда Фельдманн явился со своей идеей лечения ревматоидного артрита, компания уже знала его как выдающегося ученого. Вильчек считает, что без Вуди в «Сентокоре» и его поддержки бывшему шефу компания не стала бы пробовать антитела анти-ФНО на пациентах с ревматоидным артритом, потому что «ну слишком вилами по воде писано». Но Вуди в «Сентокоре» был, и «Сентокор» согласилась предоставить нужное для небольшого исследования количество антитела. Для того, чтобы все задвигалось, нередко необходимы личные связи.

«Сентокор» поддержала Фельдманна и Мэини и их небольшую экспериментальную работу в лондонской больнице Чэринг-Кросс — сперва всего десять пациентов, затем еще десять, все эксперименты — без контрольной проверки с плацебо. Проверку с плацебо не производили, потому что исследование считали чисто научным экспериментом, хотели посмотреть, помогает ли пациентам блокировка ФНО хоть как-то, и — хотя задним числом это кажется странным — компания не думала всерьез, что сами антитела против ФНО можно применять как лекарство. Мэини привлек пациентов, которым не помогали никакие другие доступные в то время лекарства. Все, к кому он обращался, были рады участвовать, невзирая на объясненные риски в эксперименте, который мог оказаться опасным.

Исследования «Сентокора» 1991 года на пациентах с сепсисом показали, что антитела против ФНО, по крайней мере в общих чертах, безопасны, но Фельдманн с Мэини, тем не менее, соблюдали осторожность, и любое вливание проводили медленно. У постели первого пациента, принятого на лечение 28 апреля 1992 года, медсестра просидела всю ночь. Но волноваться не следовало. При введении антитела многие пациенты сообщили, что им полегчало тут же. «Восхитительное было время, — вспоминает Фельмданн, — все пациенты, которых мы лечили, резко пошли на поправку». Графики, столбчатые диаграммы и статистический анализ запечатлевали результаты — уменьшение отеков и чувствительности суставов пациентов формально оказались значительными через две недели, — но видеозаписи с участием пациентки номер восемь говорят сами за себя.

До лечения пациентка номер восемь очень медленно поднимается, а затем спускается по нескольким ступенькам, по одной за раз, держится за поручни и ей явно больно. Через четыре недели лечения она сбегает по той же лестнице, как любой здоровый человек. Внизу вскидывает руки и восклицает: «Та-дам!» Счастье у нее на лице — напоминание о том, ради чего все это затевалось.

Вильчек вспоминает, как посмотрел эту запись в конторе «Сентокора» вскоре после того, как ее сделали. И хотя в этом маленьком исследовании не было контрольной группы пациентов, Вильчек со всей ясностью понял, что такая разительная перемена в самочувствии пациента — точно не эффект плацебо, то есть не следствие умственного ожидания положительного исхода. Но оставалось еще ответить на очень большой вопрос: как долго продержится это улучшение? Все втянутые в эксперимент — пациенты, врачи и ученые — понимали важность последующих нескольких месяцев. Все пациенты вернулись к нормальной жизни, здоровье их улучшилось. Зубной врач — пациент номер три — уже через две недели после лечения смог играть в гольф, а чуть погодя вернулся к работе. Но, к сожалению, хорошие новости оказались недолговечны. Болезнь вернулась ко всем.

Очевидно, антитело — не метод излечения, зато оно способно облегчать симптомы. Это означало, что следующий логический шаг — опробовать преимущества неоднократной блокировки цитокина. Фельдманн и Мэини получили этическое разрешение повторно лечить тех же пациентов, и, как и в прошлый раз, всем подопытным стало лучше. Тем не менее результаты получились единичные — и без контрольной группы: всего двадцать пациентов получили первую дозу, а после возобновления болезни повторно лечили восьмерых. Как научный эксперимент эта проба оказалась познавательной, однако дальнейшее медицинское развитие темы требовало настоящих клинических испытаний, со случайной выборкой и двойным слепым методом: ни медики, ни пациенты не должны знать, кто получает новое лекарство, а кто — нет.

Результаты первого формального испытания оказались недвусмысленными: антитела против ФНО улучшают самочувствие пациентов с ревматоидным артритом. Подробный анализ того, что происходит в крови пациентов, выявил, что антитело действует в точности так, как предсказывали Фельдманн и Мэини: пресечение деятельности одного этого цитокина уменьшает производство других цитокинов, вызывающих воспаление, и биопсии показали, что в больные суставы проникает меньше иммунных клеток. Фельдманн считает, что такой подробный анализ происходящего в организме у пациентов — биопсии и анализ 400 миллилитров крови каждого — состоялся, потому что эксперимент вели ученые, а не компания. Большинство клинических программ, как считает Фельдманн, не тратят на анализ процессов у пациентов ни время, ни деньги в таком объеме, а это большое упущение.

Это не значит, что в руках у ученых все спорилось. Было дело, холодильник разморозился, и важнейшие препараты испортились. «Физически больно думать о том, сколько мощных научных возможностей упущено», — вспоминает Фельдманн. В следующих клинических испытаниях — так называемая фаза III, полномасштабное сравнение антител против ФНО с существующими препаратами, — «Сентокор» рвался как можно скорее утвердить антитело как лекарство, а потому было взято меньше проб, и, по словам Фельдманна, упор на подробный анализ делать не стали.

Исследования на фазе III выявили, что антитела против ФНО — действенное лечение и оно лучше других доступных в то время методов. Эксперименты на мышах показали, что преимущества этого метода усиливаются, если сочетать антитело с другими лекарствами, помогающими подавить иммунный отклик. Это прямиком привело к тому лечению, которое сейчас обычно прописывают пациентам: антитела против ФНО чаще всего назначают вместе с другим лекарством — метотрексатом, его действие на организм многообразно: оно, среди прочего, как выясняется, подавляет иммунный отклик Т-клеток. Это один из первых примеров использования набора лекарств для лечения болезни, и ныне это гораздо более распространенная практика, чем в то время. Полифармацевтика, как именует ее Фельдманн.

Стремление «Сентокора» лечить от сепсиса так и не увенчалось успехом: эта болезнь по-прежнему легендарно неподатлива в лечении, особенно потому, что шквал воспаления в теле нарастает так быстро, что совладать с ним необычайно трудно. Когда стало ясно, что попытки лечить от сепсиса бесплодны, цена акций «Сентокора» рухнула — с пятидесяти до шести долларов за акцию, всего за несколько месяцев 1992 года, а кадров от 1600 осталось всего 400 человек. Лечение с помощью анти-ФНО спасло компанию. Химерное мышино-человеческое антитело против ФНО вышло на рынок под коммерческим названием «Ремикейд». Благодаря этому в 1999 году компанию купила «Джонсон-энд-Джонсон» — за 4,9 миллиардов долларов. Вильчек вспоминает, что цена тогда показалась высоченной — поначалу продажи «Ремикейда» шли медленно, уж таким это лекарство виделось радикально новым, и врачи не бросились его применять, — однако позднее стало понятно, что эти 4,9 миллиарда — купля по дешевке.

Фельдманн жалеет, что блокировка ФНО — еще одно британское изобретение, внедренное в Штатах. Он обращался к британским компаниям, но те не заинтересовались; рискнуло лишь харизматическое начальство «Сентокора». Многие соперники «Сентокора» в США, включая «Эббот», «Рош» и «Иммунекс», продолжили разрабатывать другие лекарства, тоже блокирующие ФНО. Бётлер помог создать одну из возможных альтернатив — растворимую белковую версию природного рецептора этого цитокина. По сути, этот препарат действует как муляж рецептора, чтобы цитокин не связывался с настоящим рецептором иммунной клетки. Клиническая разработка лекарства Бётлера, которую вел «Иммунекс», началась через два года после «сентокоровской», но они так гнали, что уже к ноябрю 1998 года их препарат стал первым лекарством анти-ФНО — под названием «Энбрел». Другие американские компании произвели альтернативные варианты антитела против ФНО, в том числе и полностью человеческую версию; она появилась в продаже в 2002 году. Все эти лекарства оказались очень действенными. По договоренности внутри фармацевтической промышленности и согласно постановлениям Европейской комиссии, лекарство считается блокбастером, если его продажи достигают одного миллиарда долларов, и «сентокоровское» антитело — многократный блокбастер. Британские компании по большей части проворонили этот метод лечения, а он в одном лишь 2012 году собрал 9,3 миллиардов долларов. Можно относиться к этому как к значимому или как к обыденному, однако вот что, несомненно, важно: благодаря лекарствам, блокирующим ФНО, куда меньшему числу страдающих ревматоидным артритом приходится пользоваться инвалидным креслом.

Даже если бы ревматоидный артрит оказался единственным недугом, который можно лечить блокировкой ФНО, этот метод все равно был бы блокбастером, однако его применение, как выяснилось, гораздо шире. Пресечение деятельности этого цитокина помогает остановить воспаление во многих других системах организма: в пищеварительной, например, — при болезни Крона или при колите; на коже — как при псориазе; в позвоночнике — при анкилозирующем спондилите. «Сентокоровское» антитело против ФНО применяется для лечения по крайней мере 1,8 миллиона человек.

Этот успех не дался ни легко, ни прямым путем: «Сентокору» понадобилось сделать множество мелких шажков, чтобы создать мышино-человеческое антитело, испытанное Фельдманном и Мэини и основанное на первом антителе, полученном Вильчеком. Победа состоялась благодаря воображению и тяжкому труду, но еще и благодаря цепочке совпадений, случайных событий и благоприятного стечения обстоятельства. Размышляя обо всем этом в своих мемуарах, Вильчек цитирует Э. Б. Уайта, автора детских книг «Стюарт Литтл» и «Паутина Шарлотты»: «Не надо приезжать в Нью-Йорк, если не намерен быть везучим».

Все, кто внес непосредственный вклад в разработку лечения с помощью антител против ФНО, достойны прославления. Многие — и заслуженно — получили престижные научные награды. В 2013 году Вильчек удостоился американской Национальной медали в области технологий и инноваций от президента Барака Обамы; президент в нескольких трогательных фразах описал жизнь Вильчека. Вильчек жалел, что его родителей уже нет в живых и им этого не услышать. В 2003 году Фельдманн и Мэини получили почетную Премию Альберта Ласкера за клинические медицинские исследования, а в 2014 году — канадскую Международную премию Гайрднера. Однако те, кто занимался другими цитокинами и другими заболеваниями, тоже вели важную научную работу. В конце концов, вполне могло оказаться, что пациентам с ревматоидным артритом способна помочь блокировка другого цитокина — на самом деле нам известно, что прекращение действия IL-6 тоже помогает, — и так могло сложиться, что блокировка ФНО все же способствует преодолению сепсиса, например. Чтобы разобраться во всех вариантах, нужна целая община.

Вообще-то, в отличие от вакцинации, открытой задолго до того, как сложилось внятное понимание, как она действует, лечение антителами возникло прямиком из понимания молекул и клеток, составляющих нашу иммунную систему, а это знание добыли тысячи ученых. Мы излагаем истории отдельных людей — и, вероятно, эго подталкивает ученых к действию, — но ни один ученый не трудится сам по себе. В некотором смысле этот метод лечения удалось разработать коллективным научным устремлением понять иммунитет. Мэини особенно гордится этим — что его работа помогла показать, как пристальное молекулярное исследование в иммунологии можно применить к медицине.

* * *

У науки не бывает окончания — совершаются открытия, находятся новые методы лечения, но все ведет дальше, к чему-то еще. Разработка метода лечения с помощью антител против ФНО стала поворотной точкой: отсюда получил развитие новый подход в борьбе с болезнями — управление иммунной системой, а не прямая война с микробами посредством антибиотиков, скажем, что по-своему очень отличается от вакцинации. Следующий грандиозный замысел Фельдманна — возможности лечения многих других болезней путем блокировки цитокинов. Хотя мы пока не знаем, в какой мере астму, диабет, кашель, обычную простуду и инсульты можно лечить, воздействуя на концентрацию цитокинов, эти и многие другие недуги — потенциальные цели. Фармацевтические компании и многие научные исследовательские лаборатории занимаются этими вопросами, ставя на то, что успех блокировки ФНО — не одиночный выброс статистики, а рассвет чего-то еще более масштабного.

Надо сказать, что блокировка ФНО — не безупречное лекарство, совсем нет. С таким методом лечения есть по крайней мере три заметные не- увязки. Во-первых, блокада этой части иммунной системы неизбежно ослабляет защиту организма от инфекций. Серьезные неприятности случаются редко, но людям с латентным туберкулезом, у которых нет никаких явных признаков болезни, поскольку их иммунная система подавляет инфекцию, грозит повышение риска заболеваемости: болезнь вспыхивает, если иммунная система подорвана лекарством против ФНО.

Во-вторых, при лечении препаратами против ФНО у заметной доли пациентов улучшения не наступает: у целых четверых из десяти страдающих ревматоидным артритом самочувствие исправляется незначительно. Комбинации лекарств способны усилить отклик, но, увы, мы пока не умеем определять заранее, кому это поможет, а кому — нет. Стандартная клиническая практика — продолжать методом проб и ошибок: пациентам просто прописывают лекарства, блокирующие ФНО, а если заметных улучшений в течение трех с чем-то месяцев не происходит, их переводят на другой тип лечения анти-ФНО или вообще на что-то другое. Мэини полагает, что в определении, будет ли у пациента положительный отклик на лечение антителами или нет, важный фактор состоит в том, насколько давно началось заболевание. Если воспаление в суставах происходит долгое время, считает Мэини, воспалительные процессы, вероятно, усложняются и их труднее подавить, хотя это предположение все еще неоднозначно. Не исключено, что такова одна из причин, почему некоторые пациенты поначалу хорошо откликаются на лечение антителами, но со временем лекарство перестает действовать. Третья незадача состоит в том, что блокировка ФНО — действенный способ облегчить, но не устранить болезнь. Поиск целительного средства продолжается.

У исследований Фельдманна и Мэини были и далеко идущие последствия для примененного ими типа лекарств — антител. В то время потенциал антител как лекарственных препаратов широко не признавали — потому что они были и остаются дорогими в производстве. Гибридомы В-клетки, синтезирующие антитела, нужно выращивать в бульоне, содержащем примерно пятьдесят различных компонентов. Даже в оптимальных условиях, при правильном помешивании в биореакторе, каждая клетка производит мизерное количество антител, а их потом нужно обрабатывать до определенного стандарта чистоты и лишь тогда безопасно применять как лекарство. Несколько компаний, в том числе «Сентокор», опирались на то, что антитела заработают им денег, но даже эти компании полагали, что, скорее всего, им куда легче удастся получить официальное разрешение на использование препарата для диагностических анализов крови, чем для настоящего лечебного применения. Первый продукт «Сентокора» на основе антител — препарат для анализа крови на вирус гепатита В, например. Терапевтический и коммерческий успех антител против ФНО показал истинные масштабы потенциала этого вида лекарств.

Антитела против ФНО — не первые одобренные препараты этого типа; первым стало антитело, продаваемое под маркой «Ортоклон», его одобрили в 1985 году, а разработали для связывания белых кровяных телец Т-клеток и их устранения или деактивации. Была надежда, что это антитело способно остановить иммунный отклик у пациентов при трансплантации, который может привести к отторжению пересаженного органа. Это антитело одобрили к применению при пересадке почек, сердца и печени, но ныне он не используется. Препарат не сработал как следует, а побочные эффекты оказались серьезными: у некоторых людей развились осложнения, угрожающие жизни, скорее всего — из-за того, что это лечение иногда подталкивает Т-клетки обильно выделять цитокины. С тех пор, как Милстайн и Кёлер узнали, как производить антитела по заказу, казалось, что у антител должно быть место в медицине. На практике же понадобилось ждать почти два десятилетия, пока разработают препарат анти-ФНО, — это устремление было подобно погоне за радугой.

Одно из самых важных антител, полученных в последствии, — ритуксимаб. Это антитело не блокирует цитокин, а напрямую воздействует на иммунные клетки — особенно на В-клетки. Оно сцепляется с белковой молекулой на поверхности В-клетки, и эта клетка разрушается одним из трех способов. Первый: антитело способно заставить В-клетку саморазрушиться. Миллиарды наших клеток погибают ежедневно, обеспечивая тем самым здоровый круговорот клеток в организме; ритуксимаб попросту запускает тот же механизм клеточной смерти. Второй способ: антитело уничтожает В-клетку, прицепляясь передним концом к ней самой, а вторым привлекая факторы крови, убивающие В-клетку. Или же задний конец антитела опознается клетками — естественными киллерами, они облепляют В-клетку и уничтожают ее. Оба эти процесса — тоже часть нашей природной иммунной защиты: именно так антитела обычно прицепляются к микробам или зараженным клеткам, ко всему чужеродному, что нужно атаковать. Ритуксимаб, попросту говоря, делает так, что иммунная система распознает В-клетку как нечто подлежащее уничтожению.

Из-за уничтожения В-клеток, происходящего благодаря этому антителу, ослабевает воспаление в суставах, а потому ритуксимаб прописывают как альтернативное лекарство тем пациентам с ревматоидным артритом, кому не помогло лечение антителами против ФНО. Однако ритуксимаб сперва одобрили не для помощи людям с ревматоидным артритом, а как лекарство от рака — в 1997 году. С тех пор его применили к более чем 750 000 раковых пациентов. На первый взгляд, кажется маловероятным, что препарат от рака способен помочь от ревматоидного артрита: у этих болезней мало общего. Но антитело, убивающее В-клетки, полезно для некоторых типов рака — хронической лимфоцитной лейкемии или неходжкинской лимфомы, — при которых именно В-клетки разбушевались и стали злокачественными. Более того, это антитело настолько важно, что значится в международном списке ключевых лекарств, составленном Всемирной организацией здравоохранения; в этом списке каждое лекарство присутствует из-за своего «выдающегося потенциала в здравоохранении».

Накопление подробностей о том, как именно действуют антитела, привело к усовершенствованию их устройства: например, их можно производить так, чтобы в их структуре появлялись слегка разные составляющие, благодаря которым антитело действеннее провоцирует атаку клеток-киллеров. Подробное знание привело и к открытию, что у некоторых людей есть генетическая вариация, из-за которой их клетки-киллеры менее действенно убивают клетки, покрытые антителом. Есть данные, что у пациентов с лимфомой эта генетическая вариация соотносится с меньшими успехами в лечении посредством ритуксимаба (но это предмет разногласий, поскольку в одних исследованиях такие результаты есть, а в других нет).

Не все антитела, сцепляющиеся с В-клетками, в равной мере действенно приводят к их смерти, а потому важная новая задача исследований — разобраться, почему ритуксимаб настолько действен. У нас в лаборатории мы применяем первоклассные лазерные микроскопы — каждый по полмиллиона фунтов ценой, — чтобы делать видеозаписи процесса связывания ритуксимаба с раковой клеткой, после чего на нее нападают иммунные клетки. Мы обнаружили, что ритуксимаб не покрывает раковую клетку равномерно, а обычно скапливается на одной ее стороне, привлекая кое-какие белки в ту область, где собрались антитела, и направляя другие белки к противоположному концу клетки. По сути, это антитело создает у более-менее сферической раковой клетки перед и зад, или, выражаясь более научно, поляризует ее. Мы выяснили, что с такой поляризацией раковые клетки убить легче, почему — пока неизвестно.

Просто наблюдая за происходящим в микроскоп, можно сделать вывод, что лекарственная эффективность ритуксимаба отчасти связана с его способностью менять структуру раковой клетки — делать ее особенно уязвимой для иммунных клеток. Из этого следует, что при создании новых лекарств на основе антител, нацеленных на уничтожение тех или иных клеток, полезно оценивать не только те антитела, которые липнут к клеткам подходящей разновидности, но и те, что вызывают полезные изменения в структуре клетки-мишени. Впрочем, это передний край нашей нынешней науки — вообще-то, скорее гипотеза, нежели установленный факт, — и трудно с уверенностью предполагать, насколько это значимо, потому что мы можем лишь наблюдать за этой деятельностью в лабораторной посуде. Увы, невозможно посмотреть, происходят ли эти же события внутри пациентов. Как ни крути, именно это и утверждал Фельдманн с самого начала: нам необходимо знать, что творится в организме, где в деле вся система целиком, а не выборочные клетки в лабораторной чашке. Линза, применяемая в микроскопе или телескопе, открыла нам всевозможные новые миры — в космосе, в прудах, внутри нас самих. Новые технологии, позволяющие нам видеть все глубже — особенно то, что мы видим внутри человеческого организма, — еще долго будут играть все более значимую роль в медицинских исследованиях.

Успехи применения антитела против ФНО и ритуксимаба породили моду на поиски новых лекарств на основе антител, но к 2006 году импульс угас. Скандал разразился после клинических испытаний лекарства на основе антител — TGN1412: эти испытания привели к ужасному результату. В тех испытаниях, инициированных маленькой компанией, быстро ставшей неплатежеспособной, применялось антитело, разработанное для активации Т-клетки без привычного участия дендритных клеток — «пожарной тревоги», обнаруженной Стайнманом, благодаря которой засекается опасность. Экспериментаторы опирались на соображение, что так Т-клетки деятельнее возьмутся расправляться с раковыми клетками.

У животных это лекарство не наделало никаких неприятностей, и его решили попробовать на людях — к счастью, в малых дозах. Все шесть пациентов, которым ввели лекарство, пережили отказ сердца, печени и почек, а также «многие месяцы ада» — так выразился в интервью Би-би-си один из пострадавших. Как мы уже выяснили, люди откликаются на лекарства зачастую не так, как мыши. У пациентов это лекарство активировало Т-клетки так сильно, что они принялись нападать на здоровые клетки и ткани тела. Чрезмерно деятельные иммунные клетки к тому же высвободили цитокины в таких количествах, что они стали ядовитыми для организма. То, что произошло с теми пациентами, подобно симптомам при сепсисе — чрезмерный отклик иммунной системы, вызванный острой бактериальной инфекцией. У всех пациентов открылся жар, у одного — воспаление легких, циркуляция крови нарушилась, пальцы на руках и ногах почернели. Хорошо, что никто не умер, но само клиническое испытание — как есть трагедия.

Многие ученые сознаются, что понимают — задним числом, конечно, — что включение рьяного иммунного ответа в обход природных проверок и равновесий организма — почти наверняка скверная мысль. Впрочем, официальное расследование обнаружило, что все неприятности случились из-за «не предсказанного биологического воздействия препарата на людей». Была та катастрофа предсказуемой или нет, скандал получился громадным, и из-за него произошли крупные перемены в том, как теперь одобряют испытания на людях. Например, группе пациентов ни в коем случае нельзя давать новое лекарство одновременно: интервалы позволяют проявиться побочным эффектам. В тогдашнем случае у пациентов развился воспалительный отклик, а его можно было засечь в первые же полтора часа. Даже такой краткий промежуток времени позволил бы избавить остальных пациентов от пережитых страданий. Впрочем, важный, пусть и чересчур яркий, урок для науки таков: вмешательство в иммунную систему человека подобно возне с атомной энергией — потенциал велик, зато ошибка может обернуться катастрофой.

Открытие лечения посредством антител против ФНО в итоге все же показало нам, что подробное знание об иммунитете стоит затраченных усилий — не только потому, что открывает нам тайную красоту того, как работает человеческий организм, но и потому, что в этой сфере науки лежат пути к новым лекарствам. И все же дорога к каждому новому препарату — не скоростная магистраль: это узкий проулок, никак не обозначенный спутниковой навигацией, и на нем полно тупиков. Быстрая езда небезопасна. Нам предстоит большая работа с картами иммунной системы, и тогда мы поймем, как и почему ее активность меняется, разберемся с границами, в которых она действует безвредно, и, что самое главное, как она связана с другими системами тела — и вот на это мы далее направим свое внимание.

 

5. Жар, стресс и сила ума

Однажды в начале 1996 года я наткнулся на метод, каким можно помочь иммунным клеткам бороться с раком. Мне тогда было двадцать пять лет, я только что защитил диссертацию по физике в Глазго и прибыл в Гарвардский университет изучать иммунную систему. Глава лаборатории Джек Стромингер еще в 1950-х помогал разобраться, как действует пенициллин, и с тех пор пытался понять, как Т-клетки выявляют признаки болезни в теле; эта работа сделала его претендентом на Нобелевскую премию. В его группе было полно целеустремленных и талантливых ученых — человек двадцать в основном студгородке Гарварда, где работал и я, и еще двадцать — во второй лаборатории, которую Стромингер возглавлял, в паре миль от университета — в Гарвардской медицинской школе, и все они знали об иммунной системе гораздо больше, чем я смог усвоить, пока учил физику. Казалось, меня взяли по какой-то канцелярской ошибке.

Когда я приехал, лаборатория Стромингера пыталась разобраться, как и в какой мере наши белые кровяные тельца под названием «естественные киллеры» способны расправляться с раковыми клетками. Для этого исследования такие клетки выделяли из крови — кровь брали у исследователей, работавших в том же коридоре, — и смешивали их с раковыми клетками разных видов. Затем раковые клетки помечали радиоактивным изотопом, чтобы, если их уничтожат, радиоактивным стал бульон, в котором плавали обломки убитых клеток. Затем нужно было измерить радиоактивность жидкости и из этих данных делать выводы, какая часть раковых клеток уничтожена естественными киллерами. В один прекрасный день, вероятно, потому что образование у меня в первую очередь физическое, а не биологическое, я задумался, что произойдет, если клетки слегка нагреть. Никакой гипотезы на проверку у меня не было, как не было и прогноза, чем дело кончится, — я просто заинтересовался. Слегка нагрел раковые клетки — где-то до 41˚С — и обнаружил, что уничтожение произошло гораздо эффективнее.

