Вечная кислота

Они научились управлять кислотой – и спасли мир от эпидемии. За это и получили на днях Нобелевку по медицине.

«Спасибо, доктор, вы вернули нам возможность обниматься!» – пишут Дрю Вайсману совершенно незнакомые люди. Подобные письма начали пачками приносить в его офис в 2021 году: тогда пандемия COVID-19 пошла наконец на убыль – в том числе благодаря открытию доктора Вайсмана и его коллеги Каталин Карико. Именно за него ученые получили на днях Нобелевскую премию по медицине.

Формулировка Нобелевского комитета звучит так: «За открытия в области модификации основ нуклеиновых кислот, позволивших создать эффективные мРНК-вакцины от COVID-19». Упоминание недавней пандемии – в определенном смысле пиар-ход. Оно нагляднее показывает людям, далеким от науки, весомость работы Вайсмана и Карико. Но на самом деле создание вакцины от COVID-19 – лишь частный случай.

Уже сейчас на основе их открытия разрабатывают вакцины от генетических, аутоиммунных и онкологических заболеваний. И если опыты увенчаются успехом, то вакцинация от рака или рассеянного склероза может стать такой же обыденностью, как прививка против гриппа.

Самого Дрю Вайсмана в медицину тоже привело серьезное заболевание. Он родился в 1959 году в небольшом американском городке Лексингтон в штате Массачусетс, и в раннем детстве у него обнаружили диабет первого типа. «Мне было всего пять лет, когда врачи объявили диагноз, – вспоминает Вайсман. – Я несколько раз в день сдавал анализы мочи, мне постоянно делали уколы инсулина. Конечно, меня все это очень утомляло».

Так маленький Дрю решил стать врачом и изобрести волшебную пилюлю от всех болезней. Подобные мечты в детстве возникают у многих. Однако Дрю, в отличие от большинства сверстников, последовательно шел к ее воплощению. По словам родных, для этого у него было все: внимательность, усидчивость, трудолюбие. «Он будто бы сразу родился сорокалетним», – говорит о Дрю его младшая сестра. По ее воспоминаниям, когда они в детстве устраивали семейные сплавы по реке, всю подготовку брал на себя именно Дрю.

В 1977 году Вайсман поступил в Университет Брандейса и всего за четыре года окончил его со степенью магистра, а не бакалавра. По воспоминаниям однокурсников, он заметно выделялся на их фоне: «Мы тоже работали много, но он все равно ухитрялся трудиться на порядок больше нас». Но Вайсман не был типичным «ботаником» – он просто делал все вовремя и в последние день-два перед экзаменом, когда остальные корпели над конспектами, он отдыхал на теннисном корте. Даже на выпускном Вайсман сумел отличиться: приехал на церемонию на мопеде прямо в мантии и шапочке.

Степень доктора медицины Вайсман получил в Бостонском университете: там он специализировался на микробиологии и иммунологии. После ординатуры он четыре года проработал с Энтони Фаучи – одним из ведущих иммунологов и медицинским советником семи президентов США. Фаучи пытался разработать вакцину от ВИЧ, и Вайсман присоединился к этим исследованиям.

Примерно в то же время он познакомился с профессором Харви Фридманом, возглавлявшим подразделение инфекционных заболеваний в медицинской школе Пенсильванского университета. Тот также занимался вакцинами и предложил Вайсману поработать вместе. Он же замолвил за коллегу немало лестных слов перед начальством. В 1997 году Дрю Вайсман возглавил лабораторию по изучению РНК, открытую в Пенсильванском университете специально под его исследования.

Вайсман был известен среди коллег тем, что не пропускал ни одной публикации в профильных медицинских и научных журналах. Поэтому его нередко видели у ксерокса, где он копировал нужные статьи. Вскоре у него обнаружилась конкурентка – его коллега из другого отдела Каталин Карико. Эта конкуренция за ксерокс быстро переросла в научное сотрудничество. И Вайсман, и Карико изучали возможности РНК для создания вакцин.

Как известно, вакцины призваны вызывать иммунный ответ организма с помощью антигенов – чужеродных для организма элементов. Изначально антигены рассматривались исключительно внешние – это были мертвые или ослабленные вирусы. Но вводить живой вирус слишком опасно, а мертвый не вызывает иммунный ответ достаточной силы. И примерно полвека назад ученые задумались: а что если для тренировки иммунной системы не привносить чужеродный элемент извне, а производить его прямо в организме? Вреда от этого вроде как не будет, ведь это не вирус, а имитация. Зато иммунная система объявит тревогу, уничтожит подозрительную клетку, а заодно запомнит на будущее. Так и появились идеи вакцин, которые могли бы доставить макромолекулы – ДНК или РНК – до клетки и «заставить» ее производить не свой белок, а чужеродный: например, безобидный для организма фрагмент вируса.