Возиться дальше с этим наблюдением я не стал, но через несколько лет другие ученые совершили прорыв — поняли, почему это происходит: нагревание способно заставить раковые клетки некоторых видов выдавать на поверхность стресс- индуцируемые белки — так их называют, потому что клетка показывает эти белки в состоянии стресса. Не в бытовом смысле слова «стресс», но клетки все же переживают то, что именуется «стрессовым откликом», когда повреждаются, например, под воздействием высоких температур, ядов или ультрафиолета. Из-за жара белковые молекулы теряют форму, а УФ-излучение способно испортить генетический материал клетки, и если у клетки возникают такие неприятности, она выделяет на поверхность белковые молекулы, которых нет в здоровой клетке. Эти белки — пометки на поврежденных клетках, и когда естественные киллеры засекают их на клетке, они ее атакуют. Мое исследование тут значения не имеет — большое открытие совершили те, кто понял суть процесса, — но иллюстрирует, как наука иногда движется вперед, когда у кого-нибудь возникает побочный вопрос. Поэтому многие руководители лабораторий любят нанимать людей с несмежным образованием. Я сам, возглавив лабораторию, знаю, что в первоклассную лабораторию меня, доктора физических наук, взяли не по ошибке. Профессура в Гарварде знает, как преуспевать.

Мысль о том, что можно лечить рак нагреванием, не нова. Более того, она встречается в старейшем известном описании этой болезни — в папирусе Эдвина Смита, 3000-летней давности. Скорее всего, копия древнеегипетской медицинской прописи, папирус Эдвина Смита подробно излагает, как лечить рак груди горячими лезвиями и палочками. Наверное, это были попытки выжечь раковые клетки, а не лечить болезнь как-то изощреннее. Впрочем, современные эксперименты показывают, что нагревание способно не только выжигать больные клетки, но и действительно помочь в лечении некоторых разновидностей рака. У мышей с раком легких определенного вида, например, лихорадочная температура понижала вероятность распространения опухоли. А содержание мышей в емкости, нагретой до 30˚С, способно увеличить число Т-клеток, проникающих в опухоль и поражающих там больные клетки. (Что не доказывает прямое действие: мыши, содержащиеся в теплых условиях, менее оживлены, больше пьют и так далее, а любая из этих особенностей поведения, в общем, может укреплять иммунный ответ.)

В сегодняшней медицине температуры выше 50˚С иногда применяют для прямого уничтожения раковых клеток — посредством радиоволн, например. Иногда, чтобы помочь одновременно введенным химическим препаратам, температуры, сопоставимые с теми, когда у человека жар, иногда вызывают локально или же во всем теле пациента — такое лечение называется гипертермическим. Однако нагрев — не самая обыденная процедура лечения рака. Дело в том, что взаимосвязь жара, стресс-индуцируемых белков, воспаления и рака оказалась гораздо сложнее, чем было известно, когда я проводил свой тепловой эксперимент.

Начать с того, что наша иммунная система пусть нередко и способна подавлять или устранять рак, она умеет и противоположное, и существует по крайней мере два способа, какими рак может получить преимущество от иммунного отклика, а возникающие при этом осложнения от тепла станут еще тяжелее. Во-первых, многие раковые клетки присваивают себе черты иммунных — экспрессией наборов белков, используемых иммунными клетками, — и тем самым делаются способны откликаться на цитокины и другие выделяемые при воспалении вещества. Это позволяет клеткам рака перехватывать сигналы, по команде которых иммунные клетки размножаются и перемещаются в организме, и таким образом разрастаться и распространяться. Во-вторых, плотные опухоли от местного воспаления иногда выигрывают, потому что оно способно увеличить подачу питательных веществ и кислорода к этому месту. Более того, иммунные клетки могут оказаться настолько выгодны раковым, что, бывает, некоторые опухоли не избегают иммунных атак, а выделяют белковые молекулы, которые привлекают иммунные клетки селиться внутри самой опухоли. Такие опухоли часто выделяют гормоны, меняющие природу иммунного отклика на месте опухоли, — они отключают способность иммунных клеток нападать, попутно поддерживая благотворное для опухоли местное воспаление. Опухоль, поддерживающая местное воспаление, иногда мыслят как незаживающую рану.

Еще одна сложность состоит в том, что раковые клетки, показывающие на поверхности стресс-индуцируемые белки — белки, которые естественные киллеры определяют как признак болезни, — способны выделять вовне растворимые разновидности тех же самых белков. Эти выделения действуют как приманка, налипают на рецепторные белки иммунных клеток и тем самым не дают им засекать раковые клетки. Но опять-таки может происходить и совершенно противоположное. В некоторых экспериментах было обнаружено, что растворимые выделения стресс-индуцируемых белков из опухолей помогают клеткам-киллерам быть еще бдительнее и нападать на опухоль деятельнее. Иными словами, выделения из раковых клеток могут в одних обстоятельствах отключать иммунную атаку, а в других — усиливать. Это передовая область сегодняшнего знания, здесь наше понимание смутно, и именно поэтому так трудно разобраться, когда, по каким причинам и для каких типов рака может быть полезно увеличивать или уменьшать производство стресс-индуцируемых белков — нагреванием или как-то еще.

Пока оставим в стороне этот особый случай рака, хотя то, что при воспалении у всех теплокровных животных повышается базовая температура тела — мы это называем жаром или лихорадкой — подсказывает, что такая способность дает им неимоверно важное преимущество в выживании, особенно потому, что такое повышение температуры тела сопряжено с большими энергозатратами: повышение температуры тела на один градус требует ускорения метаболизма на 10–12 %. Еще удивительнее то, что холоднокровные животные — пресмыкающиеся, рыбы и насекомые — тоже переживают лихорадку во время заражения. Неспособные менять температуру изнутри, они добиваются жара, перебираясь в среду потеплее. Поразительно то, что поведение, связанное с поиском тепла, у зараженной игуаны или тунца можно изменить лекарствами, которые сбивают жар у людей, — аспирином, например. Это означает, что во всяком случае некоторые химические и биологические процессы, подталкивающие рептилию или рыбу при инфекции искать пространство потеплее, похожи на те, что протекают в человеческом организме при жа́ре. Даже у растений бывает нечто похожее на лихорадку: замечено, что в некоторых случаях грибкового поражения листьев фасоли у них повышается температура.

На протяжении почти всей истории человечества лихорадке приписывали демонические или сверхъестественные свойства, ее считали необходимым устранять. Весь XVIII и XIX век люди, как это часто говорилось, умирали от лихорадки: желтой, пурпурной, денге, тифозной и так далее. Для лечения лихорадки лекари применяли зверские методы — вызывали у пациентов потение и тошноту или пускали им кровь. Ныне мы знаем, что жар — тоже отклик тела на болезнь, а не болезнь как таковая. Повышенная температура у нас случается всю жизнь, то и дело: периодическое напоминание о том, насколько наше самочувствие сводится к фундаментальной физиологии тела.

Подъем температуры помогает телу бороться с инфекциями всевозможными способами — он и воздействует на микробов и вирусы напрямую, и активизирует деятельность иммунной системы. Большинство микробов, поражающих человеческий организм, эволюционировали так, чтобы благоденствовать при нормальной температуре тела хозяина. В результате скорость размножения вируса, когда температура подскакивает, например, до 40–41˚С, падает двухсоткратно. Жар также помогает иммунной системе: благодаря ему в кровяное русло попадает больше иммунных клеток из костного мозга, где они и производятся. Вследствие этого — а также потому, что из-за жара иммунные клетки производят рецепторные белки, направляющие клетку к местам воспаления, — жар увеличивает приток иммунных клеток туда, где они нужны. Когда клетки оказываются в нужном месте, всевозможную деятельность с их участием подстегивает именно тепло: макрофагам лучше удается поглощать бактерии, В-клетки производят больше антител, дендритные клетки — те самые, открытые Стайнманом, — успешнее включают Т-клетки, и так далее. Но, как и со всем, что связано с иммунной системой, с этим процессом тоже можно переборщить. Лихорадка редко бывает по-настоящему опасна, однако иногда может вызвать судороги. Гораздо более распространенный эффект — ощущение, что ваши ум и тело вам временно не принадлежат.

Умственные страдания, вызванные лихорадкой, наглядно показывают связь между нашей иммунной системой и умом. Это ощущение трудно выразить словами — даже самой Вирджинии Вулф: «Английский, способный выразить мысли Гамлета и трагедию Лира, не располагает словами, чтобы описать дрожь и головную боль. Все развилось в одну сторону. У любой влюбленной школьницы есть Шекспир, Донн, Китс, они выражают за нее мысли, но дайте страждущему описать врачу боль в собственной голове, и речь тут же мелеет досуха».

Команда телу, что нужно поднять температуру — и у нас, и, вероятно, у любых животных, — появление красноречивых признаков микробного вторжения, отслеживаемых образ-распознающими рецепторами иммунной системы. Об этих рецепторах шла речь в главе 1, это их существование провидел Джейнуэй, позднее их обнаружили в плодовых мушках, а еще чуть погодя — и у людей. Когда эти рецепторы сцепляются, например, с внешней оболочкой бактерии или вируса, начинается иммунный отклик и, в частности, выделение цитокинов. Как мы уже выяснили в главе 3, цитокины привлекают к действию иммунные клетки различных видов. Но цитокины влияют и на поведение многих других клеток тела, в том числе и нейронов. Более того, одна из причин, почему блокировка цитокинов оказалась столь действенной при лечении пациентов с ревматоидным артритом, — в том, что, помимо воздействия на воспаление и тем самым увеличения подвижности суставов, блокировка цитокинов ограничивает и влияние воспаления на нервную систему, и поэтому пациенты зачастую очень быстро чувствуют себя лучше.

Вдобавок к производству цитокинов, образ-распознающие рецепторы, засекая микробов, подстегивают и производство гормона простагланди- на Е2. Этот гормон способен производить клетки едва ли не всех видов, но во время иммунного отклика его создают преимущественно иммунные клетки, а также другие, откликающиеся на цитокины, выделенные иммунными клетками. Производство цитокинов и простагландина Е2 — суть того, как иммунная система предупреждает мозг об опасности и вызывает жар. Аспирин понижает жар, пресекая производство простагландина Е2. (Вероятно, этот гормон попадался вам на глаза как активный ингредиент в гелевых капсулах или таблетках, которые дают беременным женщинам, чтобы стимулировать роды. Такая способность этого гормона не связана напрямую с его ролью при повышении температуры тела; просто у любого гормона и любого цитокина есть множество разных задач в теле, и способность простагландина Е2 расслаблять мышцы помогает начаться схваткам при родах.)

При лихорадке эти цитокины и гормоны воздействуют на участок мозга, называемый гипоталамусом. В ответ гипоталамус командует телу производить еще один гормон — норадреналин, он сжимает кровеносные сосуды в конечностях и подстегивает клетки бурой жировой ткани жечь энергию и производить тепло (у этого типа жировых клеток как раз такая задача); по команде мозга начинает производиться и ацетилхолин, он воздействует на мышцы, и начинается в том числе дрожь, и все это вместе служит повышению температуры тела. Гипоталамус следит и за голодом, жаждой и сонливостью, а также и за более сложными переживаниями — за стремлением сближаться с другими и за половым влечением, например. Из-за этого, а также потому, что наваливается сонливость и пропадает аппетит, выделения из иммунных клеток влияют на всевозможные оттенки поведения и чувств. Хотя подробно в этом пока не разобрались, иммунная система, несомненно, вылепливает наши настроения и чувства. Отчасти это может быть просто случайным следствием того, как взаимодействуют гормоны и цитокины, однако в некоторой мере все именно так эволюционировало неспроста. В стремлении быть с другими, например, есть преимущество: они могут позаботиться о больном. Музыка, похоже, не единственная пища любви: нежность может быть подогрета химическими реакциями иммунных клеток, засекающих микробов.

В широком смысле иммунная и нервная системы человека находятся в постоянном диалоге, взаимно влияя друг на друга посредством подвижного потока цитокинов и гормонов в организме. Многие гормоны влияют на нашу иммунную систему, в том числе и половые гормоны эстроген и тестостерон, однако сильнейшее воздействие — у гормонов стресса. Мы все знаем, что такое стресс, хотя определить его непросто. Он бывает всепоглощающим, как лихорадка, или мимолетным — просто ёкнуло в желудке. Однозначно одно: стресс способен мощно повлиять на здоровье человека — из-за его связи с иммунной системой. Уменьшение стресса способно поддержать иммунитет, например. А наше знание о связи между стрессом, гормонами и иммунной системой привело к одной из величайших медицинских побед в истории человечества — и сейчас мы в этом убедимся.

* * *

Первого апреля 1929 года у американского врача Филипа Хенча состоялся плановый прием пациента в клинике Мэйо, Рочестер, Миннесота. Шестидесятипятилетний пациент заикнулся о том, что боли от ревматоидного артрита, которые его донимали, ослабли, однако случилась желтуха (пожелтение кожи, обычно вызываемое неполадками в печени). Пациент сообщил Хенчу, что на следующий день после того, как проявилось пожелтение, он смог пройти милю безболезненно, чего раньше ему не удавалось. Хенч, поклонник Конан-Дойлова Шерлока Холмса, схватился за сказанное пациентом как за улику. Задумался, нет ли в теле чего-то, что возникает, когда у пациента желтуха, и способно облегчать боли при ревматоидном артрите. Он назвал это «веществом икс».

За следующие несколько лет Хенч столкнулся с другими похожими случаями и заметил, что у желтушных пациентов частенько улаживаются всевозможные неприятности со здоровьем — не только ревматоидный артрит, но и сенная лихорадка, а также тяжелая астма. Он записал случай беременной женщины с ревматоидным артритом, рассказывавшей, что ей при беременности полегчало. Хенч взялся определить вещество икс методом проб и ошибок. Пациентам с артритом он вводил или давал пить экстракты печени, разбавленную желчь, даже кровь. Ничего не действовало.

У биохимика из клиники Мэйо по имени Эдвард Кендэлл была другая задача: он хотел выделить гормоны, производимые надпочечниками; понятие «гормон» вошло в оборот сравнительно недавно, в 1905 году, — его ввел лондонский физиолог Эрнест Старлинг для описания «химических вестников, что спешат от клетки к клетке по кровяному руслу и способны координировать деятельность и рост различных частей тела». В Университете Базеля в том же направлении независимо работал химик польского происхождения Тадеуш Райхштайн. Чтобы стало ясно, какие усилия для этого понадобились: тонна тканей надпочечников, взятых у скотины с бойни, обеспечивала примерно двадцать пять граммов активных гормонов. Кендэлл выделил несколько и обозначил их без затей — от А до F. Один, который Кендэлл назвал веществом Е, а Райхштайн — веществом Fa, оказался особенно активным биологически, если судить по экспериментам на животных. Прорыв состоялся после того, как в январе 1941 года Хенч и Кендэлл обсудили их вроде бы не связанные друг с другом исследования.

Хенч понятия не имел о веществе Е, Кендэлл — о ревматоидном артрите, но болтая за кофе и делясь опытом, эти двое породили мысль. Они решили, что стоит проверить, не вещество ли Е из надпочечников может оказаться веществом икс? Даже если нет, результаты, вероятно, окажутся занятными. Хенч набросал в блокноте план, однако потребовалось почти восемь лет, прежде чем удалось добыть достаточное для эксперимента количество вещества Е. 21 сентября 1948 года двадцатидевятилетнюю женщину из Индианы с убийственным ревматоидным артритом полечили веществом Е, которое Кендэлл в конце концов приобрел у фармацевтической компании «Мерк». Через два дня женщина смогла ходить, и, чтобы отпраздновать успех, отправилась из больницы в трехдневный магазинный разгул.

Свою роль сыграла удача. Хенч, так получилось, угадал нужную дозу — выше, чем большинство врачей признали бы допустимой, — и применил кристаллы, оказавшиеся правильного размера, чтобы растворяться в теле с нужной скоростью. Помогла удача в ненаучном смысле тоже: когда драгоценные образцы вещества Е прибыли в больницу, склянка упала на мраморный пол, но не разбилась.

Когда Кендэлла пригласили на встречу с пациенткой, она встала с постели и сказала: «Позвольте пожать вам руку». Химик Кендэлл с пациентами общался редко, и тот миг оказался для него необычайно важным — кульминацией восемнадцати лет работы. Хенч тоже осознавал масштабы успеха — до такой степени, что настоял на переименовании: находка стала называться соединением Н, и его нельзя было обсуждать по телефону — чтобы никто не выкрал это открытие.

В последующие несколько месяцев Хенч лечил и других пациентов. Многие привязанные к инвалидному креслу вскоре уже были на ногах. Впервые Хенч представил результаты 20 апреля 1949 года на собрании, где присутствовали почти исключительно коллеги по клинике Мэйо. Слухи о том, что будет объявлено нечто грандиозное, уже поползли, публики набилось битком. Вероятно, из-за дефекта речи Хенч стал одним из первых лекторов клиники Мэйо, применившим слайды и другие визуальные материалы. По тому поводу Хенч показал мерцавший цветной фильм о пациентах до и после лечения, во времена, когда почти вся кино- и фотопродукция была черно-белой, а телевидение — новинкой. Перемены в самочувствии пациентов поражали воображение, и эта запись необычайно растрогала зрителей, поскольку многие в аудитории знали пациентов лично. Фильм наградили громовыми аплодисментами еще до его завершения. После фильма Хенч взошел на кафедру и принял стоячую овацию. Следом заговорил Кендэлл, он подчеркнул то, что основа новых лекарств — простая химия. В 1950 году Хенч, Кендэлл и Райхштайн получили Нобелевскую премию. Никогда, ни прежде, ни потом, не присуждали Нобелевскую премию столь стремительно.

Теперь нам известно, что среди гормонов, производимых надпочечниками в ответ на стресс, один особенно значим для иммунной системы — кортизол. Кортизол готовит организм к стрессовой ситуации, помогая настроить тело на отклик «бей-или-беги»: увеличивает концентрацию сахаров в крови, расширяет кровеносные сосуды, чтобы мышцы были готовы к мгновенному действию. Что важно, кортизол также успокаивает иммунную систему — возможно, чтобы не дать включиться воспалительному процессу или разогнаться чрезмерно, когда тело в стрессе, а еще, вероятно, потому, что в обстоятельствах «бей-или-беги» иммунный отклик не имеет первостепенной значимости, а энергия нужна на другое. В общем и целом, кортизол необычайно влиятелен в человеческом теле и воздействует на работу каждого пятого из 23 000 человеческих генов.

Вещество икс, соединение Е, вещество Fa, со- единение H или, точнее, вещество, которое «Мерку» удалось синтезировать, назвали кортизоном (он очень похож на кортизол; ферменты тела умеют превращать одно в другое). Оно стремительно стало самым востребованным лекарством в истории. Три года длился кортизоновый голод: компании искали способ массового производства этого вещества. Но отчетливого понимания, каково его лекарственное действие, не было. То была эпоха, когда рандомизированные клинические испытания только-только вошли в обиход, а об устройстве иммунной системы знали мало, и потому спрос на гормон и понимание, как его применять, — в том числе дозу и то, каким пациентам он показан, — происходили из ситуативных наблюдений, слухов и случаев. Вероятно, и к лучшему, что так сложилось. Если бы кто-то предположил в наши дни, что вещество, влияющее на деятельность каждого пятого человеческого гена, может оказаться полезным лекарством, никто не воспринял бы это предположение всерьез. Показалось бы, что уж слишком это чревато неприятностями и сложно, вряд ли сработает.

Хенч знал, что кортизон — не чудо-лекарство от ревматоидного артрита, хотя некоторые газетчики сочли его именно таким. Оно лишь облегчало симптомы — и относительно недолго. «Кортизон — пожарный, он гасит пламя, а не плотник, который выстраивает дом заново», — говорил он. Гораздо важнее другое: вскоре стало ясно, что у кортизона есть значительные побочные эффекты, если принимать его многократно и в тех дозах, которые помогают пациентам с ревматоидным артритом. Среди побочных эффектов — мышечная слабость, утомляемость и набор веса. Но как раз когда стали понятны побочные эффекты кортизонового лечения ревматоидного артрита, проступило истинное — и долговечное — медицинское значение этого препарата. Обнаружилось, что кортизоном можно лечить от астмы (а также от некоторых других болезней), гораздо меньшими дозами, чем от ревматоидного артрита. С тех пор кортизон и его производные — часто именуемые стероидами (это название класса веществ с похожей химической структурой) — год за годом остаются одними из самых прописываемых лекарств на планете.

Сам кортизол тоже применяют как лекарство — в этом случае его называют гидрокотизоном, — например, в кремах, наносимых на кожу для уменьшения отека или лечения мелких раздражений. Синтетическое вещество, очень похожее на кортизол — дексаметазон, — примерно в сорок раз действеннее подавляет иммунный отклик и применяется в широчайшем диапазоне случаев: при лечении ревматических воспалений, кожных заболеваний, тяжелых аллергий и многого другого. Другие лекарства, сходные с кортизолом, используются в превентивных ингаляторах для астматиков.

В научных книгах, где рассказывается о прогрессе в медицине, принято помещать байки о пациентах и их болезнях — так повествованию придают эмоциональность. Мой издатель одобряет такой подход, и я спросил своего сына, тогда двенадцатилетнего, как он относится к своему ингалятору от астмы. Сын глянул на меня с таким видом, будто я только что спросил, не слетать ли нам сегодня на Марс, и вышел из комнаты. Резонно. Многим людям с астмой в мягкой форме уже не приходится считать себя пациентами. Ингаляторы — часть повседневной жизни; таково следствие одного из величайших в истории науки детективов.

Как, возможно, ни удивительно, научная карьера Хенча и Кендэлла завершилась не достославно — хотя, казалось бы… Хенча не диагностировали официально, однако многие, в том числе и его сын Джон, считали, что после вручения Нобелевской премии он впал в депрессию — или по крайней мере поведение его изменилось. Когда ученые и медики взялись критиковать кортизон за его побочные эффекты, Хенч воспринял это лично. Его сын вспоминает, что «как и всем… кто не проводит грань между работой и всей прочей жизнью, папе оказалось трудно относиться к критике своей работы и достижений не как к предательству».

Хенч собирался написать книгу об истории изучения желтой лихорадки. Предмет этот не столь уж темен, как может показаться: американские военные врачи подтвердили догадку одного кубинского ученого, что это заболевание переносится москитами, а это породило новые подходы к гуманитарной медицине и этике. Чтобы раскопать эту историю, Хенч применил ту же научную строгость, которая сделала из него великого биолога. Он посвятил двадцать лет сбору тысяч документов, фотографий и свидетельств и взял интервью у многих врачей и ученых, имевших отношение к теме. Все собранное разместилось в 153 коробках. Но Хенч умер в шестьдесят девять лет и книгу так и не написал.

Кендэллу достигнутый успех тоже, как показало время, будущих побед не гарантировал. Думается, это показательно, что его мемуары, изданные в 1971 году, завершаются получением Нобелевской премии в 1950 году. Вскоре после присуждения он вынужден был покинуть клинику Мэйо, где бытовало строгое правило: персонал уходит на пенсию в шестьдесят пять. Кендэлл переехал в Принстон, Нью-Джерси, где сосредоточился на исследовании другого гормона надпочечников, который считался похожим на витамин С. Двадцать лет он возился с этой задачей, но гормон так и не нашел. Успех — даже на высочайшем уровне, таком, как открытие одного из важнейших лекарств на свете и получение Нобелевской премии, — в сути своей мимолетен.

* * *

Кортизол — не только одно из важнейших в мире лекарств; его открытие выявило молекулярную основу того, как взаимосвязаны ум и тело. Через 350 лет после Декарта, рассуждавшего о разделении ума и тела, кортизол воссоединил их: мы узнали, как умственный опыт — стресс — воплощается в физиологических событиях. Понимание полноты следствий взаимосвязи между умственным состоянием и иммунной системой особенно завораживает, однако это по-прежнему противоречивый предмет текущих исследований.

Наше современное представление о стрессе родилось в 1936 году, когда Ханс Селье, родившийся в Вене в 1907 году и тогда работавший в Университете Макгилла в Монреале, обнаружил, что крысы, оказавшись в различных тяжелых для себя обстоятельствах — переживая хирургическое вмешательство, введение лекарств или содержание на холоде, — выказывали похожий психологический отклик, независимо от сути обстоятельств. Поначалу на работу Селье почти не обратили внимания, но вскоре она заслужила славу, ее неоднократно номинировали на Нобелевскую премию. Ко времени своей смерти в 1982 году, когда Селье было семьдесят пять, он опубликовал 1600 статей и тридцать три книги о стрессе. Ученый считал стресс «неспецифическим откликом организма на любую команду». Или, как он писал в одной из своих книг-бестселлеров: «Солдат, получивший раны в бою, мать, тревожащаяся за сына-солдата, игрок, наблюдающий за скачками — выигрывает он или проигрывает, лошадь и жокей, на которых он поставил: у всех стресс». Когда Селье спросили, считает ли он современную жизнь чересчур стрессовой, он ответил: «Люди часто задают мне этот вопрос, иногда сравнивая свою жизнь с жизнью пещерного человека… Они забывают, что пещерный человек тревожился о том, что, пока он спит, его загрызет медведь, или о том, как бы не умереть от голода. Обо всем этом современный человек не беспокоится… Дело не в том, что люди ныне страдают от стресса больше. Они просто думают, что оно так». И Селье частенько подчеркивал, что стресс — это не всегда плохо: это еще и пикантная острота жизни, говорил он.

Как мы уже поняли, стресс — сдавать ли экзамены, разрешать ли неурядицы в отношениях или выносить большие физические нагрузки — заставляет железы, венчающие почки, выдавать гормоны, в том числе и кортизол. Задача кортизола — подготовить тело к изменению деятельности, и содержание кортизола в крови меняется не только при стрессе: на него влияет и время суток. Концентрация кортизола выше всего по утрам, она достигает пика к семи-восьми часам, а ниже всего она ночью. Считается, что утреннее повышение концентрации помогает телу приготовиться к перемене деятельности — к пробуждению. Тем не менее содержание кортизола меняется гораздо резче при стрессе — тем самым гасится активность иммунной системы. Это происходит потому, что кортизол уменьшает действенность, с которой иммунные клетки обволакивают микробов, производят цитокины или убивают мертвые клетки. Если это ненадолго, то не беда, но при длительном стрессе иммунная система может остаться ослабленной.

Судя по некоторым данным, люди, подверженные длительному стрессу, больше страдают от вирусных инфекций, у них дольше заживают раны, и на вакцинацию они реагируют плоховато. С подавленным иммунным откликом какие только стрессы не связывали — от перегорания на службе до безработицы. Даже природные катаклизмы, ураганы, к примеру, могут изменить состояние иммунной системы человека. Более сотни клинических исследований докладывают, что стресс способен ухудшить состояние здоровья, а это подводит многих к выводу, что сверхнапряженный стиль жизни, вероятно, способен увеличить риск всевозможных заболеваний, от аутоиммунных до онкологических. Впрочем, тема остается противоречивой, поскольку на нашу способность бороться с болезнями влияет такое множество факторов, что по отдельности их оценивать трудно.

Чтобы разобраться во взаимосвязи между стрессом и здоровьем без дополнительных осложнений от того, что люди в стрессе менее склонны к физическим упражнениям, спят хуже, пьют алкоголь или курят, например, некоторые ученые взяли исследовать мышей: с этими испытуемыми проще управлять переменными факторами. Стресс у мышей можно создать, поместив их в туннель, по которому они могут бегать туда и сюда, но внутри нельзя развернуться. Подобное ограничение, применяемое еженощно, когда у мышей пик подвижности, мощно влияет на их иммунную систему. Если привить мыши дозу вируса гриппа, у мыши в состоянии стресса иммунный отклик оказывается отсрочен. К зараженным легким поступает меньше иммунных клеток, содержание цитокина ниже. Если мышам в стрессе заранее дать лекарство, отменяющее действие кортизола, их иммунная система действует как обычно. Это серьезное подтверждение тому, что стресс и иммунитет впрямую связаны — через уровень содержания в организме кортизола. Так же и у крыс: если напугать их запахом хищника или поместить в холодную воду, это ослабляет их способность бороться с кандидозом — грибковым заражением.

У пожилых людей, если им приходится ухаживать за супругом со старческой деменцией, ослабевает отклик на прививку гриппа. Есть и свидетельства, что стресс способен влиять на отклик в случае заражения ВИЧ. Наша иммунная система способна одолевать вирус, пока не разовьется СПИД, но продолжительность этой отсрочки у разных людей своя. За пять с половиной лет исследований оказалось, что вероятность возникновения СПИДа у зараженных ВИЧ возрастает в два-три раза, если стресс у этих людей выше среднего — или слабее общественная поддержка. Отдельное исследование гомосексуальных мужчин привело к заключению, что СПИД развивается быстрее у мужчин, скрывающих свою ориентацию, хотя причины такой взаимосвязи пока окончательно не прояснены. Многие другие исследования показали, что люди в состоянии стресса более предрасположены к реактивации герпеса. В целом, вред стресса здоровью — вероятно, самая внятно установленная связь между стилем жизни и иммунной системой.

Наравне со стрессом, на иммунную систему влияют и другие наши состояния ума, хотя подтверждения тому менее яркие. У регбистов, к примеру, возрастает концентрация цитокинов в крови, когда игроки злятся или перед матчем настроены воинственно. Это соответствует выводу, что, поскольку агрессия часто предваряет насилие, приведенная в боевую готовность иммунная система может оказаться полезной — разбираться с микробами, которые попадут в раны. Смех тоже способен поддержать иммунную систему. У диабетиков, смотревших вместе с больничным персоналом комедии, деятельность иммунной системы активизировалась. Вероятно, дело в самом смехе, а может — в ощущении братства от веселья, пережитого вместе с другими людьми. Воздействие смеха на организм в целом изучено очень мало.

Эмоции способны воздействовать на иммунную систему, но лишь влияние стресса уже общепринято, а потому встает вопрос, могут ли методы, направленные на уменьшение стресса — от книг-раскрасок для взрослых до психоанализа, — напрямую подстегивать иммунную защиту. Существует множество способов расслабляться, однако есть два примера изучения воздействия на иммунную систему — тайцзи и осознанность.

Практикующие тайцзи, развившегося в Китае как боевое искусство, или других похожих методик — цигуна, к примеру, — совершают медленные отточенные движения. Есть уверенные доказательства того, что тайцзи помогает ослабить боль и улучшить физическую подвижность у пожилых пациентов с артритом. Однако влияет тайцзи на иммунную систему или нет — вопрос открытый. В одном исследовании благодаря занятиям тайцзи в течение часа три раза в неделю у пожилых людей улучшился отклик на прививку от гриппа. Это интересный результат, но такого рода исследования часто менее однозначны, чем может показаться на первый взгляд. Среди трудностей подобных исследований — то, что в них обычнозадействовано очень немного людей. В этом конкретном примере группа состояла из пятидесяти участников — двадцать семь человек посещало занятие тайцзи, и их сравнивали с двадцатью тремя не посещавшими. Другие работы, проверявшие связь между практикой тайцзи и здоровьем, вовлекали такие же небольшие выборки людей. Так же устроена фаза I клинических испытаний нового фармацевтического препарата: на этой стадии нужно проверить лишь безопасность лекарства, а не его действенность. Чтобы препарат одобрили как новое лекарство, его обычно проверяют на тысячах людей — и сравнивают с другими методами лечения.

Вторая неувязка — необъективность. Примерно в половине экспериментов по проверке действия тайцзи на иммунную защиту неясно, случайно ли выбрали тех, кто посещал занятия. Если эти люди до начала эксперимента уже занимались тайцзи и их просто набрали в группу для исследования, невозможно понять, происходят ли наблюдаемые результаты из этих контролируемых занятий или же из неких других общих черт, которые приводят людей к занятиям тайцзи. Еще одна тонкость: контрольной группе — тем, кто не занимается тай- цзи, — нужно обеспечить другую деятельность, которая воспроизводила бы возможные преимущества занятий тайцзи, но не связана с упражнениями тайцзи как таковыми: например, общение в группе.

Третья трудность — вероятно, наибольшая из всех: как оценивать результаты. В упомянутом исследовании при оценке воздействия тайцзина пожилых людей измеряли количество антител в крови у участника эксперимента после того, как ему ввели вакцину от гриппа. Да, полученные результаты могут говорить о влиянии тайцзи на иммунную систему, однако мы не знаем, например, достаточно ли того или иного увеличения содержания антител, чтобы заметно улучшить самочувствие человека после того, как его заразили гриппом. Причина этой трудности состоит в том, что разработать этически безупречный вариант испытания нашего отклика на настоящую болезнь не так-то просто: человека надо для этого целенаправленно сделать больным.

Суммируя, можно сказать, что обзор шестнадцати клинических испытаний обнаружил следующее: «Из-за методологических недостатков существующих исследований нужно разрабатывать четко продуманные, масштабные, рандомизированные испытания с проверкой результата в группе плацебо». Анализ тридцати четырех проведенных испытаний воздействия тайцзи, цигуна, медитации и йоги привел к тем же выводам: эти практики могут положительно воздействовать на некоторые показатели иммунной системы, однако нет достаточных данных, чтобы определить, повышается ли иммунитет при столкновении с настоящей инфекцией. И Национальные институты здоровья в США (NIH), и Национальная служба здравоохранения Великобритании (NHS) придерживаются мнения, что тайцзи может обладать различными положительными для здоровья свойствами.

Что оно может помогать, нам известно много о чем. Когда мои дети просили нас с женой купить им батут, они накопали прорву подтверждений того, что прыгать на батуте — очень полезно для здоровья, и даже заявили, что это доказали в НАСА. Довод с НАСА произвел на меня сильное впечатление, и я полез разбираться. Как выяснилось, исследование этого вопроса происходило не с таким же тщанием, какое приложили при отправке человека на Луну: в исследовании с батутом участвовало восемь студентов. Но дело не только в малочисленной выборке, где не оказалось ни одной женщины, а в том, что всем восьмерым студентам выдали одинаковые кроссовки «Найк». Был бы результат иным, если бы обувь участникам предоставили другую — или же они вообще остались босиком? Никакое одиночное исследование не может быть исчерпывающим: исключительно важно повторять их силами других ученых, а результаты при этом должны воспроизводиться, тогда им можно доверять — и исключить вероятность того, что особенности конкретного эксперимента влияют на полученные данные. Мы объяснили детям, что у батутов есть свои риски безопасности, и их надо сопоставлять с преимуществами.

В конечном счете решать вам (или вашим родителям), стоит ли покупать батут. И в случае вроде бы полезных для здоровья вещей — того же батута, допустим, — представляется правильным, чтобы решали вы сами. Зато в отношении лекарств нежелательно, чтобы этот выбор оказывался за нами: нужны строгие клинические испытания, из которых мы понимаем, как и с какой быстротой тот или иной препарат действует. Практики вроде тайцзи находятся где-то в промежутке.

Вот что отличает тайцзи от прыжков на батуте: это не просто упражнение, а целая стратегия здоровья. У тайцзи как общественного движения есть свой уклад мышления: практикующие обсуждают энергию, как она движется по телу и уравновешивает в нем «ци». Сила мышления — нередко часть лечения. Вот почему назвать заболевание очень важно, а также и то, как ведет себя врач у постели пациента, как описывает болезнь и планы на ее устранение, — все это может сильно повлиять на то, как пациент откликнется на воздействие. Силу тайцзи — силу уклада мышления в этом методе — количественно оценить трудно.

Другой пример: недавно возник немалый интерес к практике осознанности — это нерелигиозная разновидность медитации для укрепления здоровья. Эту практику разработал в 1979 году Джон Кабат-Зинн — сын иммунолога — в Медицинской школе Университета Массачусетса, она воспитывает в практикующем присутствие в моменте методами фокусировки внимания. По словам комика, писательницы и практикующей осознанность Руби Уэкс: «Практика осознанности — упражнение способности быть внимательным: если сосредоточиться на чем-нибудь, критическое мышление стихает».

В обзоре сорока семи испытаний, в которых участвовало 3515 человек, приводится заключение, что практика осознанности действительно способна гасить отрицательное воздействие стресса, тревожности, депрессии и болей. Воздействие несильное, однако похожее на то, какое часто оказывают антидепрессанты. В одном клиническом испытании, где воздействие этой практики и антидепрессантов сравнивали напрямую, выяснилось, что и то и другое сопоставимо улучшает самочувствие пациентов с циклической депрессией.

Практика осознанности не только помогает людям справляться с депрессией или тревожностью, ее можно использовать шире — как способ преодолевать повседневный стресс. Для энтузиастов осознанности эта практика — безупречный антидот от главной беды нашего века: рассеянности. Можно допустить, что, как и с тайцзи, уменьшение стресса практикой осознанности способно понизить содержание кортизола в крови и, в свою очередь, подстегнуть иммунную систему. А в обзоре 2016 года, где приводятся результаты двадцати испытаний с общим числом участников 1602, именно эти выводы и проверяли.

Выяснилось, что практика осознанности действительно способна понизить некоторые показатели воспаления и увеличить число особых Т-клеток у ВИЧ-диагностированных пациентов, однако другие показатели — концентрация цитокинов или антител в крови, например, — изменились в одних исследованиях и остались прежними в других. Авторы подытоживают: «Мы предупреждаем против пре- увеличения положительного воздействия медитации осознанности на динамику иммунной системы, пока это воздействие не будет воспроизведено в других дополнительных исследованиях». Более того, на самом деле неясно, влияет ли вообще эта практика на уровень кортизола: различные испытания приходят к разным выводам. Как бы ни было это неутешительным, известно нам лишь одно: практика осознанности может приносить пользу.

Одна из причин, почему мы не знаем наверняка, способны ли практики тайцзи или осознанности поддержать нашу иммунную систему, в том, что цена этого знания запредельно высока. Клинические испытания того масштаба, который позволит получить одобрение FDA — в случае положительных результатов, — обычно стоят примерно 40 миллионов долларов. Фармацевтические компании готовы раскошеливаться на такие суммы, оценивая потенциальные барыши от новых препаратов. Но кто станет, может — или должен был бы — оплачивать испытания средства вроде тайцзи, которое нельзя запатентовать?

Хотя медицинская значимость кортизола и его производных ясна, остается гораздо большего всякого непонятного в том, как наши тело, мозг и поведение взаимно влияют друг на друга. Очевидно, иммунная система — пространство взаимодействий не только тела с другими живыми организмами, но и между телом и умом, а также между физическим и умственным самочувствием. И, как мы вскоре убедимся, иммунная система связывает нас с самой Солнечной системой.

 

6. Время и пространство

Свет дня и тьма ночи привязывают нашу жизнь к течению времени. Поскольку мы движемся в непрерывном вращении Земли, оказываясь то под палящим солнцем, то среди черноты космоса, почти все в нас подчиняется двадцатичетырехчасовому циклическому распорядку, и наше бытие сонастроено с предсказуемыми колебаниями в окружающей среде. По сути, любая жизнь на Земле — животных, растений, бактерий и грибов — происходит в едином ритме: в ритме вращения Земли, воздействующем на живые системы уже, вероятно, 2,5 миллиарда лет.

Впрочем, деятельность наших генов, белков, клеток и тканей не просто усиливается или ослабевает в зависимости от того, день на дворе или ночь: у каждой системы внутри нас есть свой особый цикл, и все они ведут организм через всевозможные пики и долины, волна за волной. Самый глубокий сон у человека — около двух часов ночи; самая низкая температура тела — около половины пятого утра; в половине девятого — пик выработки тестостерона; кратчайшее время отклика ума — в половине четвертого пополудни; пик кровяного давления — в половине седьмого. Лучшее время для секса — судя по всему, в десять часов вечера.

Ежедневный ритм организма воздействует на наше самочувствие самыми разными путями. Несчастные случаи на работе чаще всего происходят ночью. Автомобильные аварии достигают пика около трех часов пополуночи. Настоящие катастрофы — масштабов чернобыльской аварии или разлива нефти с судна «Эксон Вальдез» — тоже чаще происходят в ночи. Вероятно, это оттого, что наша бдительность ночью падает. Результаты хирургических операций тоже зависят от времени дня. Осложнения у пациентов вероятнее, если лечение начинается (то есть введен анестетик) после обеда — хотя такие неприятности сводятся к легкому усилению рвотных позывов или боли после операции, нежели к чему-то серьезнее. Вместе с тем трудно быть уверенным в глубинных причинах, лежащих за подобными наблюдениями. На успех или же неудачу хирургического вмешательства, например, могут влиять стресс или усталость хирурга, расположение наиболее сложных операций в графике его работы, перемены в возможностях организма пациента восстанавливаться или же свойственные тому или иному хирургу волны бдительности, обусловленные циркадными ритмами тела.

Чтобы проверить, влияет ли — и как именно влияет — время дня на иммунную систему, нужно исключить все эти переменные, и для этого ученые берутся изучать животных. Существует немало подтверждений тому, что иммунный отклик на инфекцию у мышей зависит от времени дня, когда животное подцепило заразу. Мыши — животные ночные. Иммунный ответ у мышей, которым ввели бактерию сальмонеллу в десять утра, сильнее всего — это начало их времени отдыха, — а если зара- зить мышь в десять вечера — слабее, как раз в это время они становятся деятельнее. В отдельном эксперименте мышей заражали бактериями, вызывающими воспаление легких, и мыши опять сильнее всего реагировали, если вводить бактерии утром. Иммунная система мышей — или по крайней мере их способность откликаться на эти конкретные виды бактерий — сильнее в течение дня, когда животные отдыхают. Грубо говоря, то же верно и для человека: наша иммунная система сильнее всего, когда нам от природы свойственно отдыхать, то есть ночью.

С одной из причин, почему так происходит, мы познакомились в предыдущей главе: ночью содержание в крови гормона кортизола, подавляющего иммунный отклик, немного. Другая причина — в том, что ночью в кровь попадает больше разно-образных иммунных клеток. Вместе с тем иммунные клетки некоторых типов ведут себя противоположно: отдельные разновидности Т-клеток, например, присутствуют в крови обильнее в течение дня, — а потому считать, что иммунная система попросту лучше или хуже действует днем или ночью было бы сильным огрублением. Пусть в итоге получается менее зрелищно, но точнее было бы сказать, что состояние нашей иммунной системы днем и ночью разное.

Возможно, иммунная система человека развилась именно так, чтобы бороться с микробами, атакующими нас в разное время суток. Многие болезнетворные москиты деятельнее ночью, например, а потому полезно, что иммунная система прицельно настроена справляться с малярийными паразитами и другими микробами, которых переносят москиты. С этим соображением есть трудность, поскольку некоторые комары активны и среди дня — те, которые переносят вирусы денге и Зика, например, а некоторые малярийные комары в Азии жалят днем или на закате. Гипотезу о том, что наша иммунная система меняет состояние, чтобы отбиваться от микробов днем и ночью, напрямую проверить трудно. Не исключено, что в этом деле биологические часы не помогают нам, а, наоборот, работают против нас. Паразиты, зависящие от насекомых, которые кусаются и тем самым переносят этих паразитов от организма к организму, вероятно, способны пользоваться ночными переменами в человеческом теле как сигналом собраться на коже и приготовиться к прибытию насекомых. Один птичий паразит, живущий в теле индюшек, как оказалось, способен перемещаться внутри организма птицы и ожидать, когда его подберут насекомые.

Еще одна возможная причина, почему наша иммунная система ведет себя по-разному днем и ночью, состоит попросту в том, что, как говорит один ученый, «у нее нет выбора». «Функция сна, — пишет исследователь Тилль Рённеберг, — подготовить нас к бодрствованию». С этой точки зрения иммунная система человека, вероятно, развивалась не для того, чтобы по-разному отзываться днем и ночью с какой-то конкретной пользой для организма, а в порядке побочного эффекта двадцатичетырехчасового цикла, в котором живет тело, — ради оптимизации расходов энергии в организме. Похоже, сейчас более-менее принято, что 10–15 % всех наших генов меняют свою активность в течение суток, в первую очередь чтобы регулировать метаболизм, а вследствие этого меняются и все процессы в теле, в том числе и деятельность иммунной системы.

Развились ли эти различия на благо иммунной системе как таковой или нет, у них множество последствий. Симптомы астмы, вызванные нежелательным воспалением в дыхательных путях, чаще случаются ночью, например, а внезапные смерти из-за астмы — около четырех часов утра. Подагра, или воспаление суставов из-за нежелательного иммунного ответа, вызванного накоплением в них или в сухожилиях кристаллов мочевой кислоты, также усиливается ночью. Пациенты же с ревматоидным артритом обычно сильнее всего страдают от симптомов своей болезни, от малой подвижности суставов например, по утрам. Это связано с накоплением в организме иммуностимулирующих цитокинов и, одновременно, с пониженным содержанием подавляющего иммунную систему гормона кортизола. На болезни, не настолько напрямую связанные с иммунной системой, влияние тоже есть: по не очень ясным причинам мигрени часто достигают пика в определенное время дня, обычно по утрам, а зубная боль сильнее всего около девяти вечера. Внезапные смерти от остановки сердца более вероятны между девятью и одиннадцатью часами утра, судороги, вызванные эпилепсией височных долей, чаще всего случаются между тремя и семью часами вечера. Короче говоря, многие симптомы зависят от времени дня и ночи, но простого правила пока не выявлено: каждый симптом ведет себя по-своему.

Двадцатичетырехчасовой цикл жизни тела — настолько неотъемлемая и значимая сторона физиологии, что нарушения этого цикла могут быть вредоносными. Синдром смены часовых поясов, как всем известно, — не просто усталость. Он возникает оттого, что телу приходится приспосабливаться к новому графику света и тьмы, деятельности и отдыха. Многократное переживание этого синдрома симулировали на мышах — сдвигая их искусственно регулируемые «дневные» часы на восемь часов вперед через день в течение десяти суток, — и их здоровье понесло ущерб: опухоли у подвергнутых этому эксперименту мышей росли быстрее, и меньше выжило болеющих раком. У людей долгосрочную работу в ночные смены связывают с возрастанием риска заболеть раком груди. Однако эта связь не привела к особым правилам или рекомендациям, поскольку вопрос все еще спорен: увеличенный риск заболеваемости раком груди проявлялся только у людей, работающих в ночную смену тридцать лет и более, а также за это увеличение может отвечать и недостаток физической нагрузки.

Чтобы проверить воздействие работы в ночную смену у людей, но в более контролируемых условиях, набрали добровольцев и поселили их на шесть дней в лаборатории, где их привычный график сна сдвинули на десять часов. Это изменило некоторые свойства иммунной системы отдельных добровольцев — но не всех. Например, время, когда иммунная система производит больше всего цитокинов, изменилось, но иммунные клетки отдельных видов по-прежнему обильнее выделялись в кровь ночью. Последствия оказались такими неоднозначными, вероятно, из-за того, что в человеческом организме система учета времени не одна. Одновременно действует несколько часовых механизмов. В основном они синхронизированы, однако каждый независим и способен перестроиться на собственный ритм.

Главные часы человеческого тела, дирижирующие оркестром, состоят из 20 000 нервных клеток, расположенных в основании черепа — в гипоталамусе. Эти часы, в свою очередь, учитывают данные, поступающие от глаз. Миллионы чувствительных к свету клеток на дне глазного яблока, именуемые палочками и колбочками, улавливают мозаичную картинку внешнего мира, тем самым обеспечивая нас зрением, но главные часы тела в гипоталамусе настроены на другое. В 1991 году один эксперимент показал, что глаза способны предоставлять данные мозгу о мире вокруг, превосходящие то, как все выглядит. Это открытие сделали при исследовании мышей, у которых палочки и колбочки толкомне работали — то есть мыши были слепыми, — однако животные все равно умели регулировать свои биологические часы согласно световому циклу суток. Расселл Фостер, сделавший это открытие в Имперском колледже Лондона, предположил: это означает, что в глазу должны быть клетки еще какой-то разновидности, не палочки и не колбочки, у которых нет задачи складывать для нас картину мира; фоторецепторы этих клеток должны специализироваться попросту на измерении того, сколько вообще снаружи света — насколько он ярок, — и тем самым управлять часами организма.

Маститое научное сообщество откликнулось на эту гипотезу примерно так: «Слушайте, мы изучаем глаз полтора века, вы всерьез хотите сказать, что мы упустили нечто подобных масштабов?» Фостерову заявку на грант для исследования этой гипотезы отвергли. Было дело, на одной лекции Фостера кто-то в зале крикнул «Чушь!» и вышел вон. Но Фостер утешился примером Томаса Хенри Хаксли — тот противостоял маститому научному сообществу всю середину XIX века ради ви`дения своего друга Чарлза Дарвина. В конце концов накопились данные в пользу Фостера — как накопились они в свое время в пользу Хаксли, и все в итоге согласились с его гипотезой, изначально показавшейся ересью: в глазном дне есть немного клеток, которые не участвуют в составлении картинки, а откликаются на яркость внешней среды — эти сведения мозг применяет как суточный метроном.

(С Фостером я познакомился вскоре после того, как была доказана его правота, в 1999 году: меня тогда ждала задача обустроить собственную новую лабораторию на два этажа выше его, в Имперском колледже Лондона. Фостер посоветовал мне подавать заявки на все мыслимое финансирование — как можно скорее. Никогда не знаешь, что тебе одоб- рят. Фостер не раз говорил, что доказательство его правоты «усилило уверенность, что надо колотиться в клятую дверь, пока эти уроды не отопрут».)

Как обнаружил Фостер, часы гипоталамуса учитывают подсказки особых клеток в глазу, но ритмы организма не полагаются на них целиком. Да, часы в гипоталамусе — дирижер, он сводит музыку ансамбля в гармонию, однако музыканты — клетки и ткани тела — способны самостоятельно блюсти ритм согласно волнообразной деятельности генов и белков. Даже у красных кровяных клеток, не имеющих ни своих ядер, ни генов, активность изменяется волнообразно, многие дни подряд, без всяких внешних подсказок. Беда работников в ночную смену — в том, что они меняют распорядок своей деятельности, пищеварения и сна и тем самым воздействуя на ход часов в разных тканях и органах, а главные часы в мозге продолжают следовать свету дня и ночи: дирижер и ансамбль выполняют свою работу вразнобой. Мы, допустим, избавляемся от синдрома смены часовых поясов, когда все часы нашего организма приспосабливаются к новому суточному циклу, но простого способа, как привыкнуть к ночной работе, нет, поскольку часы некоторых тканей и органов все равно продолжат идти не в такт с часами гипоталамуса.

Последствия нарушения хода наших биологических часов особенно очевидны в экстремальных условиях космоса. Международная космическая станция носится вокруг Земли со скоростью около 17 000 миль в час, и космонавты сорок пять минут озарены Солнцем, следом на сорок пять минут наступает тьма: на каждые наши сутки у них там приходится шестнадцать. Исследование шестидесяти четырех космонавтов с космических челноков и двадцати одного — с Международной космической станции показали, что большинство, чтобы уснуть, принимает лекарства. Кровь, несколько раз за полгода взятая на анализ, показала, что иммунная система космонавтов — в полном беспорядке, по всевозможным показателям. Иммунные клетки многих типов перераспределились по организму, сместился активационный порог, а Т-клетки сделались менее чувствительными.