Вообще, если схематично представить клетку как фабрику по производству белка, то ДНК – это архив, где хранится вся производственная информация. Но когда нужно произвести белок, в дело включается РНК. Из «архива» делается выписка: нужные данные «переписываются» с фрагмента ДНК на особую разновидность РНК – матричную, или информационную (мРНК). Так создается своего рода матрица, по которой на «конвейере» – рибосомах – выпускается нужная белковая «деталь».

В плане вакцин все надежды изначально возлагались на ДНК как на что-то всеобъемлющее. Но вскоре выяснилось, что шутки с ДНК плохи: изменения в «генеральном плане» предприятия могли привести к необратимым мутациям. А вот с РНК такой опасности не было – даже если «служебная инструкция» повреждалась, организм просто «выбрасывал» ее.

И тем не менее, когда в 1998 году Вайсман и Карико объединились в научный тандем, их исследования не получали никакой поддержки со стороны. Тогда все гранты уходили на создание ДНК-вакцин: Карико смеялась, что у нее накопился целый ящик с отвергнутыми заявками на финансирование. «Мы работали без какой-то дополнительной помощи и даже без особых возможностей для публикаций», – вторит ей Вайсман.

В совместных опытах поначалу тоже не все ладилось. Так как очень многие вирусы в основе своей содержат именно РНК, то организм на каждую чужеродную РНК реагирует очень бурно – и тут же пытается ее уничтожить. Это и случалось раз за разом у ученых: при попытке ввести «терапевтическую» мРНК иммунная система давала агрессивный ответ. Возникало обширное воспаление, и носитель информации уничтожался до того, как успевал что-либо сделать.

Однако Вайсман и Карико в конце концов нашли решение: они изменили часть кода мРНК. В результате организм не воспринимал макромолекулу как опасный чужеродный объект – мРНК благополучно добиралась до клетки и добивалась, чтобы та производила чужеродный белок.

Это открытие было совершено в 2005 году. Вайсман был уверен, что они совершили прорыв. Но ведущие научные журналы как один отказывались публиковать результаты их исследований. В конце концов статью согласился взять профильный журнал Immunity. «Незадолго до выхода номера я сказал Кати, что наши телефоны скоро будут разрываться от звонков, – вспоминал Вайсман. – Но номер вышел, а никто и не собирался звонить. Мы годами смотрели в телефоны, но звонков так и не было».

«Если бы не пандемия, наших имен, возможно, так никто бы и не узнал», – говорила Карико. Справедливости ради стоит сказать, что научное сообщество все же обратило внимание на их открытие чуть раньше – в 2015 году. Именно тогда был найден способ безопасно доставлять модифицированную мРНК в организм – главную роль в этом сыграл коллега Карико Роберт Лангер. Все трое за это достижение получили в 2021 году премию фонда BBVA «Рубежи знаний». Без этого шага не получилось бы так быстро разработать вакцину на основе мРНК против COVID-19.

Но, как уже было сказано, коронавирус – лишь частный случай. С ним вполне успешно справились и другие типы вакцин, в том числе векторный российский «Спутник V». Главное – открывшаяся возможность быстро создавать вакцины против многих заболеваний, в том числе пока неизлечимых.

Сейчас Вайсман и Карико обласканы наградами – вплоть до Нобелевской премии. Их лаборатория получила солидное финансирование. Оба наперебой получают приглашения прочитать лекции или выступить на конференции. «Чтобы прочитать статьи, где упоминаются наши имена, не хватит никакого времени», – говорит Карико. По словам Вайсмана, фармацевтические компании и биотехнологические стартапы засыпают их предложениями разработать для них те или иные вакцины на основе модифицированной мРНК.

Иногда его спрашивают, не просыпается ли в нем в такие моменты досада. Не хочется ли ему спросить: «Где вы были все эти десятилетия?» На это Вайсман неизменно отвечает: «Нет, я не мстительный человек. Гораздо больше меня печалят мифы и стереотипы вокруг вакцин. Безопасность мРНК-вакцин доказана миллиардами людей, они не вызывают ни аутизм, ни бесплодие, тогда как отказ от вакцинации может привести к очень серьезным последствиям. Вот что я пытаюсь объяснить людям, которые нервничают и боятся делать прививку».