Насколько нам известно, в космосе ни у кого не развился ни рак, ни аутоиммунная болезнь. У НАСА свои правила: у космонавтов риск заболеть раком в течение жизни из-за их работы не должен повышаться более чем на 3 %. Вопреки расхожему мнению, впрочем, неполадки со здоровьем у космонавтов в космосе есть. Обычно они не связаны с недавними инфекциями: с первых же миссий были приняты все предосторожности, чтобы оберечься от подобных случаев. (За три дня до запуска «Аполлона-13» 11 апреля 1970 года пилота командного модуля Кена Мэттингли заменили дублером — пилотом Джоном Суайгертом, поскольку выяснилось, что Мэттингли находился в контакте с тем же вирусом кори, который подцепил другой космонавт с «Аполлона», Чарли Дьюк. Мэттингли повезло: он избежал полета, когда после взрыва кислородного бака пришлось отказаться от посадки на Луне, однако потом Мэттингли слетал на Луну на «Аполлоне-16».) Довольно распространенный случай — как раз пробуждение вируса, который уже есть в организме космонавта, но спит; похоже ведет себя вирус ветрянки, который способен пробудиться в более поздние годы жизни человека и спровоцировать появление лишая; вероятно, так происходит потому, что иммунная система перестает быть способна усмирять этот вирус. Реактивации всевозможных вирусов (цитомегаловируса, вируса Эпштейна-Барра, герпеса) задокументированы у космонавтов и на краткосрочных, и на долгосрочных миссиях. Насколько нам известно, ни одного случая, серьезного настолько, чтобы требовать врачебного вмешательства, в космосе не было, иными словами, вирусы, бывало, становились деятельными и размножались, однако космонавты никаких симптомов болезни не выказывали; вместе с тем, из-за врачебной тайны или других правил, действующих для космических полетов, эти данные могли и не стать достоянием общественности, даже если что-то подобное и происходило.

Помимо реактивации спящих вирусов у нескольких членов экипажа орбитальной станции возникла кожная сыпь. В одном случае, когда была проанализирована проба крови, сыпь связали с переменами в иммунной системе, в том числе и с ослаблением действенности Т-клеток и измененными концентрациями цитокинов в крови. Для того космонавта сыпь совпала с резью в слезившихся глазах и чиханием, что указывало на аллергическую реакцию. Она развилась почти наверняка из-за нарушения работы иммунной системы, обусловленного космическим полетом. На Земле космонавт ранее никогда не сталкивался ни с какими подобными симптомами, и они прекратились через несколько дней после возвращения на планету. Симптомы острее всего проявились в то же время, когда в миссии сложились стрессовые обстоятельства, в том числе и сразу после выхода в открытый космос, что соответствует представлению о стрессе как о факторе, усиливающем аллергический отклик.

Аллергии в космосе нередки. Антигистаминные препараты, применяемые для устранения аллергических эффектов, — второй по частоте применения после снотворных препарат в космосе. По меньшей мере единожды на борту кончились антигистаминные лекарства, и их пришлось дослать со следующим запланированным челноком. Таким образом, в долгосрочных космических полетах перспектива аллергий, реактивации спящих вирусов и, возможно, возникновения аутоиммунных заболеваний или рака — серьезные поводы для беспокойства. Брайен Крушен, добывший себе «работу мечты» — он главный специалист НАСА по иммунологии, — считает, что это может стать трудностью при, скажем, полетах на Марс. Однако, говорит он, трудно решить, серьезнее ли это неувязка по сравнению с многочисленными последствиями космических полетов для человеческого организма: вдобавок к переменам в иммунной системе тело теряет костную и мышечную массу, переживает сердечно-сосудистые осложнения, ухудшение зрения и психологический стресс. Вкратце: не для космоса мы рождены. Человеческое тело эволюционировало, чтобы жить в земных условиях. Оно сонастроено с силой тяготения на поверхности планеты, с суточным циклом и нашими общественными взаимосвязями и так далее. Если и составлять реалистичный план переселения человечества в какое-то другое место в Солнечной системе, наши системы организма, в том числе иммунную, придется как-то обмануть — чтобы им казалось, будто мы не покидали дом.

Тем не менее, когда Крушен рассуждает о своих исследованиях, голос у него воодушевленный, потому что, пусть и велики трудности долгосрочных полетов, мы благодаря им узнаем много чего о человеческом здоровье. Изучение неполадок в организме, вызванных стрессом, изоляцией, замкнутым пространством, переменами в питании, физических нагрузках, сне или непривычным суточным циклом — что в космосе, что в местах, подобных исследовательской станции «Конкордия» в Антарктиде, где полная тьма четыре месяца в году и шестьсот километров до ближайшего контакта с другими людьми, — вполне может принести нам медицинскую пользу. Новые лекарства чаще всего возникают в исследовательских институтах, фармацевтических компаниях и университетских медицинских школах, но могут появляться и из неожиданных источников — из проектов, подобных покорению космоса НАСА.

Наше понимание суточных ритмов тела уже открывает новую возможность — она связана с графиком принятия лекарств. Поскольку симптомы болезней и деятельность иммунной системы ведут себя днем и ночью по-разному, значит, лекарства лучше всего давать в определенное время суток. Для астматиков ингаляционные стероиды, принятые раз в день между тремя часами дня и половиной шестого, показали лучшие результаты, нежели принятие того же лекарства, но в восемь часов утра. Более того, результат оказался сопоставимым с тем, какой возникает при четырехкратном суточном применении того же препарата. Статины, широко прописываемые для профилактики сердечных заболеваний, — эти препараты понижают холестерин, — зачастую принимают поздно вечером, когда холестерина вырабатывается больше (впрочем, насколько это важно, зависит от каждого конкретного прописанного статина). Расписание приема лекарств может быть гораздо важнее, чем полагает нынешняя практика: пятьдесят шесть из сотни самых продаваемых лекарств в США, в том числе и все первые семь, нацелены на продукт, производимый генами, которые по-разному ведут себя днем и ночью. Примерно половина этих препаратов- бестселлеров действует в теле небольшой промежуток времени после приема, а потому синхронизация времени приема с тем, когда они действеннее всего, вполне способна усилить их мощь.

С узким промежутком времени приема лекарств есть неувязка: примерно половина страдающих затяжными болезнями не принимает прописанные лекарства вовремя. Сложные распорядки приема зачастую не соблюдаются. Возможное решение — автоматизация введения лекарства. В ближайшем будущем мягкие тянущиеся гелеподобные пластыри со встроенными микрочипами и приспособлениями для введения лекарства могут наладить доставку лечебных препаратов в организм программируемым методом, а возможно, и в ответ на текущие данные организма — на температуру поверхности кожи, например.

Пока же вакцинация — из тех процедур, которую легко производить по часам. В одном исследовании выяснилось, что прививки против гепатита А или гриппа вызывают наиболее сильный иммунный ответ, если вакцину ввели утром, а не во второй половине дня. Однако в том небольшом испытании время введения вакцины не было рандомизировано, а потому воздействовать могли и другие факторы: например, вероятно, есть индивидуальные особенности, из-за которых некоторые люди предпочитают получать прививку утром, и эти же особенности влияют также на иммунный отклик этих людей на вакцинацию. Как ни странно, утренняя вакцинация идет на пользу только мужчинам, а женщины откликаются на введенную вакцину примерно одинаково, хоть утром ее вводи, хоть во второй половине дня. Возможно, у ритмов человеческого организма следствия для иммунной системы мужчин не такие же, как у женщин, однако напрямую это пока никак не исследовали. В целом, польза вакцинации в то или иное определенное время суток по-прежнему не принята повсеместно. Например, еще одно небольшое исследование показало, что вакцина от гепатита В равно действенна, если вводить ее утром или во второй половине дня. Если говорить в общем, небольшие исследования способны из любой новой гипотезы сделать либо завиральную, либо обнадеживающую: чтобы по-настоящему проверить, действительно ли эти простые изменения в медицинской практике имеют значительные последствия, нужны полномасштабные эксперименты.

В то время как некоторые ученые проверяют, правда ли существующие вакцины действуют хуже или лучше в разное время дня, другие пытаются разработать вакцины, которые устроены так, чтобы задействовать во благо суточные циклы организма. Мы уже поняли, как вакцины можно улучшить добавлением адъювантов, нацеленных на конкретные рецепторы иммунных клеток — на толл-рецепторы, например, — чтобы вызывать отклик. Такие вакцины можно было бы сделать еще более действенными, если вводить их в такое время дня, когда толл-подобные рецепторы наиболее чувствительны. Это уже доказали в экспериментах на мышах. Мыши, которым ввели вакцину с адъювантом, действующим через толл-подобные рецепторы, откликались лучше всего, если вакцину вводили посреди ночи — для отклика толл-подобных рецепторов это оптимальное время суток. Через несколько недель мыши, привитые ночью, все еще показывали укрепленный иммунитет. Даже небольшие улучшения действенности лекарств, которых можно добиться таким способом, с относительно небольшими затратами, могут привести к тому, что сотни или даже тысячи людей будут жить дольше или здоровее. Рано или поздно время убивает, но пока этого не случилось — оно входит в состав рецепта.

* * *

Наши отношения со временем меняются благодаря одной из величайших побед человечества в прошлом столетии, а может, и за всю историю: речь об увеличении продолжительности жизни. В Восточной Азии, где эта перемена в последнее время заметна особенно ярко, ожидаемая продолжительность жизни тех, кто родился в 1950-х, была сорок пять лет, а ныне — семьдесят четыре. Отчасти такой рост средней продолжительности жизни можно объяснить уменьшением детской смертности, но мы и живем в среднем гораздо дольше. В Великобритании и США число людей старше девяноста лет за последние тридцать лет утроилось. Но в связи с этим возникает и новая задача: как улучшить наше самочувствие в старости, чтобы мы жили не только долго, но и оставались здоровыми и деятельными как можно дольше?

В Штатах те, кому за шестьдесят пять, составляют 12 % населения, но на них приходится 34 % всех рецептурных лекарств и 50 % больничных сроков. Отчасти это потому, что, когда мы стареем, тело слабее противостоит инфекциям: 80–90 % тех, кто умирает от вируса гриппа, уже достигли шестидесяти пяти или прожили даже дольше. Не облегчает положение и то, что пожилые хуже откликаются на прививки.

Дело не в том, что иммунная система с возрастом попросту становится неотзывчивой: пожилые люди гораздо более склонны к аутоиммунным заболеваниям, вызванным нежелательными иммунными откликами. Скорее, иммунная система с возрастом, похоже, начинает шалить. С учетом того, что все на Земле, кому сейчас шестьдесят, могут рассчитывать прожить еще лет двадцать, понимание, что происходит с иммунной системой по мере старения, — невероятно важный передовой край науки. Так что же такое старение на самом-то деле?

Сколько бы ни гневились мы, что гаснет свет земной, старение неизбежно — вплоть до составляющих нас клеток. В лабораторной чашке клетки кожи взрослого человека делятся примерно пятьдесят раз, после чего прекращают, а клетки кожи новорожденного ребенка способны делиться 80–90 раз; клетки пожилого человека делятся всего раз двадцать. Старение видно даже по нашим генам. Генетический материал человека со временем видоизменяется — на него могут налипать всякие вещества, изменяется скрученность ДНК, и это влияет на скорость, с которой гены включаются и выключаются. Эти процессы лежат в основе того, что называется эпигенетикой — изменениями генетически кодируемых черт под действием окружающей среды. Еще одна разновидность происходящих изменений случается с окончаниями наших хромосом, где расположены повторяющиеся отрезки ДНК, называемые теломерами. Теломеры действуют наподобие пластиковой обмотки на кончике обувных шнурков — не позволяют перекрученным виткам генетического материала обтрепаться или перепутаться. Но теломеры при каждом делении клетки укорачиваются. Нам неизвестно, знак ли старения короткие теломеры — как седина, — или же это часть процесса старения клеток. Возможно, теломеры служат признаком того, сколько раз клетка поделилась, и благодаря им клетка в курсе, когда прекращать размножение.

Положение дел усложняется тем, что некоторые клетки способны наращивать теломеры, применяя фермент теломеразу. Более того, иммунные клетки применяют этот фермент, чтобы предотвратить укорачивание своих теломеров по мере деления, — как и раковые клетки, и это, вероятно, один из факторов их бессмертия; лекарства, останавливающие работу теломеразы, перспективны как антираковые (хотя раковые клетки иногда учатся сопротивляться этому лекарству). Есть и данные, что стресс может влиять на деятельность теломеразы, хотя это, наверное, неудивительно, если учесть, до чего много у стресса следствий для человеческого организма. В поддержку оздоровительного потенциала средств, уменьшающих стресс, по крайней мере одно исследование выявило, что применение практики осознанности соотносится с улучшением состояния теломеров у пациенток с раком груди.

Если учесть, что старение столь мощно влияет на наши клетки и гены — выше перечислены всего лишь некоторые примеры, — встает куда более масштабный вопрос: почему это происходит — почему мы вообще стареем? Когда-то считалось, что старение, приводящее к смерти, развилось как механизм обеспечения непрерывной эволюции вида. Чтобы происходила эволюция любого биологического вида — чтобы особенности вида менялись со временем, — необходим постоянный круговорот особей. Однако с этим воззрением есть одна трудность: значительная часть всего живущего на Земле не достигает старости. Большинство животных уничтожают хищники, болезни, климат или голод, а потому встроенный лимит продолжительности жизни животного вряд ли имеет заметное влияние. Есть и другой взгляд на этот вопрос: старение — попросту побочный эффект ущерба, нанесенного нашему генетическому материалу, он постепенно накапливается, а причиняют его, среди прочего, реактивные молекулы кислорода, производимые в процессе метаболизма или под действием УФ- излучения. Пусть и установлено, что, чем старше мы становимся, тем сильнее повреждаются наши гены, но обусловливается ли этим старение, напрямую не доказано. То, что наши гены портятся со временем все сильнее, впрочем, обусловливает другую возможность — что старение могло развиться как способ защиты от рака. Поскольку клетки постепенно накапливают генетические неполадки, они, вероятно, развили способность не оставаться в теле подолгу — на случай, если эти неполадки в конце концов превратят клетку в раковую.

Рак, вообще говоря, возникает, когда клетка, старея, делится чрезмерно, и он же есть процесс, при котором клетка действует противоположно: либо включает последовательность событий, которая называется апоптозом, и он приводит к смерти клетки, либо входит в состояние, именуемое физиологическим старением, при котором клетка жива, но не размножается. Физиологически старые клетки со временем накапливаются в теле — особенно в коже, печени, легких и селезенке, — и у этого явления есть как благотворные, так и вредоносные последствия. Оно полезно, поскольку такие клетки выделяют факторы, помогающие чинить поврежденные ткани, но за долгий период, когда таких клеток накапливается много, они способны нарушать нормальное устройство органов и тканей. Физиологические старые клетки могут быть глубинной причиной многих бед, которые мы связываем со старением. Мыши, у которых такие старые клетки были удалены, показали значительную отсрочку появления признаков старости. И даже у тех особей, у кого уже проявились признаки старения, после удаления старых клеток улучшилась мышечная структура и их крепость.

Еще одна вероятность, о которой здесь стоит сказать, — в том, что старящие нас гены могут передаваться из поколения в поколение просто потому, что они, возможно, как-то положительно влияют на нас, пока мы молоды, а их отрицательное воздействие проявляется только после того, как мы произвели потомство, и это значит, что, в общем и целом, прошли естественный отбор. Так или иначе, можно описать много всякого, что происходит в процессе старения — что физически меняется в генах, клетках и органах, — но фундаментальный вопрос, почему мы стареем, по-прежнему открыт. Скорее всего, правильных ответов больше одного. (Не слушайте никого, кто вам заявит, что на все большие вопросы ответ уже найден.)

Возвращаясь конкретно к иммунной системе, скажем, что одна из трудностей, с которыми мы сталкиваемся в старости, — в том, что наш организм производит меньше иммунных клеток. Различные исследования привели к несколько разным выводам о том, иммунные клетки каких типов продолжают производиться в одном и том же объеме, а какие — нет, но в общем и целом есть уменьшение. Одна из возможных причин — в том, что стволовые клетки костной ткани, производящей иммунные клетки, со временем теряют восстановительный потенциал, скорее всего — из-за накапливающегося ущерба в их ДНК. Подтверждения проистекают из того, что костный мозг пожилого человека менее действен в производстве нового набора иммунных клеток, если пересадить его больному раком. В частности, поэтому благотворительные организации, приглашающие доноров костного мозга, особенно рады добровольцам помоложе. К тому же иммунные клетки пожилых людей хуже улавливают признаки заболеваний и откликаются не так действенно на белковые молекулы, направляющие их к ране или месту заражения. Хотя и способны двигаться с той же прытью, что и клетки, взятые у молодых людей, они менее точно оказываются там, где нужны.

Это совпадает с упрощенным взглядом на иммунную систему — у пожилых людей она слабее, — однако это совсем не всё. В то же самое время признаки активного иммунного отклика — цитокины, факторы свертывания крови и другие молекулы, связанные с воспалениями, — у пожилых людей зачастую присутствуют в крови в повышенных концентрациях, даже если внешне воспаление никак не выражено. Это явление иногда называют инфламэй- джингом. Есть много причин, почему у пожилых может протекать некоторое фоновое воспаление — его относят на счет накопления поврежденных или старых клеток, но воздействие их таково, что вся система хуже способна разбирать, где микробы, а где родные клетки и ткани тела, и она особенно слабо засекает микробов, которых прежде никогда не встречала. В общих чертах, иммунный отклик в пожилых людях зарождается легче, однако по той же причине система менее разборчива и откликается менее точно.

Некоторые перемены в нашем здоровье могут быть неизбежным следствием старения иммунных клеток — как и старения всех клеток вообще, но это не обязательно напрямую объясняет все сложные перемены, происходящие в организме в целом. Повторюсь: для понимания сложных явлений, подобные тем, какие происходят с иммунной системой, по мере того как мы стареем, знание об отдельных составляющих этой системы — вещь полезная, однако не дает нам полной картины; нам нужно понимать, как разные составляющие взаимодействуют между собой. Следствия возникают не только из-за старения иммунных клеток, но и из-за старения всей системы целиком — вследствие десятилетий жизни, в течение которых иммунная система воевала с микробами.

Как мы уже убедились, всякий раз, когда нам приходится преодолевать инфекцию, тело сохраняет несколько иммунных клеток, лучше всего оснащенных, чтобы эту инфекцию победить, — на случай, если мы вновь с ней столкнемся. Такие долгоживущие клетки — клетки иммунной памяти — обусловливают способность тела быстрее справляться с повторно возникающими инфекциями. Поэтому-то вакцины и действенны — поэтому же, если вы подцепили вирус, допустим, гриппа, у вас есть чем отбиваться от точно такого же вируса, если он возникнет вновь (но необязательно от вируса следующего года, в котором кое-что в генетическом коде поменялось). Самое главное, это означает, что пожилые люди располагают бо́льшим количеством клеток, способных бороться с инфекциями, которые уже случались, но при этом остается меньше иммунных клеток, готовых противостоять новым инфекциям.

Кроме этой трудности, орган, где должны вырабатываться наши свежие иммунные клетки, у старых людей работает так себе. Это вилочковая железа — она размещается в груди, между легкими, там создаются Т-клетки, которые далее патрулируют тело и выискивают признаки неполадок. Вспомним, что у Т-клеток есть рецепторы с произвольно сформированными концами, что дает им возможность сцепляться со всевозможными другими молекулами и действовать против них. Любые Т-клетки, у которых случайно оказывается рецептор, способный вызывать отклик против собственных здоровых клеток тела, подлежит уничтожению в вилочковой железе. Следовательно, Т-клетки, допущенные патрулировать организм, — это те, которые не реагируют на собственные клетки и ткани тела и нацелены вы- слеживать молекулы, телу чужеродные, — компоненты микробов, например. В отличие от большинства органов, однако, вилочковая железа крупнее всего у детей. Это потому, что наша иммунная система развивается мощнее всего, пока мы юны: рождаемся мы лишь со временной защитой, одолженной у матери, и такую защиту необходимо заменить своей собственной. С подросткового возраста и далее способность вилочковой железы досматривать за свежими Т-клетками начинает увядать, а сама железа — сжиматься. Когда-то думали, что вилочковая железа так сильно сокращается к старости человека, что вообще не в силах производить новые Т-клетки, но теперь нам известно, что это, в общем, не так. Она продолжает кое-как действовать. Вилочковая железа у пожилых людей работает примерно на 1–5 % от того, как это было у человека в детстве. Словно после подросткового возраста тело решает, что выработало почти все Т-клетки, какие понадобятся на остаток жизни.

Когда Т-клетки с новыми рецепторами начинают производиться понемножку, набор Т-клеток организма складывается под действием того особого состава микробов, с которыми человек соприкоснулся за жизнь, а потому Т-клеток, готовых противостоять этим конкретным микробам, больше прочих. Другие факторы, вероятно, в том числе и объем физических нагрузок и стресса, тоже, скорее всего, способны с возрастом придавать особые черты нашему иммунитету. Сильное свидетельство в пользу этого соображения — что наша иммунная система не определяется наследственно, а приспосабливается к обстоятельствам жизни — проистекает из того, что у генетически тождественных близнецов иммунная система различается сильно, особенно в зрелом возрасте. Международная группа ученых под руководством Марка Дэвиса (мы не родственники) в Стэнфордском университете проанализировала иммунную систему у ста пяти пар здоровых близнецов двумястами различными способами, в том числе и оценив содержание различных иммунных клеток у них в крови и способность иммунных клеток выделять цитокины до и после того, как участникам ввели вакцину гриппа. Хотя то, что иммунная система у каждого человека по-особенному своя — количество различных видов иммунных клеток у разных людей в крови радикально непохожи, — Дэвис и его коллеги решили установить, в какой мере эти различия наследственны, а в какой нет. Выяснилось, что большинство аспектов нашей иммунной системы зависит от ненаследуемых факторов в гораздо большей мере, чем от наследственной генетической информации. Давно было понятно, что наше здоровье определяется некоторым сочетанием врожденного и взращенного, однако удивительно все же, что в особенностях защиты нашего организма взращенное играет столь значительную роль.

Вирусы, подобные цитомегаловирусу — а это распространенная инфекция, часто не выказывающая никаких симптомов, хотя она способна создать неприятности, если попадает в кровь младенцу в материнской утробе, — оказывают неожиданно долгосрочное воздействие на состояние нашей иммунной системы. Наличие цитомегаловируса у подростков, например, коррелирует с более сильным откликом на вакцину от гриппа. Исследования Дэвиса показали, что иммунные системы идентичных близнецов в более юном возрасте гораздо более похожи между собой, чем у близнецов постарше. Это означает, что с возрастом усиливается и уникальность нашей иммунной системы. Мы накапливаем, а не теряем самость.

Сложность — неповторимая история любого человека — одна из причин, почему особенно трудно разрабатывать лекарства, действенные для иммунной системы пожилых людей. Это не значит «невозможно». Вспомним, что врожденный иммунитет обусловлен тем, что толл-подобные рецепторы сцепляются с показательными молекулами микробов — с молекулами липополисахаридов на внешней оболочке бактерий — и тем самым помогают вызвать иммунный отклик, и как это знание привело к разработке адъювантов, которые имитируют такие показательные молекулы. Чтобы подлаживать вакцины под иммунную систему пожилых людей, можно использовать такой подход: подбирать адъюванты, воспроизводящие молекулы микробов, на которые организм пожилого человека откликается хорошо. Молекула вещества флагеллина, к примеру, выделенная из подвижных отростков бактерии, — одна из немногих бактериальных молекул, которые иммунная система распознает легко в любом возрасте. Одна вакцина, разработанная для защиты от гриппа, но включающая в себя и эту бактериальную молекулу, действовала гораздо лучше стандартной вакцины и на пожилых мышей, и на пожилых людей.

Преимущества введения вакцин в определенное время дня могут оказаться особенно благотворными для пожилых. Одно испытание направили как раз на проверку того, насколько действие вакцины от гриппа на пожилых зависит от времени прививки — с утра или во второй половине дня. Пожилые испытуемые лучше всего откликались на вакцину — концентрация антител в крови в течение месяца после прививки была выше всего, — если вакцину вводили с утра, между девятью и одиннадцатью часами. (Хотя предыдущие исследования, о которых шла речь выше, предполагали, что возможна разница в откликах у мужчин и женщин, такой разницы в этом более обширном исследовании не обнаружили.) Впрочем, преимущества утренней вакцинации все же зависели от того, какую разновидность гриппа применяли. Прививка от одного типа гриппа давала наилучшие результаты, если сделать ее утром, а не после полу- дня, а по второму типу гриппа разница в пользу утренней процедуры оказалась слабой, третья же не показала почти никаких различий. Вероятно, важнее всего то, что нам неизвестно, обязательно ли замеченная разница — повышение концентрации антител в крови — приведет к улучшению способности бороться с настоящей инфекцией гриппа; напрямую это проверить трудно, поскольку, как я уже говорил, когда описывал действие тайзци на иммунитет, неэтично обрекать людей на болезнь целенаправленно, даже ради достойных научных целей.

Дженет Лорд, возглавляющая Институт воспалительных процессов и старения при Бирмингемском университете, где происходило это исследование, считает, что в случае с вакциной от гриппа, которая более всего выиграла от выбора времени прививки, — на самом деле работали с разновидностью гриппа, против которой прививать труднее всего, — введение вакцины утром, вероятно, помогло бы защитить более половины пожилых людей. Чтобы проверить, действительно ли утренняя вакцинация лучше всего подходит, чтобы оберечь людей в настоящий сезон гриппа, нужно испытание с многими тысячами добровольцев, но Лорд, пусть и не шумит об этом, уверена в исходе. Она считает, что вскоре станет ясно: по крайней мере некоторые виды вакцин нужно вводить в определенное время суток, особенно старикам. Другой исследователь, Ахилеш Редди из Криковского института в Лондоне, согласен с ней. Он обнаружил, что отклик клеток врожденного иммунитета при заражении вирусом в десять раз мощнее утром, чем во второй половине дня, и, похоже, это соотносится с более сильным действием вакцин по утрам.

Даже если Лорд и Редди правы, многие загадки старения остаются загадками. Эта глава, к сожалению, не завершается праздником по случаю открытия лекарства, способного обратить ход часов в стареющей иммунной системе. Она должна завершиться призывом мобилизоваться и лучше понять этот процесс. Эта книга в значительной мере посвящена воспеванию героев науки, что вели свободный поиск и получали финансирование, по сути, собственного чутья, и нам достается награда, когда проявляется какой-нибудь новый процесс вне рамок текущего понимания — таково открытие врожденного иммунитета, о котором шла речь в главе 1. Финансирование рискованных начинаний, смелых идей и причуд отдельных личностей не должно прекращаться. Но есть здесь место и стратегическому мышлению — чтобы некоторая доля научных исследований была нацелена на темы, особенно значимые для общества. Лорд, например, дерзко взялась разбираться со стареющей иммунной системой только потому, что одно британское правительственное агентство биологических исследований выделило фонды под эту задачу. И Лорд такая не одна.

Старение иммунной системы и старение вообще, как мы уже поняли, — невероятно сложный процесс. На этом рубеже исследований необходимо усилие всевозможных ученых — иммунологов, терапевтов, математиков, компьютерщиков, химиков, физиков, нейробиологов, а также тех, чьи стези не обзавелись этикетками. Конечно, мы уже справлялись с некоторыми сложными задачами. Когда 12 сентября 1962 года Джон Ф. Кеннеди огласил знаменитую речь «Мы решили лететь на Луну», он поставил цель, которую многие сочли недостижимой, — отправить человека на Луну до конца десятилетия. НАСА уже уведомила президента, что на это понадобится гораздо больше времени — по крайней мере пятнадцать лет, а ракеты, способной доставить человека за пределы орбиты Земли, в то время даже не существовало. Кеннеди завершил свое визионерское целеполагающее высказывание словами: «Много лет назад великого британского первооткрывателя Джорджа Мэллори, которому суждено было умереть на горе Эверест, спросили, зачем он хочет на нее забраться. Он ответил: „Потому что она есть“. Так вот, космос — есть, и мы собираемся в него забраться, Луна и планеты тоже есть, есть и новые надежды на знание и мир. А значит, поднимая паруса, мы просим благословения Господа в этом рискованнейшем, опаснейшем и величайшем приключении, в какое пускалось человечество».

Что ж, есть и наш внутренний космос, и мы обязаны поднимать паруса и исследовать его. Не космическими кораблями, а микроскопами открывать нам системы и подсистемы человеческого организма, и обнаружится, что мы сложнее Луны и планет. Это подарит нам новые надежды на знание и на мир во всем мире. Мы постигнем человеческую природу, наши различия и сходства. Мы постигнем, что́ стремимся лечить, и создадим новые молекулы, которые станут лекарством. Мы обязаны пуститься в этот путь не потому, что вот он, перед нами, а потому что обязаны стремиться к тому, чтобы человеческое существование стало более приемлемым и удовлетворительным. Особенно — и как никогда прежде, думаю, — в старости.

 

7. Клетки-стражи

Будь у науки какое-то одно главное сообщение миру, оно таково: всё непросто. У всего есть глубина. Вроде ничего премудрого: иммунная система защищает нас от вредоносных вторжений. Но нет. У этого утверждения бесчисленно много сложностей. Человеческий организм, на который иммунная система нападать не должна, меняется со временем; некоторые бактерии безвредны и откликаться на них не надо; опасные микробы пытаются избежать выявления — и так далее. Чтобы решать эту простую с виду задачу — отличать то, что нуждается в ответе, от того, что в нем не нуждается, а затем отвечать правильно, — человеческое тело вложило прорву ресурса в целую галактику клеток, белков и других составляющих и тем создала систему не менее затейливую, чем что угодно известное нам во Вселенной. И эта система иногда дает осечку.

Как мы уже поняли, один из способов организма добиться того, чтобы иммунная система не трогала здоровые клетки, таков: иммунные клетки, создаваемые в организме из стволовых, проходят проверку на безопасность для собственных здоровых клеток и тканей тела. Иммунные клетки, нападающие на свое, уничтожаются прежде, чем что-нибудь испортят. Лишь тем иммунным клеткам, которые не нападают на здоровые, позволено сновать по организму и отыскивать признаки нездоровья. Но этот процесс небезупречен, ошибки случаются, и здоровые клетки и ткани могут оказаться уничтожены без всякой на то причины. Эта беда — источник аутоиммунных заболеваний.

Существует более пятидесяти различных видов аутоиммунных болезней — ревматоидный артрит, диабет, рассеянный склероз и так далее, они поражают около 5 % людей, две трети из этих пяти процентов — женщины. Крупнейшая трудность в лечении аутоиммунных болезней заключается в том, что симптомы нередко проявляются очень не сразу, а поэтому, когда человек приходит ко врачу, иммунные клетки уже разрушают здоровые, месяцы напролет, если не годы. Из-за этого трудно разобраться, что вообще изначально подтолкнуло иммунную систему нападать на здоровые клетки. В некоторых случаях иммунные клетки откликаются на белковые молекулы чего-то действительно опасного — скажем, вируса или бактерии, а затем те же самые иммунные клетки по ошибке взаимодействуют с нормальным белком здоровых клеток, который по случайности похож на белок микроба. Но так происходит не во всех случаях, и в нашем понимании, как работает иммунная система, есть значительные пробелы, которые мешают разрабатывать новые лекарства от аутоиммунных болезней.

Аутоиммунитет труден для понимания, в частности, потому, что все в нем устроено парадоксально. Бо́льшую часть истории науки самая (сама) мысль, что человеческий организм способен вредить себе самому, едва ли рассматривалась вообще. Современный взгляд на такие недуги начался с того, что Луи Пастер открыл крошечных микробов, а Роберт Кох в 1876 году — что они могут вызывать болезни. Эти открытия вытеснили древнее воззрение, что болезни возникают, например, из-за неуравновешенности телесных «гуморов»: черной желчи, желтой желчи, флегмы и крови. Помимо неисчислимых медицинских преимуществ, порожденных таким сдвигом сознания, открытие, что болезни могут возникать из-за микробов, стало первым шагом к пониманию иммунной системы как средства нашей защиты: иммунная система способна различать составляющие тела — свое — и все остальное — чужое, и эту мысль глубоко развил в 1949 году австралийский ученый Макфарлейн Бёрнет. Через несколько лет, в 1957 году, проступил целый новый мир — аутоиммунитет, он воплотил представление, что болезнь может возникать совсем не из-за микро- бов, а из-за того, что тело воюет само с собой. В 1964 году два подробных тома на 980 страниц в общей сложности — итоги международного семинара в Нью-Йорке — привели ко всеобщему пониманию, что за многими человеческими недугами, возможно, стоит это новое представление о болезни. Аутоиммунитет — одно из важнейших неожиданных открытий медицины ХХ века.

Ключ к пониманию, как и почему тело иногда нападает само на себя, — в том, что один и тот же человек иногда выказывает симптомы более чем одного аутоиммунного заболевания. Сахарный диа- бет первого типа — довольно распространенное аутоиммунное заболевание, оно возникает, когда иммунные клетки нападают на инсулин-производящие клетки поджелудочной железы, что приводит к недостатку инсулина, а он управляет концентрацией сахара в крови. У некоторых людей с этим типом диабета одновременно проявляются неполадки со здоровьем, вроде бы не связанные с недостатком инсулина: у них не производятся в достатке гормоны щитовидной железы, которые регулируют метаболизм в теле, — это происходит из-за того, что иммунные клетки атакуют щитовидную железу; бывает, что у диабетиков этого типа проявляются симптомы глютеновой болезни — частые боли в желудке и понос: таков ответ организма на глютен. Конечно, не все, кто болеет диабетом первого типа, страдают от этих симптомов, однако таких людей больше, чем было бы по чистой случайности. То же и с животными. Мыши, генетически предрасположенные к диабету, обычно страдают от симптомов и других аутоиммунных заболеваний. Следствие из этого таково, что глубинная причина аутоиммунного заболевания необязательно сводится к происходящему в каком-нибудь одном органе: это нечто, касающееся всей иммунной системы целиком, — ослабление ее способности отличать здоровые клетки и вредоносных микробов.

Японский ученый Симон Сакагути тщательно обдумал этот вопрос. Он осознал: если выяснить, какие события в теле могут заставить его атаковать само себя, это может привести к более глубокому пониманию, как вообще работает иммунная система. Так Сакагути принялся изучать аутоиммунитет — чтобы разобраться в системе, а не чтобы найти способ лечить от аутоиммунных заболеваний. Но ему необходимо было отыскать подход к этой задаче, а она громадна даже на первый взгляд. С чего люди вообще начинают свой научный путь? Они шагают по уже оставленному кем-то следу, а затем уходят в сторону.

Сакагути начал с пути, который впервые проложили в 1969 году двое японских ученых — Ясуаки Нисидзука и Тэруё Сакакура. Работая в Нагое, они наткнулись на причину возникновения аутоиммунитета у мышей. Брались они совсем не за иммунную систему — Нисидзука и Сакакура были не иммунологами, а эндокринологами, изучали гормоны и железы и хотели проверить, как гормоны влияют на развитие рака. Для этого они хирургически вырезали у мышей вилочковую железу, чтобы далее посмотреть, что случится, если у мышей, без всяких гормонов, производимых этой железой, возникнет рак. То, что они обнаружили, не имело прямого отношения ни к гормонам, ни к раку.

Они выяснили, что, если у мышей удалить вилочковую железу, когда им всего три дня отроду, у животных разрушаются яичники. Поначалу эти два эндокринолога, сосредоточенные на исследовании гормонов, сочли, что вилочковая железа, должно быть, выделяет гормоны, необходимые для роста яичников у мышей. Но их догадка, напрямую восходящая к их образованию, оказалась ложной. Дальнейшие эксперименты показали, что на самом деле яичники мышей — а также другие органы — оказываются под ударом иммунной системы. Теперь нам известно: это происходит потому, что иммунные клетки (а точнее — Т-клетки), способные нападать на здоровые клетки и ткани, обычно отбраковываются в вилочковой железе. У животных с железой, удаленной в юности, опасные для самого́ тела Т-клетки не уничтожались, что и привело к аутоиммунной болезни.

Когда это открытие состоялось, двадцатишестилетний Сакагути только начал работать в лаборатории Нисидзуки. Для своей диссертационной работы он провел в точности такой же эксперимент — удалил вилочковую железу мыши, но затем ушел в сторону и так совершил собственный большой прорыв. «Воодушевился я или нет, помню смутно», — рассказывает он: чтобы провести этот эксперимент, потребовалось три года, с 1979-го по 1982-й. Сначала нужно было приготовить множество реагентов — антител, чтобы помечать отдельные виды Т-клеток, а это заняло около года, затем каждый эксперимент происходил по нескольку недель, и Сакагути ждал, что случится с мышами, которых он лечил. Годы усилий свелись к нескольким строчкам с простым, но ярким выводом: сперва мышам удалили вилочковую железу, и у них, как и в предыдущих экспериментах, развилось аутоиммунное заболевание. Затем этим мышам ввели иммунные клетки здоровой мыши (той же инбредной линии), и — поразительно — иммунная болезнь прекратилась. Эти клетки можно было вводить мышам либо до, либо после удаления железы, и иммунная болезнь исчезала в обоих случаях. Иначе говоря, Сакагути открыл средство от аутоиммунной болезни, которая в противном случае оказалась бы неизбежной.

Это большое открытие, особенно для диссертационной работы, которая обычно рассматривается как квалификационная, а не заслуживающая славы значимого научного прорыва. Но Сакагути понимал, что прорыв этот не сможет тут же воплотиться в медицинской практике, потому что иммунные клетки от человека к человеку так просто не пересадишь (генетические различия усложняют эту процедуру, проста она для инбредных мышей), к тому же в его эксперименте мыши получали аутоиммунное заболевание неестественным путем — хирургическим вмешательством, удалением вилочковой железы. Открытие Сакагути, одним словом, стало не медицинским, а научным свершением: он показал, что в иммунных клетках здоровой мыши должно быть нечто, останавливающее иммунный ответ — и способное прекратить аутоиммунную болезнь.

У любого мига в истории есть своя предыстория. Мысль о том, что иммунные клетки некоторых типов, возможно, присутствуют в организме не для включения, а для прекращения иммунного отклика, уже возникала. И в 1960-е, и в 1970-е годы поиск знания о нашей иммунной системе толкали вперед методы, позволявшие выделять разные типы иммунных клеток. По нынешним меркам тогдашние способы были грубыми, но в ту пору иммунные клетки разных видов можно было разделять и смешивать в разных комбинациях — и смотреть, как эти сочетания взаимодействуют с микробами или их молекулами. Это привело к открытию, как иммунные клетки помогают друг другу, и мы в главе 2 уже разобрались, что именно этим путем были открыты дендритные клетки — как значимые для запуска ответа. В начале 1970-х несколько исследовательских групп в разных уголках планеты обнаружили, что добавление клеток определенных типов подавляет, а не подпитывает иммунный отклик. В Йельском университете Ричард Гершон и его ассистент Кадзунари Кондо обнародовали свои наблюдения этого процесса в британском «Джорнел оф Иммунолоджи» — один коллега посоветовал это издание как «склонное рассматривать неортодоксальные данные».

Представление о том, что некоторые клетки способны пресекать иммунный ответ, было противоречивым с самого начала. Особенно головоломной оказалась находка Гершона, состоявшая в том, что эту работу выполняют Т-клетки, а о них уже было хорошо известно, что они как раз усиливают иммунный ответ. Гершон предположил, что должны быть некоторые Т-клетки, ведущие себя не так, как обычные, и назвал их Т-супрессорами, то есть такими, которые подавляют иммунный ответ, а не содействуют ему. Через десять лет эксперимент Сакагути помог подтвердить мысль Гершона — и расширить ее, — показав, что регуляторные иммунные клетки могут быть особенно важны в предотвращении аутоиммунных заболеваний. Но Сакагути воздержался от употребления Гершонова названия этих клеток — Т-супрессоры. Он именовал их аутоиммунно-предотвращающими клетками, поскольку не был уверен, что клетки, с которыми работал, — в точности те же, какие описал Гершон. Эти двое ученых могли бы встретиться и потолковать, но, увы, этого не случилось. Вскоре после публикации результатов Сакагути Гершон мог бы радоваться вершине своей научной карьеры, но жизнь его оборвалась из-за рака легких. Он умер в пятьдесят лет, когда его дочери Александре был годик.

В некрологе Гершона в «Нью-Йорк Таймз» его открытие другой стороны иммунной системы сравнили со взглядом на темную сторону Луны. Гершона, Сакагути и других некоторое время восславляли, поскольку мысль о том, что иммунной системе необходимо нечто, останавливающее ее деятельность, была наделена мощной логикой. Однако труды этих ученых не сочли исчерпывающими, поскольку их наблюдения можно было объяснить и иначе. Эксперимент Сакагути, например, можно истолковать так: перемены в иммунной системе, вызванные хирургическим удалением вилочковой железы, могли, скажем, позволить процветать какому-нибудь вирусу. Если симптомы связаны не с аутоиммунным заболеванием, а с вирусом, тогда неудивительно, что введение Т-клеток здоровой мыши помогло пресечь болезнь — эти Т-клетки управились с инфекцией. Сакагути не сомневался, что этого не происходит, но формально исключить такую возможность не мог.

Главное препятствие, не позволявшее разделаться с подобными вопросами, — неспособность ученых отделить Т-супрессоры от обычных клеток. Доступные тогда методы были попросту слишком грубы. Вспомним, как открытие дендритных клеток, о котором шла речь в главе 2, приняли повсеместно лишь после того, как эти клетки удалось выделить, а затем доказать, что их свойства выходят за пределы свойств любых других иммунных клеток. Не имея возможности выявить и выделить Т-супрессоры, трудно доказать их существование, не говоря уже о том, чтобы понять, как они действуют. Но строить догадки ученые не перестали.

Были предложены всевозможные соображения, как действуют Т-супрессоры — как различные типы Т-клеток взаимодействуют между собой или как антитела способны слипаться друг с другом. Оглядываясь на этот период исследования — с середины 1970-х до середины 1980-х, — можно сказать, что он был подобен темному Средневековью изучения иммунной системы, поскольку путаных соображений имелось в изобилии, а инструментов, чтобы возиться с генами и белками, нужными для проверки этих соображений, не было. Ученые городили теории, как карточные домики. Возникли новые слова — идиотипы, эпитоп, паратопы, — которыми ныне никто не пользуется. Разобраться в статьях, написанных в Темные времена, трудно. Знаменито замечание Л. П. Хартли: «Прошлое — чужеземная страна: все у них там по-другому».

Наконец, новые методы позволили работать с большей точностью — и Т-супрессоры попали в водоворот последовавших гипотез. Одна особенно несуразная история произошла в 1983 году, когда оказалось, что участок генома, который считали ответственным за управление работой Т-супрессоров, не располагает таким геном. Вера в Т-супрессоры рухнула. Лаборатории, по уши занятые исследованием этих клеток, с трудом продолжали находить финансирование. «Супрессор» стало ругательством, а сама тема — равнозначной с дурной наукой и перетолковыванием малых объемов данных. «Никакая другая область иммунологии не заслуживает меньшего почтения, чем Т-супрессоры», — писали ученые в 1992 году.

Все это лишь добавляет величия достижению маленькой общины исследователей, продолжавших эту работу. Я как-то раз спросил у Сакагути, что его питало, где он брал эту внутреннюю уверенность? Он ответил невозмутимо, что у него не было уверенности, будто клетки, которые он исследовал, — те самые, которые все называют Т-супрессорами. Многие характеристики, приписываемые Т-супрессорам, не совпадали со свойствами тех, которые он изучал у себя в лаборатории, а это означало, что история с отсутствующим геном его не обескуражила. Уверенность Сакагути не происходила из его самомнения, эго или от успокаивавшего наставника — ее поддерживали данные, которые он получил в лаборатории.

Повторюсь: дело сдвинулось благодаря новым технологиям — как это вообще часто бывает. Возникли инструменты, способные помечать разные Т-клетки с гораздо большей точностью, — в соответствии с тем, какие молекулы были у них на поверхности. Когда новая технологи отворяет дверь, зачастую далеко не одна лаборатория обнаруживает, что́ там, на темной стороне, — и происходит это одновременно. В нашем случае новые методы привели к важному эксперименту, состоявшемуся в 1993 году у двух научных групп независимо друг от друга.

Фиона Паури следовала, по ее словам, «за всемирным видением богатой жизни» и хотела стать бухгалтером, но передумала: решила, что ее истинное призвание — медицинские исследования. Отчасти эту смену настроений подкрепила ее мать, умиравшая от аутоиммунного заболевания — волчанки. Диссертационную работу в Оксфордском университете Паури выполняла в лаборатории британского иммунолога Дона Мэйсона и там обнаружила, что у крыс, у которых удалена часть Т-клеток, развивается аутоиммунное заболевание. Защитившись, Паури переехала в Пало-Альто, Калифорния, и там нанялась в институт, которым владела американская компания «Шеринг-Плау», где Паури решила, что проект, который ей предложили, недостаточно увлекателен, и лучше бы продолжать исследования, начатые в аспирантуре. Следуя собственному плану, она взялась проверить, возникнет ли у мышей аутоиммунное заболевание, если изъять у них часть Т-клеток. Тогда еще не известные ей ученые из компании «Иммунекс» уцепились за ту же мысль.

Ключевая задача в этом эксперименте, для обеих команд, — разделить Т-клетки на две группы. Одна группа — формально именуемая наивными Т-клетками — состояла из клеток, готовых и способных обеспечить защиту, если их рецепторы окажутся соответствующими новой угрозе, но им предстояло столкнуться с микробами и взяться за дело. Во второй группе Т-клеток были те, что уже «включили», и они уже поработали в живом организме. Эта вторая группа — мешанина Т-клеток с разными задачами, в том числе и Т-клеток, оставшихся после устраненного заражения, чтобы тем самым обеспечить сильный иммунитет, если вдруг появится такой же микроб, а еще Т-супрессоры, запускаемые собственными компонентами тела. Исследователи ввели по одной из этих групп разным подборкам мышей, все они были генетически модифицированы так, что у них своих Т-клеток не было, то есть в организме этих мышей все Т-клетки — только те, которые им ввели извне.

Выяснилось, что первая группа, наивные Т-клетки, те, которым прежде ни разу не доводилось быть в деле, в отсутствие Т-супрессоров включаются и нападают на здоровые ткани мыши, и у них возникает аутоиммунное воспаление в кишечнике. Из этого следует, что, пусть и в неестественных условиях, нормальные Т-клетки нападают на здоровые ткани и вызывают аутоиммунное заболевание. Если тем же мышам далее ввести дозу второй группы Т-клеток, аутоиммунная болезнь прекращается. Это наблюдение в точности совпадало с представлением, что Т-клетки, отвечающие за борьбу с микробами, способны и атаковать тело, обусловливая аутоиммунную болезнь, однако другие клетки — Т-супрессоры — в силах ее предотвращать. То, что две американские исследовательские команды опубликовали свои результаты с разрывом всего в несколько месяцев, тут же придало открытию вес.

Между тем Сакагути в Японии нащупал более точный метод определения Т-супрессоров. В 1995 году он обнаружил, что клетки нужно группировать, исходя не из того, включались ли они прежде или нет: на поверхности Т-супрессоров повышена концентрация определенного цитокинового рецептора. Сакагути воспользовался этими данными и удалил такие клетки из иммунной системы мыши. Для этого у мыши изъяли все Т-клетки, и те, у которых оказался такой рецепторный белок, были уничтожены. Оставшиеся Т-клетки ввели второй мыши, которую, опять-таки, модифицировали, чтобы у нее не было никаких собственных Т-клеток. У этой второй мыши открылась аутоиммунная болезнь. Следовательно, удаления Т-супрессоров из иммунной системы мыши достаточно, чтобы болезнь возникла. Это напрямую подтверждало главную мысль Сакагути: неисправность у Т-супрессоров может быть причиной многих видов аутоиммунных заболеваний.

Итан Шевач в Американском национальном институте здоровья прочитал статью Сакагути о его эксперименте и крепко задумался. Он яростно противостоял гипотезе о Т-супрессорах, но полученные экспериментальные данные оказались поразительным прорывом. Шевач поставил новому сотруднику своей лаборатории, Энджеле Торнтон, задачу повторить работу Сакагути. Подтверждение или опровержение лаборатории Шевача — важный сигнал маститому иммунологическому сообществу, следует ли воспевать подвиги Сакагути или же презирать.

Торнтон установила, что все есть так, как в статье Сакагути. И вот тут-то Шевач совсем иначе стал относиться к существованию — и огромной значимости — Т-супрессоров. И уж так он уверился в их важности, что перенаправил большую часть усилий своей лаборатории на исследование этих клеток. Шевача невероятно чтили — он в свое время был главным редактором «Журнала иммунологии» — и знали, до чего свирепо он воевал с представлением о Т-супрессорах, и то, что он передумал, заставилои всех остальных сменить пластинку. Сакагути вспоминает, что многие, особенно в США, стали куда больше замечать его работу после того, как удалось обратить в свою веру Шевача.

Шевач и Сакагути показали в 1998 году, что Т-супрессоры способны подавлять иммунный отклик, если вести эксперимент в лабораторной посуде. Эти эксперименты было проще поставить и легче толковать — по сравнению с проводимыми в живых организмах; и такие исследования убедили еще больше ученых, что Т-супрессоры существуют. Но трудности оставались. Все исследования производили на животных или с животными клетками, а на человеке ничто из обнаруженного доказано не было. Возможно, по той простой причине, что с этими клетками работало слишком мало лабораторий — вследствие великих и долгих сомнений в существовании Т-супрессоров. Наконец, в 2001 году — через три десятилетия после того, как впервые возникла гипотеза о существовании Т-супрессоров, — шесть разных групп ученых разом определили Т-супрессоры в человеческом организме.

Сейчас кажется странным, что Т-супрессоры так долго не находили места в иммунологии. Когда прогнозы о них оказались отчасти ошибочными, научное сообщество словно выплеснуло вместе с водой и дитя. Ключевая неувязка состояла в том, что тогда еще не сложились методы выделения Т-клеток, иначе их можно было бы изучить подробно. Однако с моей точки зрения у этого недоразумения есть другая причина: ученые того времени были скоры на расправу. Теперь-то сложность иммунной системы подсказывает: нельзя ждать, что все толкования любого эксперимента окажутся верными. Мы стали лучше осознавать свою «ограниченную способность правильно понимать любую статью», как выразился Рон Джермен, коллега Шевача из Национального института здравоохранения. Вызревает наше научное знание, а вместе с ним — и психология научного сообщества.

Когда существование Т-супрессоров человека оказалось общепринятым, название «Т-супрессор» уже лет десять применялось как синоним дурной науки. Название пришлось заменить: новое имя — новое начало. С тех пор эти клетки называют Т-регуляторными, или Treg (произносится «ти-рег», как в «тираннозавр рекс»). Спустя десятилетия созерцания теней Т-регуляторных клеток они наконец стали центром внимания, и их наконец сочли важнейшей составляющей нашей иммунной системы. Они — стражи галактики.

* * *

Следующий рывок вперед в нашем понимании Т-регуляторных клеток и аутоиммунных болезней происходит из очень неожиданного источника — из Манхэттенского проекта. В ответ на успешное производство первой в истории человечества атомной бомбы и чтобы разобраться в последствиях радиационного облучения, в 1947 году в Национальной лаборатории Оук-Ридж основали генетическую лабораторию млекопитающих. Эта лаборатория стала громадным исследовательским предприятием, длившимся почти шестьдесят лет. На пике развития Корпус-9210, известное под названием Мышиный дом, располагало шестьюдесятью шестью помещениями, где содержалось 36 000 клеток, в каждой обитало от одной до шести однополых взрослых мышей. Было дело, глава института Билл Расселл загрузил клетки с мышами в старый «форд» и поехал на ядерные испытания в Неваду. Мышей оставили в камерах облучения в пустыне во время испытания атомной бомбы. Затем Расселл вернул радиоактивных мышей в Оук-Ридж, где проанализировали последствия генных мутаций у этих животных. Потомки этих мышей, а также тех, которых подвергли облучению других типов или воздействию мутагенов, участвовали в бесчисленных экспериментах во множестве разных лабораторий. Вам остается решать для себя, был ли этот эксперимент жестоким или нет, был ли он необходим. Но он состоялся и просветил нас о рисках радиации, а также стал источником подопытных мышей, на которых, как на моделях, можно изучать генетические расстройства человека.

Одна из самых знаменитых мышиных колоний в Оук-Ридже родилась в 1949 году. Этих мышей воздействию никаких облучений или мутагенов не подвергали, но, по чистой случайности, из всех животных, выведенных в той лаборатории, эти мыши получились какие-то очевидно ненормальные. Органы, где скапливаются иммунные клетки, оказались у них увеличенными, и мыши передохли преждевременно. В 1991 году причину нездоровья тех мышей наконец поняли: они все страдали от свирепого аутоиммунного заболевания. То было время, когда генетический анализ давался нелегко, и понадобилось шесть лет, чтобы приблизительно определить у тех мышей мутировавший участок генома. На этом участке двадцать разных генов, последние из них проверяли по отдельности, и оказалось, что аутоиммунную болезнь сообщил мышам один-единственный ген. Его назвали forkhead box P3, сокращенно Foxp3 (такое неуклюжее название возникло из-за того, что похожий ген впервые изучили у плодовых мушек: мутация этого гена приводит к тому, что у мутировавших насекомых голова имеет вилообразные очертания). В этот ген случайно ввели маленький фрагмент ДНК, и ген перестал работать как полагается, что и привело к аутоиммунному заболеванию.

Подобное мощное воздействие на животных подсказывало, что мутации того же гена у человека тоже может привести к болезни, что вскоре и выявили. Мутации человеческого гена Foxp3 обнаружили у пациентов с редким синдромом под названием Х-сцепленный синдром иммунной дисрегуляции, полиэндокринопатии и энтеропатии (IPEX). Этот синдром до того редок, что распространенность его неизвестна, и характеризуется он повальной аутоиммунной атакой сразу на несколько органов.

Ключевой вопрос: почему это происходит? Какова роль гена Foxp3, раз неполадки с его работой провоцируют аутоиммунную болезнь? Подсказка — в том, что симптомы синдрома IPEX похожи на аутоиммунную болезнь, возникшую у мышей после того, как у них изъяли Т-регуляторные клетки. Это навело ученых на мысль, что ген Foxp3 и Т-регуляторные клетки, возможно, как-то взаимосвязаны.

В 2003 году три исследовательские группы — Сакагути в Японии и две команды из Штатов во главе с Александром Руденским и Фредом Рэмзделлом — выяснили, что работа гена Foxp3 не только связана с Т-регуляторными клетками, но и исключительно важна для их развития и деятельности. Более того, активность этого отдельного гена способна превратить обычную Т-клетку в Т-регуляторную, преобразовав задачу клетки — из поддерживающей иммунный ответ в отключающую. Это открытие поразительно само по себе: из-за того, работает или нет один-единственный ген, может измениться суть природы клетки. Почему этот ген, Foxp3, настолько влиятелен? Выяснилось, что он кодирует белок, напрямую управляющий деятельностью примерно семисот других генов. Узловая точка сети, старший ген-контролер.

С этим открытием исследования Т-регуляторных клеток поперли валом. Ген Foxp3 оказался гораздо более надежным маркером этих клеток, чем прежде применявшийся любой другой, и это позволило отслеживать, выделять и систематически изучать Т-регуляторные клетки. Дальнейшее исследование показало, что Т-регуляторные клетки берегут организм от нежелательных иммунных ответов даже не одним способом, а несколькими. Они выделяют цитокины, подавляющие иммунный отклик локально, а еще они умеют отключать деятельность соседней иммунной клетки — одним касанием. Особенно обильно Т-регуляторные клетки представлены в пищеварительном тракте. Там иммунная система должна особенно тонко разбираться, что вредно, а что нет, — отличать «лосося от сальмонеллы», по выражению Паури.

Вдобавок ко всему, Т-регуляторные клетки кишечника выполняют, вероятно, труднейшую работу в иммунной системе. Иммунная система обычно должна бороться с бактериями, обнаруженными в теле, однако в кишечнике Т-регуляторные клетки обязаны предотвращать любую угрозу для бактерий, которые живут в кишечнике ради нашего же блага, то есть защищать микробиом кишечника. Эти бактерии помогают нам усваивать растительные молекулы, которые в противном случае не переваривались бы, извлекать питательные вещества и синтезировать витамины — все это в обмен на пространство для жизни. Такие симбиотические отношения наша иммунная система обязана беречь, а не портить.

Более того, иммунная система не только бережет эти отношения — она их создает. Пищеварительный тракт устроен чрезвычайно сложно: там обитают триллионы бактерий — столько же, сколько клеток во всем человеческом теле, они живут, умирают, соперничают и сотрудничают. Умолчим о неисчислимых вирусах и грибках в нашем кишечнике, о которых нам известно очень мало. Это внутренняя вселенная, у каждого человека своя особенная и меняющаяся в подростковом возрасте, во время беременности и, судя по всему, во всех прочих психологических и патологических состояниях. Наш желудочно-кишечный микробиом меняется, даже когда мы едим или испражняемся, и иммунная система должна уметь приспосабливаться к такой подвижности и при этом быть готовой пылко защищать эту вселенную, когда бы ни возникла нужда. Если иммунная система не замечает угрозу, мы оказываемся беззащитны перед целой армией болезней, какие могут возникнуть из-за микробов в еде и питье; в равной мере опасно, если иммунная система чересчур бурно восстает против наших кишечных бактерий, и возникающее воспаление может привести к чему угодно — от слегка неприятных ощущений до хронического расстройства.

Чтобы приспособиться и вести себя сообразно, поддерживая жизнь различных бактерий в пищеварительном тракте в должных условиях, иммунная система включается и выключается, отзываясь на мелкие молекулы, именуемые метаболитами, — это побочный продукт воспроизводства и роста кишечных бактерий. Метаболиты нужных организму бактерий подавляют чувствительность иммунных клеток, тем самым противодействуя их готовности включаться в присутствии бактерий. Таким же образом, если содержание метаболитов падает, иммунная система решает, что нормальную здоровую флору начинают теснить нежелательные, потенциально вредоносные бактерии. Тут иммунная система включается и защищает нас и наши постоянные кишечные бактерии. Вот так иммунная система не просто защищает нас от болезней: она напрямую следит за жизненно-важным симбиозом между человеческим организмом и бактериями, которые его колонизируют.

Иммунная система желудочно-кишечного тракта присматривает за положением дел и напрямую: отслеживает молекулы, которые в нормальных условиях действуют внутри клетки и чье присутствие в кишечнике уведомляет систему о том, что клеточные стенки прорваны, — например, когда бактерии или вирусы покидают клетку. Такие молекулы обычно не имеют никакого отношения к иммунной системе, пока они внутри клетки, — это молекулы, нужные клеткам для размножения или передвижения, — но стоит им оказаться снаружи, они служат сигналом неполадки и называются аларминами.

Эти открытия согласуются с общим представлением, выдвинутым Полли Мэтцингер, главой отдела толерантности и памяти Т-клеток при американском Национальных институтах здоровья, почти за десять лет до того, как обнаружили связь между Foxp3 и Т-регуляторными клетками. Мэтцингер много думала о предположении Джейнуэя 1989 года: иммунная система не может работать исключительно как детектор всякого чужеродного организму, но обязана засекать именно микробов. Мэтцингер осознала, что и это необязательно так: телу не нужен иммунный отклик на все подряд вирусы или микробы, а нужен ответ лишь на то, что может причинить ущерб. Действенная иммунная система, заключила Мэтцингер, должна защищать только от опасностей; так сложился общий принцип: деятельность иммунной системы — обнаружение ущерба, нанесенного организму.

Обнародование этого принципа в 1994 году вызвало бурю. Часть ученого сообщества заявила, что это воззрение не менее революционно, чем выдвинутое Коперником в XVI веке, — то самое, согласно которому Землю нельзя считать центром мироздания. Другие ученые фыркнули: дескать, «неясно, как выводы, сделанные авторами этой статьи, прошли коллегиальную рецензию». Это сопротивление возникло, быть может, отчасти потому, что Мэтцингер пришла в науку, имея не самое очевидное прошлое: она работала джазовой музыкантшей и «зайкой „Плейбоя“» в одном денверском клубе. К тому же, за ней закрепилась репутация хулиганки: в своей статье, опубликованной в одном из ведущих научных журналов, она ввела соавтором свою собаку. В результате ей перекрыли на пятнадцать лет возможность дальнейших пуб- ликаций в этом журнале — пока не умер главный редактор, как предположила Мэртцингер. Национальный институт здравоохранения, рассматривая ее кандидатуру на работу в своем постоянном отделе, заключил, что история с собакой-соавторомне была подлогом, поскольку собаку привозили в лабораторию и она там участвовала в исследованиях никак не меньше, чем некоторые соавторы других материалов.

Ныне представления Мэтцингер видятся куда менее парадоксальными: накоплено множество подтверждений тому, что иммунные отклики в пищеварительном тракте и остальных органах возникают и развиваются под влиянием поврежденных тканей. На мой личный взгляд, это не означает, что воззрения Мэтцингер на работу иммунной системы непременно отменяют все прочие. Скорее, не стоит рассчитывать, что все действия иммунной системы подпадают под какой-то единый всеобщий принцип. Система различает между своим и не своим, отслеживает микробов и отзывается на опасность — выполняет все это одновременно и довольно громоздко: применяет целый набор механизмов, и ни один отдельный принцип не описывает их полностью.

Приведем пример, до чего все сложно: алармин определенной разновидности, высвобождаемый, когда повреждается слизистая оболочка кишечника, задействует Т-регуляторные клетки, а не обычные. Это отключает иммунную систему, а не включает ее. И хотя ущерб указывает на неполадку, которая, вполне возможно, возникла из-за инфекции, что предполагает иммунный отклик, воздействовать нужно в меру, иначе иммунная система распояшется и навредит еще больше. Насколько этот алармин подавляет иммунный отклик, зависит от количества присутствующих молекул, в том числе цитокинов, которые сами по себе — определители концентраций вторгающихся микробов. Внутренняя вселенная мелких молекул, метаболитов, аларминов и цитокинов, отражающих присутствие различных бактерий кишечника, сторонних микробов или поврежденных клеток, то усиливает, то гасит деятельность иммунной системы.

Состав этой сложнейшей смеси побудителей и ограничителей зависит и от того, чем мы питаемся. Лучше всего изучена та часть деятельности наших кишечных бактерий, которая помогает нам переваривать клетчатку фруктов, овощей и зерновых, с которыми нашему организму в одиночку пришлось бы трудно. У диет, богатых клетчаткой, есть множество разнообразных следствий для организма — от понижения кровяного давления до уменьшения риска рака толстого кишечника. К тому же они влияют на нашу иммунную систему: многие молекулы, производимые, когда бактерии расщепляют растворимые растительные волокна, стимулируют производство Т-регуляторных клеток. Во всяком случае, для мышей диеты, богатые клетчаткой, повышают содержание Т-регуляторных клеток, а это укрепляет организм против аутоиммунных болезней.

Чтобы проверить взаимосвязи между микробиомом и иммунной системой, разработали методы, с помощью которых можно выводить мышей с сильно истощенным микробиомом — нужно, в частности, перекармливать животных антибиотиками, — а также лишенных микробиома вообще, для этого их разводят в полностью стерильных условиях. Последние удостоились чести: у них есть научное название, понятное и на бытовом языке — без- микробная мышь. Они рождаются и живут всю жизнь в герметических прозрачных пластиковых емкостях, кормят их через рукава, пищей, которую облучили, чтобы убить в ней микробов. Эти мыши — возможно, единственные создания на планете, не колонизированные никем. В обоих случаях, когда микробиом мыши либо слаб, либо устранен совсем, иммунная система у нее резко меняется, в том числе и сильно уменьшается количество Т-регуляторных клеток. Тем не менее в безмикробных условиях мыши способны прожить долго, поэтому нельзя сказать, что микробиом им жизненно необходим. Штука в том, что мыши, люди и все остальные животные эволюционировали для жизни в мире, кишащем микробами, — как и для жизни с двадцатичетырехчасовым суточным циклом, и если условия меняются, часть наших внутренних систем — особенно иммунная, вероятно, — оказываются в полной растерянности.

Возможно, средний человеческий микробиом изменился с изобретением современной гигиены — мы теперь соприкасаемся с гораздо меньшим объемом микробов, чем тот, к которому наш биологический вид привык за истекшие века. Может быть, к примеру, наш микробиом утратил часть своего многообразия; уменьшилось в человеческом организме и количество Т-регуляторных клеток. Меньше Т-регуляторных клеток — меньше ограничений для иммунной системы, а это, резонно предположить, вполне объясняет распространенность всевозможных аллергий, в том числе и пищевых, а также аутоиммунных заболеваний. Это согласуется с «гигиенической гипотезой», которую впервые выдвинул Дэвид Страхэн из лондонской больницы Св. Георга. Изучив результаты исследования 1989 года 17 000 детей, родившихся в марте 1958-го, он выявил, что наличие или отсутствие у них сенной лихорадки коррелирует с размерами семьи, в которой ребенок родился, и особенно с тем, сколько у ребенка было старших братьев и сестер. Страхэн понял, что в среднем инфекции реже возникают в малых семьях. Это привело его к предположению, что сенная лихорадка могла быть предотвращена инфекциями в раннем детстве. В свою очередь, дальнейший более широкий вывод напрашивался такой: аллергии могли стать более распространенными из-за развития санитарии. С тех пор наши представления об аллергиях зиждутся на этой гипотезе.

Конечно, гигиеническая гипотеза не просто сводится к тому, что современные стандарты гигиены вредны нашему здоровью. В конце концов, благодаря им произошло резкое сокращениераспространенности инфекционных заболеваний, и мало найдется экспертов — если такие найдутся вообще, — кто считает, что имеет смысл вернуть в нашу жизнь инфекции или паразитов, которых мы усмирили или даже совсем извели. Эта гипотеза не означает и того, что нам следует реже мыться: нет доказательств, что частое принятие душа или ванны увеличивает риск аллергий или аутоиммунных болезней. Однако есть подтверждения, что дети, выросшие на маленьких фермах, менее склонны к аллергиям. Значит, что-то в «грязных» условиях жизни может быть полезным, и важный вопрос — в том, что именно?

Чтобы на этот вопрос ответить, ученые исследовали две сравнительно обособленные сельские общины в США — амишей и хаттеритов, у которых похожие корни, однако разная предрасположенность к астме. Дети амишей — сравнительно редко астматики, таких всего 5 %, а вот у детей хаттеритов астма встречается примерно в четыре раза чаще. В обеих общинах большие семьи и похожий рацион, детская вакцинация — одного профиля, но разница в том, что на фермах на одну семью амиши применяют традиционные методы земледелия, а хаттериты задействуют более масштабное механизированное земледелие, в котором участвует община. И те и другие живут в похожих условиях, но дети амишей ближе соприкасаются с животными и стойлами. То, что амиши подвержены меньшему риску астмы, соответствует гигиенической гипотезе: стимуляция иммунной системы микробами, обитающими на мел- ких фермах, возможно, и есть то, что оберегает амишей от астмы.

Чтобы проверить, есть ли разница в состоянии иммунной системы у детей амишей и хаттеритов, группа исследователей — в основном, из университетов Чикаго и Аризоны, — проанализировала множество различных иммунных клеток и выявила гены, активные в пробах крови, взятых у шестидесяти школьников. Оказалось, что врожденные иммунные клетки амишских детей, опознающие показательные признаки микробов, постоянно и понемногу стимулируются. Иначе говоря, их иммунную систему непрерывно подбадривает присутствие бактерий.

Ради прямой проверки, влияют ли микробы с амишских ферм на астму, мышам с симптомами астмы ввели дозы зараженной микробами пыли из амишских и хаттеритских домов. Что поразительно — «ух-ты-ситуация», как назвал ее один участник той исследовательской группы: амишская пыль смогла подавить симптомы астмы у мышей, а хаттеритская — нет. В соответствии с гигиенической гипотезой это показало, что микробы с амишских ферм способны помочь от астмы. Этот яркий результат, увы, не приводит прямиком к созданию лекарства. «Было б здорово сказать, дескать, в каждый дом — по корове, и никакой больше астмы, но, конечно, все не так просто», — полушутя заявил ученый из той группы в разговоре с «Вашингтон Пост». Но по мере того, как углубляется наше понимание, мы, возможно, обнаружим новые методы подталкивать иммунную систему справляться с астмой — вероятно, применяя неактивированные варианты бактерий, присутствующих в пыли амишских ферм.

Применение антибиотиков также связывают с увеличенным риском аллергий. Антибиотики, само собой, невероятно важны для нашего выживания в борьбе с бактериальными инфекциями, но их используют чрезмерно — когда, например, прописывают людям с вирусными заболеваниями, против которых антибиотики абсолютно неэффективны. Даже те, кто думает, будто уже какое-то время не принимает антибиотики, вполне вероятно, употребляет их невольно: антибиотики применяются в сельском хозяйстве и могут иногда попадать в нашу еду и воду. Хорошо изученное последствие, в частности, — все большая распространенность устойчивых к лекарствам бактерий. Вот поэтому здравоохранительные организации по всему миру пытаются уменьшить частоту применения антибиотиков. Впрочем, куда меньше оспаривается вероятность того, что антибиотики еще и портят жизнь нашим постоянным микробам в пищеварительном тракте и меняют людям состав микробиома. Употребление антибиотиков детьми или матерями при беременности связывают с детской астмой, но это само по себе не доказывает, что употребление антибиотиков увеличивает риск астмы: очень вероятно, что эта корреляция обусловлена генетическими факторами или свойствами окружающей среды, из-за которых возникает связь между, с одной стороны, астмой, а с другой — инфекциями, от которых нужно принимать антибиотики. Последствия того, что антибиотики меняют микробиом того или иного человека, если такие последствия есть, остаются невыяснен- ными.

Антибиотики — далеко не единственный известный фактор, влияющий на нашу кишечную флору; еще один такой фактор — место нашего обитания. В одном исследовании сравнили микробиом детей из Финляндии, Эстонии и России. Детские аутоиммунные заболевания довольно распространены в Финляндии и Эстонии, но гораздо реже случаются в России. Итого взяли 222 ребенка — по семьдесят четыре из каждой страны, и анализировали их стул ежемесячно в течение трех лет; так удалось собрать профиль бактериального содержимого микробиомов этих детей. Параллельно их родители заполнили опросники о том, как этих детей вскармливали грудью, чем кормили дальше, об их аллергиях, инфекциях, семейной истории и применении лекарств. Это громадное исследование показало, что географическое расположение — значимый для микробиома младенца фактор. Независимо от рациона, применения антибиотиков и всех других определяющих факторов у финских и эстонских детей нашлось особенно много бактерий одних типов, а у русских детей — других, особенно в первую пару лет жизни.

Более того, тогда как известно, что некоторый молекулярный компонент бактерий, обильно присутствующих в микробиоме финских и эстонских детей, выключает иммунные клетки человека, подобная молекула у бактерий, особенно выраженных у русских детей, несколько иначе устроена и обычно действует противоположно — включает иммунный отклик. Это совпадает с представлением, что состав детской кишечной флоры может влиять на то, как развивается их иммунная система — и что бактерии, свойственные микробиому русских детей, возможно, помогают защите от аутоиммунитета, поскольку включение иммунного ответа в первые годы жизни способствует отработке сообразного ответа системы в дальнейшей жизни. Повторимся: важные научные достижения не ведут нас прямиком к простым медицинским средствам лечения аллергии или аутоиммунитета. Нельзя сознательно подвергать здоровых детей воздействию мешанины микробов или их молекул, если не досконально известны побочные эффекты или риски возникновения аллергии или аутоиммуного расстройства. Зато приемлемая мера — контроль того, что мы едим, или усиление полезности еды пищевыми добавками.

Растительные волокна или добавки, поддерживающие размножение наших бактерий, так называемые пребиотики, могут заметно укрепить состояние нашей иммунной системы нам на пользу, но трудно питать один вид бактерий и при этом сделать так, чтобы близкородственный, но вредный вид не благоденствовал. Можно и принимать живые бактерии с йогуртом или другими продуктами — их называют пробиотиками; так можно изменить состав нашего микробиома и, в свою очередь, повлиять на иммунную систему. Однозначных доказательств, что пребиотики или пробиотики действительно помогают, нет, однако разработка пищевых добавок, которые пока еще не оцениваются столь же пристально, как медикаменты, станет по мере накопления у нас знаний, несомненно, еще затейливее, точнее и с бо́льшим креном в медицину.

Пробиотики могут стать мудренее благодаря, например, применению генетически модифицированных живых бактерий. Такие улучшенные бактерии технически просто производить — есть стандартный рецепт, любая биолаборатория способна по нему работать: смешать бактерию с новым геном, добавить кое-каких химических препаратов, пропустить электрический разряд через это дело — и готово. Даже человеческий ген ввести легко — бактерии модифицируют таким способом, чтобы они производили инсулин, аж с 1978 года. В этом случае лекарство — чистый инсулин, бактерии применяют для промышленного производства этого вещества, но по сути это та же технология, какая нужна для создания генетически модифицированных живых бактерий, которые можно прямиком добавлять в пищу. В экспериментах на мышах были выведены бактерии для производства определенного цитокина, который обычно создается в Т-регуляторных клетках и способен устранять симптомы аутоиммунного заболевания. В клинических испытаниях с участием людей того же эффекта добиться пока не удалось, однако новые лекарства, подобные этому, а также другие, которые мы пока даже не вообразили, будут появляться по мере нашего понимания работы Т-регуляторных клеток. И это лишь верхушка айсберга.

Сакагути был прав с самого начала: если понять, что подталкивает организм воевать с самим собой, это приведет к более глубокому пониманию того, как работает иммунная система. Прежде считалось бесспорным, что иммунные клетки, способные нападать на составляющие самого тела, уничтожаются системой, с ними разделываются в вилочковой железе, и они даже не проникают в кровяное русло. Но Сакагути и его современники доказали, что все гораздо сложнее. В системе есть особые клетки, способные распознавать собственные компоненты тела и беречь организм от иммунного отклика. Теперь мы знаем, что это — кончик нитки в клубке, поскольку на самом деле существует множество видов Т-клеток; их многообразие велико и не сводится к «нормальным» или «регуляторным» клеткам.

И действительно, классификация иммунных клеток в целом довольно грубая. Их раскладывали по ящикам согласно немногим определяющим признакам — обычно по присутствию одной или двух присущих им белковых молекул, — а также согласно примерному пониманию возможностей этих клеток: белые кровяные тельца, именуемые естественными киллерами, хорошо справляются с раковыми клетками, макрофаги успешно жрут бактерии и так далее. Ныне мы сознаем, что естественных киллеров много разных, как много разных и макрофагов; что каждая категория клеток, которую мы выделили, содержит множество подкатегорий. Более того, в одном исследовании обнаружили, как можно классифицировать тысячи разных видов естественных киллеров. Мы уже поняли, что в пределах отдельной категории иммунных клеток одни включают иммунный отклик, другие — выключают его. Но и это еще не все: каждый сорт иммунных клеток ведет себя по-разному в зависимости от того, где они размещаются в теле. Иммунные клетки пищеварительного тракта гораздо терпимее к бактериям, чем иммунные клетки легких. Попросту говоря, трудно понять, как иммунная система добивается всех этих разнообразных результатов. Впрочем, быть может, зря мы удивляемся: трудно — если вообще возможно — понять, как работает нечто с виду такое простейшее, как поисковая машина «Гугла»: рыскать по Интернету в поисках нескольких слов — часть повседневности, но за кулисами этого поиска — колоссально сложная система алгоритмов, каждый разработан командой, чья экспертиза вряд ли превосходит пределы малой части целого.

Причина, почему мы начали одерживать победы, — почему не преувеличение заявить, что мы сейчас на заре переворота в здравоохранении, — в том, что мы уже нащупали некоторые узлы иммунной системы, клетки и молекулы, которые, если воздействовать на них лекарствами, подпитывающими или сдерживающими их деятельность, резко меняют поведение системы в целом. Мы убедились в этом на примере цитокинов. Стоит заблокировать всего один цитокин — ФНО, например, — и путем остановки целого каскада последствий облегчается артритное воспаление: в случае с артритом размыкается круг, в котором иммунные клетки втягивают и втягивают друг друга в действие, что и приводит к аутоиммунной атаке. Когда мы разработаем лекарства, пищевые продукты, пребиотики или пробиотики, способные влиять на поведение или численность Т-регуляторных клеток, которые, несомненно, тоже ключевые игроки системы, у нас появятся новые методы расправляться с аллергиями и другими аутоиммунными болезнями.

Тем временем эта революция охватит — и в той или иной мере уже охватила — лечение от рака. Здесь благодаря открытию и пониманию совершенно нового способа регулировки иммунной системы сравнительно недавно возникла новая ветвь медицины.

 

8. Лекарства будущего

«Каждый раз, когда Джим принимает пациента — плачет», — сказала Падмани в беседе с журналистом «Нью-Йорк Таймз» в 2016 году. «Ну, не каждый», — поправляет ее Джим. Джим Эллисон и Падмани Шарма работают в Онкологическом центре М. Д. Андерсона в Хьюстоне, Техас, познакомились они в 2005 году, в 2014-м поженились. За десять лет до их знакомства Эллисон и его лабораторная команда совершили знаковое открытие, приведшее к революции в раковой медицине. Шумиха была заслуженной: врачи-онкологи сошлись во мнении, что затея Эллисона — настоящий переворот, и она теперь занимает равное место в одном ряду с хирургией, радио- и химиотерапией как общепринятый вариант лечения от некоторых видов рака.

Возьмем один пример. В 2004 году двадцатидвухлетнюю Шэрон Белвин диагностировали с четвертой стадией меланомы — рака кожи, который уже распространился в легкие, — и оценивали ее шансы на выживание в ближайшие полгода 50/50. Химиотерапия на нее не действовала, перспективы казались мрачными. «Мне никогда не было так больно, — вспоминала она позднее, — тебя нет, в смысле, нет вообще, ты совершенно никак не владеешь ситуацией, тебя нет». Других вариантов у нее не оставалось, и она согласилась на экспериментальное клиническое испытание нового лекарства, разработанного на основе Эллисоновой идеи. После всего четырех инъекцией в течение трех месяцев опухоль в левом легком сжалась более чем на 60 %. В следующие несколько месяцев опухоли продолжили уменьшаться и наконец через два с половиной года жизни в лютом страхе смерти Шэрон узнала, что у нее ремиссия — рак больше не распознается. Лечение не действует на всех подряд, говорит Эллисон: «Мы собираемся лечить от определенных видов рака. Теперь у нас появилась возможность».

Выздоровев, Шэрон Белвин стала первым пациентом, с которым познакомился Эллисон. Ее родители и муж тоже были на той встрече — и все плакали. Белвин крепко обняла Эллисона. «Нет слов, чтобы описать мои чувства, — сказала она, — что ощущаешь, когда тебе вручают назад твою жизнь». И в Талмуде, и в Коране говорится, что, когда кто-то спасает чью-то жизнь, он словно бы спасает целый мир. Примерно через два года после знакомства Белвин отправила Эллисону фотографию своего первого ребенка, а еще через несколько лет — второго.

Это значимое новое лекарство — не одноразовый успех: оно спасло или продлило тысячи жизней. Однако возникло оно не из попытки лечить от какого-то конкретного вида рака — или вообще какого-либо отдельного заболевания. Мы обязаны его существованием возне с клетками и молекулами, исследованию, проведенному из любопытства, как работает иммунная система, и только начинаем понимать потенциальную выгоду этого исследования.

Рак когда-то считался незримым для защит организма. Поскольку эту болезнь редко вызывают микробы и обычно это аномальное размножение собственных клеток тела, нет обычно и ничего настолько очевидного, как молекула вируса, бактерии или грибка, что могло бы обозначать ту или иную клетку как раковую, и долгое время бытовало общепринятое представление, что рак иммунной системе не показывает ничего, что она могла бы опознать как чужеродное. Аж в 1943 году были обнародованы первые данные, подсказавшие, что иммунная система способна откликаться на рак (не вызванный вирусом), однако это ви`дение оставалось противоречивым еще три с лишним десятилетия. Так вышло вот почему: возможно, иммунные отклики, наблюдавшиеся в экспериментах, возникали не из-за опухолей, вызванных в подопытных животных, а из-за веществ, примененных для того, чтобы эти опухоли выросли. Наконец несколько строк данных позволили установить, что наша иммунная система в силах бороться с раком — и борется: выяснилось, что иммунные клетки внедряются в опухоли, а если выделить эти клетки в лаборатории, они способны убивать раковые. Вдобавок установили, что мыши, генетически выведенные так, чтобы у них не было нормальной иммунной системы, особенно уязвимы для рака.

Работа бельгийского ученого Тьерри Боона, среди прочих, однозначно выявила, что генетические и эпигенетические изменения, превращающие клетку в раковую, достаточны для того, чтобы иммунная система их заметила. Боон определил фрагменты белка, которые меняются в раковых клетках, и Т-клетки способны их отследить — как нечто, чего в теле прежде не было. Следствие этого открытия состоит в том, что иммунная система не только отлавливает чужеродных микробов, но и помогает сохранять целостность наших собственных клеток, проверяя организм на вредоносные генетические мутации, которые могут возникать при делении клетки.

Любой иммунный отклик многослоен, и защита нашего организма от рака — не исключение. Как и Т-клетки, белые кровяные тельца, называемые естественными киллерами, тоже умеют бороться с раком, о чем мы уже говорили ранее. Как и Т-клетки, они выполняют эту работу, отправляя смесь ядовитых белков в раковую клетку, однако для того, чтобы отслеживать превращение клетки в раковую, у них есть разные стратегии; одна такая стратегия связана с распознанием белковых молекул, которых обычно нет в здоровых клетках, а раковые клетки иногда показывают их на своей поверхности — это так называемые стресс-индуцируемые белки, о которых шла речь в главе 5. (Тем не менее, вероятнее всего, рак опознается нашей иммунной системой не так запросто, как, скажем, вирус гриппа, хотя доказать это трудно.)

Открытие, что наша иммунная система способна бороться с раком, навело, в свою очередь, на мысль о возможности устранять это заболевание действеннее, если управлять иммунным откликом или поддерживать его. Более того, у такого лечения, часто называемого иммунотерапией, долгая история. Задолго до того, как о Т-клетках или естественных киллерах и известно-то стало, в 1890-е годы состоялась серия хорошо описанных экспериментов Уильяма Коли, и их часто считают рождением иммунотерапии. Коли, хирург в Мемориальной больнице в Нью-Йорке, заметил, что пациентка с раком шеи пошла на поправку после того, как перенесла тяжелую кожную инфекцию. Коли откопал в медицинской литературе еще сорок семь похожих случаев, что подтолкнуло его систематически проверять, помогает ли сознательное введение смеси убитых кипячением бактерий — известных под названием «токсины Коли» — раковым пациентам. В эпоху до официальных обзоров двадцатидевятилетний хирург мог проводить испытания на людях, руководствуясь одним лишь чутьем. Век спустя, как мы еще увидим, Эллисону придется подходить к испытанию на людях совсем иначе.

Тогда как токсины Коли подействовали на некоторых пациентов, общая эффективность этого метода оказалась непредсказуемой, особенно когда другие врачи пытались его воспроизвести, поскольку разным был сам состав смеси. Научное медицинское сообщество так и не приняло подход Коли и объяснило его успехи ошибками в исходном диагнозе. Какую именно смесь Коли применял, теперь уже неясно, и благотворительная организация «Раковые исследования в Великобритании» заключила, что с научной точки зрения не очевидно, что токсины Коли способны лечить или предупреждать рак. И все же то, за что взялся Коли, продолжает жить. В главе 3 мы познакомились с тем, как Стивен Розенберг обнаружил цитокины, подкрепляющие иммунный отклик, и они иногда способны помочь организму сражаться с раком, хотя трудность состоит в том, что эти цитокины запускают всевозможные процессы, и возникающая буря иммунной деятельности может оказаться отравляющей, а иногда и смертоносной. Короче говоря, пожалуй, единственное слово, каким можно описать всеобщее представление о самом важном факторе в управлении иммунной системой при борьбе с раком, — точность: и в смысле выбора для лечения именно тех пациентов, которые склонны откликаться на него (к этому мы еще вернемся), и, что самое главное в понимании успеха Эллисона, в смысле поддержки конкретной выборки иммунных клеток, которые отправятся устранять рак у пациента.

Да, ученые единодушны в том, что правильный выбор иммунных клеток очень важен, но трудность состоит в том, как их определить. Управлять иммунной системой можно, в частности, с помощью антител — это самый точный биологический агент из известных нам. Антитела, естественная часть нашей иммунной системы, перемещаются по кровяному руслу, их работа — сцепляться с микробами или зараженными клетками и либо выводить их из строя, либо помечать для дальнейшего уничтожения. Можно произвести антитела, которые умеют сцепиться почти с чем угодно: как мы уже узнали в главе 4, антителами, применяемыми для блокировки цитокинов, нам по силам лечить некоторые случаи ревматоидного артрита. Революционная мысль Эллисона тоже касалась применения антител — но так, как раньше их никогда не использовали.

Опорная точка рассуждений Эллисона — конец иммунного ответа. Когда Т-клетки первоначально замечают зараженную или раковую клетку, они размножаются. Через день-другой несколько сотен Т-клеток превращается во много миллионов, и у всех есть нужный рецептор, чтобы распознавать больные клетки. Однако экспансия иммунных клеток, очевидно, не может происходить бесконечно, и через некоторое время, когда нормальный иммунный ответ состоялся, Т- и другие клетки иммунной системы должны отключиться, иммунный отклик гаснет, и система возвращается в свое нормальное состояние покоя — обычно после того, как угроза устранена. А может быть, думал Эллисон, если отменить этот сигнал «выключиться», иммунные клетки окажутся вольны нападать на раковые еще ожесточнее — и дольше. Исходя из соображения, что антитела можно применять для прекращения деятельности белков, Эллисон решил найти метод блокировки рецепторного белка, который обычно выполняет функцию тормоза деятельности у иммунной клетки.

Такой подход — сдвиг парадигмы, и вот почему: пока все остальные искали способ включить иммунный отклик на рак, Эллисон искал, что бы такое выключить, — «спустить антиопухолевый отклик с поводка, а не управлять им», по его собственным словам. Замечательное преимущество такого подхода — в том, что он очень точен: лишь те клетки, которые оказались активированы для атаки на опухоль, будут снабжены тормозами, а значит, только эти, а не все подряд иммунные клетки в организме, сорвутся с цепи при таком лечении. Этот подход стали называть терапией контрольных точек иммунного ответа.

Эллисон не брался изучать рак. «Совсем не об этом шла речь», — говорит он; Эллисон взялся выяснить, как работают Т-клетки. Но о раке не забывал: из-за этой болезни он потерял мать, двоих дядьев, а позднее — и брата — и не понаслышке представлял себе чудовищные побочные эффекты облучения и химиотерапии. Он рано окончил школу, пошел в колледж в шестнадцать лет и уже тогда понимал, что хочет быть ученым. В то время только-только выяснилось, что Т-клетки — это особый тип белых кровяных телец. Именно при изучении роли различных рецепторных белков на поверхности Т-клетки Эллисон вместе с другими учеными обнаружил систему тормозов у этих клеток.

То и дело говорят, что дорога в тысячу миль начинается с первого шага. Но выявить тот самый первый шаг к любому научному ви`дению особенно трудно, потому что каждая новая гипотеза основана на предшествующих. Открытие Эллисона не было исключением. Как мы уже говорили в главе 1, Чарлз Джейнуэй осознал, что присутствие чего-то, прежде никогда в организме не находимого, не может быть единственным призывом к иммунному ответу: необходим второй сигнал. Для Джейнуэя этим вторым сигналом виделось определение микробов; для Полли Мэтцингер, как мы узнали в предыдущей главе, — определение чего-то опасного. В главе 2 мы узнали, как Ралф Стайнман обнаружил, что дендритные клетки особенно ловко засекают микробов. Когда им это удается, они отправляют сигнал Т-клеткам о том, что обнаружен микроб, — тем самым обеспечивая второй сигнал, нужный для запуска иммунного ответа, — показывая на своей поверхности костимулирующие белки. Эти белки на дендритных клетках подходят к рецепторным белкам на поверхности Т-клеток, как ключ — к замку, и, по сути, раскрывают потенциал Т-клетки. Наверное, можно сказать, что путь Эллисона начался здесь: с определения второго рецепторного белка на поверхности Т-клетки, который подозрительно похож — примерно на 30 % совпадает — на тот, который был «отперт» костимулирующими белками, но чья роль в нашей иммунной системе оставалась загадкой.

Этому загадочному рецептору дали особенно затейливое имя: молекула 4, ассоциированная с цитотоксическим Т-лимфоцитом, или CTLA-4, а номер у нее такой потому, что ее обнаружили четвертой по счету в ходе определения молекул, связанных с Т-клетками. (А еще это регистрационный номер «порше» Эллисона. Надо полагать, спрос на автомобильный номер CTLA-4 куда меньше, чем, скажем, на имя ученого — «Джим».) Эллисон открыл CTLA-4 не в одиночку: ее нашли в 1987 году в лаборатории Пьера Голстэна в Марселе, в рамках тогдашней работы лаборатории по открытию генов, активных исключительно в Т-клетках и ни в каких других белых кровяных тельцах. Голстэн не стал дальше возиться с обнаруженной CTLA-4 и выяснять ее роль. Он просто показал, что есть такая на поверхности Т-клетки, задействованной для участия в иммунном отклике, — тогда как ее нет у Т-клеток, находящихся в покое, ожидающих сигнала о неполадках. Следовательно, эта молекула так или иначе значима, лишь когда иммунный ответ происходит. Негусто, но интригует.

Вспомнить, кто что сделал для разгадки CTLA-4, непросто. Когда в 2015 году Эллисон получил престижную медицинскую награду за свою работу, в статье «Нью-Йорк Таймз» прокомментировали, что признание отдельной личности создает ложную картину того, как возникают новые лекарства, — на том основании, что анализ предыдущих исследований, процитированных в статьях Эллисона, показывает: это открытие опиралось напрямую на работу 7000 других ученых из 5700 организаций. И это не считая врачей и пациентов, занятых в клинических испытаниях затеи Эллисона — и не считая людей из фармацевтических компаний, превративших лабораторную молекулу в лицензированный препарат. Впрочем, как писал один маститый иммунолог: «Редко когда такой головокружительный переворот можно проследить до какого-то отдельного человека, однако изобретение терапии контрольной точки было бы крайне маловероятным, если бы не усилия Джеймза Эллисона». По-моему, обе точки зрения верны. Лекарство растят всем миром — и личным озарением отдельных людей.

Результаты экспериментов, направленных на выяснение, что CTLA-4 делает в организме, были поначалу истолкованы в ключе, сообразующемся с прогнозами: этот белковый рецептор помогает стимулировать Т-клетки. В конце концов, он же очень похож на другой стимулирующий рецептор, а такого рода избыточность встроена в иммунную систему — в ней множество разных молекул и клеток наделены пересекающимися задачами, вероятно, чтобы поддерживать силу иммунной системы: такие избыточные меры гарантируют, что, если микроб станет мешать работе какого-то одного компонента, велика вероятность, что его задачи все равно выполнит какой-нибудь другой компонент. Но в 1994 году Джефф Блустоун и его исследовательская группа в Университете Чикаго — под музыку Брюса Спрингстина, игравшую в лаборатории, — выявила, что CTLA-4 вроде бы выполняет совершенно противоположные от ожидаемых задачи.

В то время группа Блустоуна произвела антитело, способное блокировать рецептор CTLA-4 (в то же самое время, когда Ян Вильчек создал антитело против цитокина ФНО, о чем шла речь в главе 4), и это позволило им проверить, что произойдет с Т-клеткой, если вывести из строя CTLA-4. Генеральной задачей лаборатории был поиск способов останавливать иммунный ответ и тем самым устранять трудности, возникающие при пересадке органов или аутоиммунных болезнях. Как и все остальные, Блустоун решил, что CTLA-4 — скорее всего, стимулирующий рецептор, то есть тумблер включения, а его блокировка придаст иммунной системе меньшую действенность.

Блустоун говорит, что вовек не забудет день, когда аспирантка Тереза Уолунэс пришла к нему в кабинет и показала результаты: блокировка CTLA-4 антителом делала Т-клетки более, а не менее деятельными. Если блокировка CTLA-4 приводит к усилению отклика, значит, CTLA-4 должен подавать сигнал «выключиться», а не наоборот. Поскольку этот результат оказался настолько поперек бытовавших представлений, он не показался «эврикой». По словам Блустоуна, ему подумалось примерно так: «Ну и ну, может, это и выключатель, но, елки-палки, поди докажи это кому-нибудь».

Двое друзей Блустоуна тогда поучаствовали в учреждении нового научного журнала под названием «Иммьюнити», и Блустоун опубликовал свое открытие там. В ту пору Блустоун тревожился, что другим ученым будет трудно отыскать его работу, если у журнала что-то не заладится, но зря он волновался. Вскоре «Иммьюнити» стал одним из ведущих изданий, публикующих исследования иммунной системы.

Эллисон, тогда еще директор Лаборатории раковых исследований в Беркли при Университете Калифорнии — и соперник Блустоуна, — в 1989 году поручил своему аспиранту Мэтью «Мэксу» Краммелу точно такое же задание: выяснить, чем занимается CTLA-4. У Эллисона не было никакого отчетливого соображения, которое он хотел бы прояснить, — в чистом виде любопытство, а не проверка гипотезы, по словам Краммела. Изначально не ведая, чем занимается лаборатория Блустоуна, Краммел тоже приготовил антитела, которые блокируют CTLA-4, чтобы проверить, что произойдет с иммунным ответом при блокировке CTLA-4. В то время приготовить антитело было нелегко — в наши дни все упростилось, — и Краммел четыре года искал подходящий рецепт. Получив наконец нужное антитело, он взялся за эксперимент и достиг того же результата, что и ребята Блустоуна: блокировка CTLA-4 способна поддержать иммунный ответ, и это сообразуется с представлением, что CTLA-4 обычно подает Т-клеткам сигнал «выключись».

Хотя лаборатории и Блустоуна, и Эллисона пришли к одному и тому же выводу, их открытие оставалось неоднозначным. Отчасти так было потому, что антитело, прилипшее к CTLA-4, могло блокировать рецептор и не давать ему работать, однако, в принципе, способно было и на противоположное — включать его, а блокировка сигнала «выключись» дает тот же результат, как и сигнал стимуляции. Противоречие разрешилось, когда мыши, генетически видоизмененные так, чтобы у них не было CTLA-4, стали умирать молодыми из-за мощного размножения иммунных клеток: те заполоняли тело животного и производили агенты воспаления в ядовитых количествах. Это напрямую доказало, что CTLA-4 жизненно важен для выключения иммунного ответа, — а также что такое выключение необходимо телу не меньше включения.

Далее Краммел заготовил большие количества антител, чтобы проверить воздействие блокировки CTLA-4 на иммунных ответах разного типа. Но один конкретный эксперимент, который оказался решающим и привел к прорыву в медицине, — тот, который Краммел из-за нехватки времени проводил не сам. Он увлекся проверкой того, как блокировка CTLA-4 влияет на иммунные отклики против бактериальных белков, и Эллисон попросил нового сотрудника лаборатории Дейну Лича проверить, как блокировка CTLA-4 действует на иммунный отклик против опухолей.

Лич ввел антитело в организм мыши, у которой был рак кишечника. Эллисон надеялся, что блокировка сигнала «выключить» у Т-клетки приведет к тому, что опухоли в толстой кишке окажутся под более действенным ударом иммунной системы, и их рост, возможно, замедлится. Результаты оказались даже лучше ожидаемых. «Когда Дейна Лич… показал мне исходные данные, меня они потрясли и изумили», — вспоминал позднее Эллисон. У всех подопытных животных опухоли исчезли полностью. За рождественские каникулы 1994 года группа Эллисона повторила тот же эксперимент вслепую: человек, анализировавший подопытных мышей, не знал, которую из них лечили. Лич зарядил эксперимент, уехал повидать подругу, и сам Эллисон наблюдал за опухолями. Поначалу они оставались прежнего размера. А затем, через две недели — «словно по волшебству», — всего у одной группы мышей опухоли начали регрессировать. Чуть погодя они исчезли совсем. Та группа мышей и была, конечно, той, которую лечили. «Блокада одной-единственной молекулы способна привести к полной регрессии опухоли — это ошеломительно», — сказал Эллисон.

В течение следующих пятнадцати лет и группа Эллисона, и другие выяснили, что блокада CTLA-4 может помочь в лечении многих разных видов рака у мышей. Опять-таки, везет мышам, но следующий шаг — пробы на людях. Сейчас-то в это едва верится, но Эллисон, стоило ему обратиться к компаниям и финансирующим организациям за поддержкой, столкнулся с громадным сопротивлением. В то время многие врачи, академики и ученые на производствах глубоко сомневались в том, что можно управлять иммунной системой в борьбе с раком: слишком уж многие предыдущие попытки — задействование цитокинов или дендритных клеток, например, — в общем, провалились или вели к сложным побочным эффектам. «Кое-кто из моих друзей, теперь уже прославившихся, — вспоминает Эллисон, — [если] хотели унизить меня публично, говорили, дескать, Джим у нас опухолевый иммунолог, [и] ухмылялись».

Прошло примерно два года, прежде чем Эллисон смог найти компанию, заинтересовавшуюся его затеей. Иммунолог Ален Кормен из «Некстара», биотехнологической компании в Колорадо, принялся работать над антителом, способным блокировать CTLA-4 человека, купив лицензию на это у университета, где трудился Эллисон. «Некстар» предоставила сублицензию другой компании — «Медарекс» из Нью-Джерси, а те недавно приобрели третью компанию, «ДженФарм», специализировавшуюся на производстве антител, которые можно безопасно применять к людям. Все это привело к созданию антитела — его назвали MDX-010, — которое Эллисон и другие могли использовать в клинических испытаниях. Весь процесс — полная противоположность тому, как это бытовало во времена Уильяма Коли, в 1890-е, когда можно было сразу пробовать все на пациентах, без всяких проволочек.

В первом же маленьком исследовании MDX-010 на небольшой части пациентов показал устойчивый отклик, однако привел к скверным побочным эффектам у остальных. У испытаний помасштабнее результаты получились неоднозначные. Спасти лекарство от забвения помогло вот что: оно показывало себя гораздо лучше, если изменить критерии оценки успешности лечения от рака. Это не значит, что кто-то мухлевал с правилами, лишь бы приукрасить действие лекарства. Проницательные медики осознали, что в некоторых случаях, согласно бытующим правилам, это новое лекарство считалось бы никудышным, даже если пациентам оно приносило пользу.

Дело в том, что успех лекарства от рака определялся в сравнении с химиотерапией. Применяемые препараты зачастую убивают раковые клетки напрямую, и, если лечение удалось, опухоль у пациента может сократиться в течение нескольких недель. В исследованиях антитела, блокирующего CTLA-4, когда иммунную систему спускают с поводка, поначалу может происходить мало что. Измерения опухоли иногда показывают, что опухоль увеличилась, а это формально указывает на безуспешность лечения. Но такие цифры врут. Позднее — судя по всему, после того, как иммунной системе дали достаточно времени, чтобы разогнаться, — опухоль может начать сжиматься. Теперь нам известно, что вероятное увеличение опухоли в начале — вроде бы дурные для пациента вести, — происходит потому, что иммунные клетки проникают в опухоль, и она разбухает, а вот это вообще-то добрая весть.

Для лекарств, вовлекающих в борьбу иммунную систему, Всемирной организации здравоохранения пришлось изменить критерии успеха клинических испытаний. Эти правила — ныне известные как иммуноопосредованные критерии ответа на лечение — подразумевают увеличение времени, отпущенного лечению на действие. Исходное увеличение размеров опухоли признали как транзиторное, и оно необязательно признак безуспешного лечения. Такие перемены преобразили судьбу препарата, ныне известного как антираковое лекарство-спаситель, и они показывают, почему отношения между фармацевтическими компаниями и официальными органами — штука сложная: чтобы оценивать новые лекарства, им необходимо работать и вместе, и независимо друг от друга.

Когда промежуточные данные показали, что применение антитела для блокировки CTLA-4 не превосходит по результатам химиотерапию, фармацевтический исполин «Файзер» отказался от всей затеи, а вот «Медарекс» — нет. «Файзер» явно поторопилась: улучшение общих показателей выживания у пациентов позднее стало очевидно. Но, так или иначе, «Файзер» продала права на свое антитело другой компании, «МедИммьюн», которой владела «Астра- Зенека». Когда успех лечения такого типа стал очевиден, компания «Файзер» передумала и в 2016 году согласилась заплатить 250 миллионов долларов за маленькую биотехнологическую компанию, чтобы вернуть себе права на антитело, способное блокировать CTLA-4. «Медарекс» же оказалась вознаграждена за свое упорство. В 2009 году нью-йоркская компания «Бристол-Майерз Скуибб» приобрела «Медарекс» за два миллиарда долларов — преимущественно из-за производимых ими антител, блокирующих CTLA-4. В то время антитела все еще проходили экспертизу в клинических испытаниях: однозначно их действенность не доказали, но ставки в два миллиарда долларов они явно стоили. Что и говорить: когда речь о новом лекарстве от рака, многие сделки происходят параллельно с исследованиями.

Вскоре после того, как «Медарекс» отошла к «Бристол-Майерз Скуибб», было доказано, что блокада CTLA-4 действенна — благодаря новым иммуноопосредованным критериям ответа на лечение. В решающем испытании на пациентах с меланомой ключевым критерием оценки стал общий показатель выживания, а не изменения размеров опухоли. У всех пациентов в том исследовании рак распространился с кожи на другие органы тела, и прогнозируемый срок жизни был мал. Результаты, объявленные 5 июня 2009 года в присутствии тридцати с лишним тысяч делегатов ежегодного съезда в Чикаго, посвященного раковым исследованиям, и одновременно опубликованные в престижном «Журнале медицины Новой Англии», показали, что продление жизни у пациентов, которых лечат антителом, блокирующим CTLA-4, достигает шести — десяти месяцев. Это беспрецедентный итог: никакие предыдущие клинические испытания не выявляли ничего, что способно увеличивать среднюю продолжительность жизни пациентов на таких поздних стадиях меланомы. Еще изумительнее оказалась и более долгосрочная польза для пациентов. Более 20 % из них прожили два года и более. Некоторые, получившие лекарство на более ранних стадиях, прожили более десяти лет. Шэрон Белвин — одна из них.

В марте 2011 года FDA утвердило это лекарство, ему присвоили общее название «ипилимумаб» (невеликий шаг вперед по сравнению с MDX-10), фирменное — «Ервой». Тут же было предсказано, что 15 % из 68 000 пациентов, ежегодно диагностируемых с меланомой в США, будут лечиться «Ервоем». Курс из четырех доз изначально стоил 80 000 долларов и дороже, но продажам в 2015 году предрекали объем в два миллиарда долларов. Шумиха оказалась почти оправданной: действительные продажи препарата в 2015 году достигли 1,1 миллиарда долларов. Немудрено, что разработка лекарств, задействующих иммунную систему, стала самой стремительно развивающейся областью всей фармацевтической промышленности.

Много чего еще можно улучшить. Снятие Т-клеток с тормозов может приводить к побочным эффектам, в том числе — к нежелательному воспалению на коже, в толстом кишечнике, печени и других органах. В некоторой мере это можно уравновешивать лекарствами, которые подавляют действие иммунной системы, однако иногда такие эффекты способны угрожать жизни. Вероятно, самая серьезная трудность состоит в том, что на это лечение откликается лишь часть пациентов. Эллисон это понимает: «Жалко, что оно не действует шире».

* * *

Желание Эллисона — помогать больше чем каждому пятому пациенту — не из области фантазий. Это не то же самое, как если бы самый преуспевающий строитель на свете объявил, что желает городить воздушные замки. У системы множество тормозов, есть другие контрольные точки, с которыми можно возиться, другие способы натравливать иммунные клетки на рак, еще действеннее. Работа Эллисона привела к первому лекарству такого рода, но оно не единственное.

В 1992 году японский ученый Тасуку Хондзё обнаружил другой белковый рецептор Т-клеток. Белки кодируются генами, и этот конкретный белок привлек внимание Хондзё в результате поиска генов, которые заставляют клетку погибать. Этому белку дали очередное громоздкое название — «запрогромированная клеточная гибель 1», или PD-1. Вообще-то имя получилось не по делу — в итоге оказалось, что этот рецептор никак не связан со смертью Т-клетки, — и много лет роль рецептора PD-1 оставалась загадкой. Крупная подсказка возникла, когда мышей генетически модифицировали так, чтобы у них не было гена, кодирующего рецептор PD-1. Без него иммунная система мыши откликалась энергичнее; стимулированные иммунные клетки больше размножались, и у некоторых мышей, особенно тех, что постарше, внезапно развилась аутоиммунная болезнь. Это согласовалось с представлением, что PD-1 еще и отправляет иммунным клеткам сигнал «выключись» — дополнительный тормоз системы, — и без него иммунная система отзывается мощнее, что очевидно из-за возникновения аутоиммунной болезни.

Теперь нам известно, что после включения в иммунный отклик всевозможные иммунные клетки, в том числе и Т-клетки, выставляют у себя на поверхности рецептор PD-1. Этот рецептор сцепляется с белками на поверхности других клеток, которые уже соприкоснулись с цитокинами, высвобожденными в рамках иммунного ответа. Как только рецептор PD-1 вступает в это взаимодействие, срабатывает сигнал «выключись», и иммунная клетка перестает быть агрессивной или же действует не слишком долго.

В этом смысле роли PD-1 и CTLA-4 пересекаются — и тот и другой тормозят иммунный отклик, — но действуют они в разных обстоятельствах. Белки, с которыми сцепляется PD-1, производятся в клетках, соприкоснувшихся с воспалением, тогда как CTLA-4 связывается с белками других иммунных клеток — дендритных, например. Следовательно, PD-1 может быть особенно важен, если нужно пригасить текущий местный отклик иммунной системы, а CTLA-4, вероятно, значимее для торможения всей системы как целого — для предотвращения аутоиммунной болезни, охватывающей весь организм. Понимание взаимодополняющих ролей различных тормозных устройств иммунной системы — это самые передовые исследования, но из того, что нам уже известно, блокада PD-1 может оказаться особенно мощным методом подпитки местного антиракового отклика: так можно спустить с цепи иммунные клетки, которым удалось проникнуть в опухоль, но чьи действия внутри ограничены тормозом PD-1.

Программа разработки лекарства, блокирующего PD-1, извлекла много полезного из данных, полученных при блокаде CTLA-4. Уже установлено, например, что для отчетливых улучшений у пациента нужно некоторое время, а также, самое главное, успех блокады CTLA-4 означает, что все крупнейшие фармацевтические компании по всему миру рвутся участвовать в этой программе. Клинические испытания вскоре установили, что для пациентов с меланомой блокада PD-1 даже более действенна, чем блокада CTLA-4, и опасных побочных эффектов у нее меньше. Оказалось, что и стойкие разновидности рака поддаются атаке иммунной системы, если снять ее с тормозов PD-1. С научной точки зрения это означало, что успехи, достигнутые благодаря блокаде CTLA-4, — не зигзаг удачи. Ключевая мысль всего этого подхода — в том, что мы можем бороться с болезнью, если не позволим иммунной системе отключаться, и эта мысль оказалась верной.

Это все еще лишь начало. Нам уже известно более двадцати других рецепторов-тормозов иммунной системы. В основном они отключают клетки тех или иных видов: естественных киллеров, макрофагов, дендритные клетки, Т-клетки, В-клетки или другие. Теперь нам предстоит проверить, и в научных лабораториях, и в компаниях разного калибра, способны ли антитела, блокирующие эти рецепторы, по отдельности или в комбинации, запускать мощный иммунный ответ, устраняющий рак во всяких его проявлениях. И не только рак: иммунные клетки отключаются и после борьбы с долгосрочными вирусными инфекциями — с ВИЧ, например. Отключение тормозов, вероятно, могло бы помочь усилить иммунный ответ и на долгосрочные инфекционные болезни.

Увы, мы не умеем предсказывать, какой тип рака или другой болезни лучше всего побеждаем, если снять тормоза с иммунных клеток того или иного вида: система слишком сложна, а понимание наше слишком скудно. Однако мы выявили множество разных тормозов и располагаем методами отключать их выборочно. «Всего мы не знаем, — говорит Эрик Вивиер, сооснователь компании, ищущей новые ингибиторы контрольных точек, — но, может, знаем достаточно… Любое [последующее] действие — азартная ставка». Его компаниявозникла из дружбы, сложившейся между несколькими учеными, которые определили и изучили рецепторы-тормоза у естественных киллеров; эти ученые сделали крупную ставку на блокаду рецепторов именно таких клеток. Выстрелит или нет их ставка — не предугадаешь, но для человечества в целом то, что уже есть множество компаний, которые возятся с блокировкой всевозможных рецепторов у всяческих иммунных клеток, и по отдельности, и в комбинации, а также проверяют, что происходит при различных заболеваниях, — иными словами, делают много-много ставок, — говорит нам, что сама стратегия, похоже, разумна.

Впрочем, с точки зрения пациентов, по мере открытия новых и новых ингибиторов контрольных точек, все важнее становится поиск способов предварительного определения, у кого солиднее всего возможности откликаться на эти новые лекарства. Просто пробовать одно за другим — слишком грубо. Чтобы избежать введения ингибитора контрольной точки пациенту, который потенциально предрасположен к серьезным побочным эффектам такого лечения, и чтобы, наоборот, обеспечить то лекарство, которое скорее всего сработает, нам нужны методы точного заблаговременного определения, что произойдет в организме пациента. Различные меры, применяемые с этой целью, на жаргоне именуются биомаркерами. Один знакомый биомаркер, который часто проверяют в больницах, — формула крови: стоит глянуть на количество клеток в капле крови — и станет ясно, есть у человека малокровие или инфекция. Но одной формулы крови недостаточно, это слишком общо и неточно. В случае с ингибиторами контрольных точек нам нужны биомаркеры гораздо точнее.

Один потенциальный биомаркер — проверка, какие тормоза включены у пациента; это можно выяснить, поглядев, какие рецепторы-тормоза есть на поверхности иммунных клеток пациента. Это позволит нам выбрать ингибиторы контрольных точек, нацеленные на эти конкретные рецепторы. Можно проанализировать опухоль у пациента и понять, содержит ли она белковые молекулы, активирующие те или иные рецепторы-тормоза иммунных клеток. В принципе, так можно прогнозировать, пойдет ли на пользу пациенту блокада тормозной системы PD-1, например. К сожалению, это, как выяснилось, непросто, и такой прогноз отклика пациента на лечение может оказаться неоднозначным. Перво- наперво, тормоза у клетки — штука динамическая: знание того, что сдерживает иммунную систему сегодня, может не отражать положения дел назавтра. К тому же, многое может поменяться в результате самого лечения: допустим, один тормоз благодаря ингибитору контрольной точки отключается, однако опухоль может и приспособиться — и задействовать другую тормозную систему. Кроме того, иммунные и раковые клетки — невероятно разные, даже у одного и того же пациента. Как иногда говорят, одиночная опухоль — иногда не единственное заболевание, а миллион разных: каждая из миллионов раковых клеток имеет свои особенности. Поиск ценных для прогностики биомаркеров важен, однако эта область исследований по-прежнему юна.

Поиск биомаркеров может, на самом деле, вскоре привести нас к другим задачам. Мало кто оспаривает необходимость заведомого знания, поможет ли раковому пациенту блокада тормозов PD-1, однако невелик скачок от такого использования биомаркеров к применению их для характеристики иммунной системы того или иного человека задолго до того, как та или иная беда стала очевидной. А что если можно было бы проверять состояние иммунной системы подробно — оценивать, например, есть ли у того или иного человека специфические иммунные клетки, которые с заметной вероятностью могут вызвать в старости аутоиммунные болезни: следить за изменениями, скажем, числа регуляторных клеток у человека? А еще можно предсказывать, кому скорее всего пойдет на пользу то или иное лекарство, — это поможет нам и точно оценивать состояние здоровья тех или иных людей, а также прогнозировать, к каким болезнями тот или иной человек наиболее склонен. Генетические исследования и испытания в особенности вызвали немалые споры — из страха, что они приведут к вмешательству в общественный порядок в духе «Дивного нового мира» Хаксли. И все же мы рискуем забрести в него через неожиданный черный ход — через науку об иммунной системе.

Этого может и не случиться, независимо ни от каких государственных инициатив: вероятно, система слишком сложна и не подлежит прогнозированию. Если всмотреться пристальнее, как именно работают тормоза иммунной системы, станет понятно, до чего затейливо это устройство организовано. CTLА-4 тормозит Т-клетки, в частности, сцепляясь с ними и покрывая собой стимулирующие белки других клеток — по сути, маскируя сигналы пожарной тревоги иммунной системы. Но помимо этого CTLA-4 способен захватывать костимулирующие белки одних иммунных клеток и не просто маскировать их, но рвать на части и уничтожать, таким образом вообще зачищая систему от тревожной сигнализации. И это еще не все. Вообще-то, помимо функции тормоза иммунных клеток, CTLA-4 еще и ускоритель — в том смысле, что он умеет разгонять иммунные клетки до больших скоростей перемещения. У этого явления есть по крайней мере два следствия. Первое: CTLA-4 сокращает время соприкосновения между иммунными клетками, что уменьшает их способность взаимодействовать друг с другом и гасит общий иммунный отклик. Второе: подвижные иммунные клетки хуже сцепляются с раковыми и не успевают их убить. Предположительно, блокада CTLA-4 помогает раковым пациентам, останавливая некоторые из перечисленных процессов. Но не исключено, что происходит и еще что-то.

Эллисон применил антитело для блокады рецептора CTLA-4 — чтобы тот перестал работать. Однако антитела, которые производятся самим человеческим телом, не просто блокируют все подряд, к чему прицепились. Антитела — Y-образные белковые молекулы, которые как часть нашей природной иммунной защиты сцепляются с микробами или больными клетками. Двузубая оконечность этой «Y» прилепляется к микробу или больной клетке, а хвостовой конец торчит наружу. У иммунных клеток есть рецепторы, совпадающие с этим «хвостом» антитела, и когда происходит такая стыковка, иммунная клетка активируется на уничтожение или поглощение чего бы то ни было, сцепленного с передним концом антитела. Это означает, что, покуда лечебное антитело Эллисона блокирует рецептор CTLA-4 и не дает ему работать, его хвостовая часть способна — по крайней мере, в принципе — привлекать иммунные клетки, чтобы те попросту уничтожали Т-клетки, с которыми слиплось антитело. Убийство собственных иммунных клеток тела на первый взгляд не кажется полезным для антиопухолевого отклика. Но тут есть важная закавыка.

У Т-регуляторных клеток — клеток-стражей, которые обнаружил Симон Сакагути — о них шла речь в главе 7 — на поверхности очень много CTLA-4. Антитело Эллисона способно, теоретически, сцепляться с Т-регуляторными клетками и помечать их на уничтожение. Это ли происходит в организмах пациентов, неясно. Но если все так и есть, тогда антитела Эллисона, вероятно, снимают тормоза с иммунной системы совсем не так, как Эллисон предполагал: его средство, вероятно, действенно, потому что оно вызывает уничтожение регуляторных Т-клеток.

В целом, нам непонятно до конца, как именно антитела против CTLA-4 помогают пациентам: вполне возможно, что воздействий сразу несколько. В некотором отношении это неважно — важно, что мир спасен. Но в остальном это очень важно — не из чисто научного интереса и не ради удовлетворения любопытства, а потому что глубинное понимание того, как действуют тормоза иммунной системы и как эти лечебные антитела помогают пациентам, может позволить нам подлаживать их устройство, усиливать их действенность, знать, каких именно пациентов лечить, и разрабатывать альтернативные препараты, нацеленные на другие молекулы, вовлеченные в один и тот же процесс.

Желание Эллисона — расширить и закрепить успех ингибиторов контрольных точек — можно воплотить, применяя их не сами по себе, а вместе с другими лекарствами. Комбинация четырех — противоопухолевого антитела, цитокина, вакцины и ингибитора контрольной точки — в экспериментах на мышах показала способность устранять обширные укоренившиеся опухоли, которые никакому другому лечению не поддавались. У каждого из этих средств по отдельности воздействие довольно скромное, а вот вместе они — целительное лекарство. Сочетания разных препаратов почти наверняка будут на пользу раковым пациентам, но главная трудность — нащупать нужное сочетание. Комбинаций бесчисленное множество, любому компоненту нужно подбирать и дозу, и сроки приема, а все это зависит еще и от того, каковы остальные препараты, включенные в тот или иной режим лечения. Возможный подход — делать множество ставок, но даже на малую часть вероятных сочетаний имеющихся лекарств попросту не хватит пациентов. Полагаться на авось нельзя: нам нужна стратегия, а она требует совместной работы многих научных организаций.

Знакомьтесь: Шон Паркер, предприниматель-миллиардер, сооснователь онлайн-сервиса «Нэпстер», где люди делятся музыкой, первый президент «Фейсбука»; Джастин Тимберлейк сыграл Паркера в фильме «Социальная сеть». В 2016 году в свои тридцать шесть этот делец выдал двести пятьдесят миллионов долларов на создание Института Паркера — это совместное предприятие более чем сорока лабораторий из шести американских центров исследования рака, или, по словам самого Паркера, «Манхэттенский проект лечения от рака посредством иммунной системы». Он запустил этот институт вечеринкой в своем доме в Бел-Эйре, Лос-Анджелес, стоимостью во многие миллионы долларов. Среди гостей были Том Хэнкс, Голди Хоун и Шон Пенн, фокусник Дэвид Блейн, комик Джеймз Корден и музыканты «Ред Хот Чили Пепперз», Кэти Перри и Леди Гага. Вся эта кутерьма разогнала антираковую иммунотерапию по всем медийным закоулкам. «Кому ж не понравится громадное вливание наличных? Это чудесная штука, — сказал Том Хэнкс одной съемочной группе. — Шон Паркер привлек шесть организаций и дал им задачу работать вместе — пусть делятся всеми данными о своих раковых исследованиях и иммунотерапии, это перевернет изучение рака и то, как людей от него лечат. Хорошее дело, а?»

Паркер, чье состояние оценивают в три миллиарда долларов, взялся бороться с раком после того, как одна из его ближайших подруг, Лора Зискин, кинопродюсер, среди работ которой — фильмы «Красотка» и «Удивительный Человек-паук», в 2011-м на шестьдесят втором году жизни умерла от рака. Паркер говорит, что хочет взломать рак, как взломал музыку. Для него «взлом» означает «хитрый обходной маневр или хитрый способ нажима на существующую систему, чтобы добиться того, что система, как тебе кажется, сделать не в силах»; иммунотерапия для Паркера — как раз такой взлом. Рак — штука посложнее, чем музыкальная индустрия, но настрой у Паркера похвальный. «У хакеров есть общие ценности, — писал он в „Уолл-Стрит Джорнэл“, — противостояние системе, вера в радикальную прозрачность, нюх на уязвимости в этой самой системе, стремление „взломать“ сложную задачу изящными технологическими и общественными методами, а также чуть ли не религиозная вера в силу данных при решении всех этих задач».

Помимо предоставления средств, Институт Паркера стремится изменить саму организацию раковых исследований. Традиционно ученые из разных раковых центров соревнуются друг с другом за государственное финансирование. Это значит, что у них есть причины утаивать данные по многу месяцев, пока оценивают их заявку на финансовую поддержку. При общественном финансировании от Паркера делиться соображениями сразу стало проще. Интеллектуальная собственность, созданная в любом из шести центров института, тоже открыта для всех в нем, и такой единый массив сведений обеспечивает открытиям жизнь, не зависящую от благосостояния малых начинающих компаний, которые не выживают, или от крупных фармацевтических контор, откладывающих из-за своих подвижных приоритетов эти открытия в долгий ящик. Прибыль, производимая интеллектуальной собственностью, распределяется между отдельными исследователями и всеми вовлеченными раковыми центрами. Отдельный центр вполне способен получить больше денег, сидя на своей интеллектуальной собственности, однако Паркер уговорил эти шесть исследовательских организаций согласиться на распределение, потому что оно увеличивает шансы каждого хоть на какой-то выигрыш.

Блустоун и Эллисон, в прошлом — соперники, ныне трудятся вместе под зонтиком Института Паркера. Возможно, на пользу, что руководители Института уже перебрались за середину жизни и успех уже при них. Творческие ретриты подпитывают обмен идеями, а атмосфера в институте — как в Кремниевой долине: рискуй, переживай провалы сразу, случился провал — проваливайся вперед. Документооборот тоже упрощен. Любой компании, желающей опробовать новое лекарство, нужно лишь подписать одно-единственное соглашение с Институтом Паркера и можно приниматься за работу сразу с шестью научными организациями. Прежде отсрочка длилась месяцами, и с каждым центром нужно было договариваться по отдельности.

Блустоун — первый президент института. Он говорит, что Паркер обеспечил ресурсы, необходимые для того, чтобы пробовать другие подходы, строить песочницу, где люди доверяют друг другу — и делятся соображениями. «Если честно, — говорит он, — мы в разгаре потрясающей революции, биомедицинской революции. Она не очень отличается от революций 1800-х и начала 1900-х в промышленности. У нас больший доступ к знанию, больший доступ к инструментам, а значит — и больший доступ к великим идеям, чем когда бы то ни было в истории биомедицины… Технология иммунной клетки невероятно сложна, но мы накапливаем способности разбираться в ней — и применять ее в борьбе с раком».

Революция, о которой он говорит, предполагает далеко не только ингибиторы контрольных точек: у иммунотерапии уже сотни ветвей. Одна из областей, в которой Институт Паркера намерен совершить прорыв, посвящена проверке, можно ли сочетать разные подходы. Ингибиторы контрольных точек действенны не для всех подряд, в частности, потому, что, возможно, они лучше всего спускают иммунный отклик с тормозов, когда он у человека уже включен, а это значит, что такие ингибиторы на пациентах с различными онкологическими диагнозами, у которых сравнительно немного мутаций, работать будут слабее, поскольку рак таких разновидностей иммунной системе виден хуже. Устранить эту трудность можно комбинацией ингибиторов контрольных точек с другими средствами, которые с гарантией обеспечат пациенту иммунные клетки, способные засекать рак нужной разновидности.

Так как же этого добиться? Вспомним главу 3 — как Стивен Розенберг в 1980-е пытался устранять рак. Он выделил иммунные клетки пациентов, подпитал их активность в лабораторной посуде (с помощью цитокинов) и затем влил их обратно пациентам. Успешные случаи были, но возникали и серьезные неприятности с побочными эффектами. Метод оказался не очень действенным, в частности, потому, что в той порции иммунных клеток, которые выросли в лабораторной чашке, имелись клетки многих разных видов, и лишь малая доля их способна атаковать опухоль. В 2011 году Карл Джун из Университета Пенсильвании применил более изощренный подход — и вылечил пациента от лейкемии.

Как и Розенберг до него, он извлек Т-клетки пациента, но прежде чем закачать обратно пациенту, генетически модифицировал их так, чтобы у них появился новый рецептор, чья задача — инициировать ответ на рак. Этот подход назвали иммунотерапией с использованием Т-клеток с химерными антигенными рецепторами, или CAR-T-клеточной терапией; химерный антигенный рецептор состоит из антитела, сцепляющегося с раковой клеткой, и «хвоста», который активирует Т-клетку на уничтожение раковой. Так Т-клетки пациента перепрограммируются на целевой поиск и уничтожение раковых клеток в организме. Более того, замысел такого новаторского подхода предложили еще в 1989 году — за двадцать лет до того, как он наконец возымел медицинский успех. Все так сильно затянулось, в частности, из-за того, что на разработку успешной процедуры включения дополнительного рецептора в Т-клетки понадобилось много времени. В конце концов Джун использовал безопасный вариант версии ВИЧ, тем самым задействовав естественную способность вируса заражать Т-клетки и вводить копию своих генов в любую клетку, в которую он вторгается.

Джун и его коллеги надеялись, что CAR-T-клеточная терапия сможет послужить на благо раковых пациентов, но о полной ремиссии мечтать не дерзали. Два из первых трех пациентов достигли полной ремиссии. Один, шестидесятипятилетний ученый с хронической лимфоцитарной лейкемией, получил дозу из 14 миллионов генетически модифицированных Т-клеток. Для веб-страницы Университета Пенсильвании он анонимно писал: «Я все еще пытаюсь постичь громадность того, в чем участвую, — и того, что будут означать результаты для бесчисленного множества тех, кто страдает хронической лимфоцитарной лейкемией или другими формами рака. Когда был молодым ученым, я, как, уверен, и многие другие, мечтал совершить открытие, которое будет что-то значить для всего человечества — и никогда не предполагал, что стану частью такого эксперимента».

Оптимальная версия такой терапии — вот что нам сейчас нужно. Проработать предстоит еще множество разных параметров: мы пока не знаем, на какие молекулы опухоли того или иного пациента лучше всего нацеливаться, мы пока не знаем, любая ли раковая клетка имеет одни и те же отличительные черты, мы пока не знаем, как ограничить вероятность того, что здоровые соседние клетки тоже окажутся под ударом и проявятся нежелательные побочные эффекты, и так далее. По крайней мере, в принципе, этот тип лечения может быть применим шире, чем к раковым больным. Например, CAR-T-клетки можно растить и так, чтобы они убивали ту часть иммунных клеток человека, из-за которых возникает аутоиммунная болезнь. Одна из главных неприятностей — ядовитость генетически переоснащенных иммунных клеток. Версия Т-клетки, разработанная Джуном, была сложнее Розенберговой, и все же настанет день, когда работа Джуна, скорее всего, покажется сравнительно топорной.

Джун, Блустоун и другие в Институте Паркера ищут, как соединить метод CAR-T-клеточной терапии с лечением при помощи ингибиторов контрольных точек. Новые технологии, позволяющие генетически видоизменять клетки, дают возможность усовершенствовать одну и ту же иммунную клетку не одним, а сразу несколькими способами. Новая задача — спроектировать те же Т-клетки не только так, чтобы у них имелись рецепторы, опознающие раковые клетки пациента, но и чтобы не было тормозной системы. Есть надежда, что усовершенствованным Т-клеткам удастся бороться в организме дольше. А поскольку подобные Т-клетки можно разработать так, чтобы они распознавали раковые напрямую, ученые рассчитывают, что снятие тормозов с этих клеток окажет меньше побочных эффектов по сравнению с методами лечения, которые спускают иммунную систему с поводка менее прицельно.

Другие методы лечения от рака возникли из не- очевидного. Новые версии талидомида, например, — страшного лекарства, того самого, которое когда-то применяли для облегчения утренних недомоганий у беременных, но приведшего к смерти тысяч младенцев или к рождению их с дефектами конечностей, — тоже могут укреплять способность иммунной системы уничтожать раковые клетки. Талидомид открыли в начале 1954 года как побочный продукт поиска дешевого способа производства антибиотиков. Немецкая фармацевтическая компания «Грюненталь» опробовала новый препарат и так и эдак — искала болезнь, с которой можно было бы побороться, что в итоге привело к применению талидомида как успокоительного и устраняющего утреннее недомогание. Талидомид изуродовал более 10 000 младенцев — они мутировали под действием препарата, который считался лекарством. В 1962 году лекарство запретили по всему миру. Однако через несколько лет стали появляться отдельные случаи, в которых талидомид помогал пациентам с определенными осложнениями проказы. Изучение показало, что у талидомида много разных вариантов действия на человеческий организм, в том числе — и на иммунную систему. Американская компания «Селджин» создала более безопасное производное талидомида, оно теперь продается под торговой маркой «Ревлимид» и помогает по крайней мере от одной разновидности рака — множественной миеломы. Это лекарство держало в живых и моего отца, страдавшего от миеломы, много лет подряд. Исследования в моей лаборатории помогли понять, как именно действует это производное талидомида, что подсказывает новые его версии, еще лучше. Лекарство действует разнообразно, однако, среди прочего, оно понижает порог включения естественных киллеров, чтобы те атаковали раковые клетки.

Сейчас заря революции в здравоохранении. Однако главная беда — бедность. Едва ли не половина всех жизней на планете происходит меньше чем на два доллара в день, а экономика создания и обеспечения пациентов новыми лекарствами — целая трагедия. Наши жалкие попытки разработать вакцину от вируса Эбола со времен его открытия в 1976 году — показательный пример: на вирус едва ли обращали внимание, пока не возникла угроза для стран побогаче. И хотя фармацевтическая промышленность имеет дело с вопросами жизни и смерти, она остается средой предпринимательства, а не благо- творительной деятельностью, и когда нужно определять приоритеты исследований, потенциал финансовой выгоды — критический, если не решающий фактор. Пусть эта книга и посвящена идеям, науке, истории и нашему пути как биологического вида, было бы лукавством — даже обманом — писать о новых лекарствах и не упоминать при этом финансовых преград на нашем пути: нам отчаянно необходимы новые международные организации и разные способы финансировать медицинские исследования и лекарства, у которых главный приоритет — благополучие человечества и прочей жизни на Земле, а не финансовая выгода. Надеюсь, этот дивный новый мир — впереди.

Что же до научных революций, новое знание — это еще не все. Наши дети и внуки рассудят нас не по тому, что нам известно, а по тому, чего мы этим знанием смогли добиться.