Нобелевская премия по физиологии и медицине — 2025: на страже иммунной системы - Троицкий вариант — Наука

Нобелевская неделя стартовала. Первыми в понедельник, 6 октября, объявили лауреатов премии по физиологии и медицине. Ее получили Мэри Бранков (Mary E. Brunkow), Фред Рамсделл (Fred Ramsdell) и Симон Сакагути (Shimon Sakaguchi) за «фундаментальные открытия в области периферической иммунной толерантности».

Алексей Грачёв, профессор Сколтеха, заведующий лабораторией биологии стромальных клеток опухолей НИИ канцерогенеза НМИЦ онкологии им. Н. Н. Блохина Минздрава России:Лауреаты премии продемонстрировали, как регуляторные T-клетки формируют активный контур отрицательной обратной связи, удерживающий иммунную систему в состоянии динамического равновесия. Это открытие не просто углубило понимание аутоиммунных заболеваний — оно фактически обозначило границы иммунной саморегуляции как универсального принципа. Иммунная система перестала восприниматься как инструмент, реагирующий на угрозу, и стала рассматриваться как самоорганизующаяся экосистема, где защита неразрывно связана с толерантностью. Практические следствия очевидны: от создания иммуномодулирующих подходов при рассеянном склерозе и сахарном диабете до попыток «перепрограммировать» толерантность в онкологии, где подавленный иммунитет не просто бездействует, а становится союзником опухоли.

Ученые идентифицировали клетки — «стражи» нашей иммунной системы. Это регуляторные Т-лимфоциты (Treg), которые управляют функциями лимфоцитов, атакующих враждебные клетки (Т-киллеров), делая так, чтобы они не вредили своим собственным. Эти открытия подстегнули развитие новых методов терапии онкологических и аутоиммунных заболеваний. При этом всю эту сферу нельзя назвать совершенно новой — знания, полученные лауреатами, стали частью учебников по иммунологии, своего рода научной классикой.

Первое ключевое открытие в этом направлении сделал Симон Сакагути (Центр передовых исследований в иммунологии, Университет города Осака, Япония) в 1995 году после более чем десяти лет исследований. Речь идет об иммунной толерантности — способности организма распознавать свои клетки, чтобы атаковать только чужие. Сбой в этом механизме вызывает аутоиммунные заболевания — те, в которых организм начинает «уничтожать сам себя». До Сакагути ученые знали только об одном виде иммунной толерантности — центральной, возникающей в организме в основном в эмбриональной и ранней младенческой стадиях в ключевом для иммунной системы органе — тимусе.

На этой фазе в тимусе происходит отбор Т-лимфоцитов: те, что атакуют клетки собственного организма, отбраковываются, остаются лишь те, что действуют только на «врагов». Сакагути же пошел против сложившихся взглядов и показал, что иммунная система гораздо сложнее, и есть другой тип толерантности — периферический, а также новый тип Т-клеток — регулирующие. В отличие от центрального типа, формирующегося в основном во младенчестве, периферический развивается у человека всю жизнь, а отвечают за него лимфоузлы и селезенка.

Мэри Бранков (Институт системной биологии, Сиэтл, США) и Фред Рэмсделл (Sonoma Biotherapeutics, Сан-Франциско, США) сделали в 2001 году другое ключевое открытие. Они проводили опыты на определенной линии мышей, выведенной с помощью облучения и получившей мутацию, вызывающую аутоиммунные заболевания. Ученые назвали эту породу “scurfy” («облезлые»). Причиной оказалась «поломка» в гене, который они назвали Foxp3. Тогда технологии секвенирования еще не были так развиты, как сейчас, и определить этот ген было всё равно, что найти иголку в стоге сена! Затем ученые обнаружили аналогичный ген у человека. Он вызывает тяжелое автоиммунное заболевание — IPEX-синдром. А через два года Симон Сакагути выяснил, что именно ген Foxp3 управляет развитием Т-регуляторных лимфоцитов, которые и не дают Т-киллерам атаковать клетки своего организма, а также «успокаивает» иммунный ответ после того, как угроза устранена.

Знания о том, как работают регуляторные Т-лимфоциты, открыло новые пути для терапии онкологических и аутоиммунных заболеваний. В онкологии опухолевые клетки как бы «свои», и Treg «оберегают» их от T-киллеров; значит, надо уменьшить этот эффект. При аутоиммунных заболеваниях — напротив, подстегнуть. А помните «цитокиновый шторм» — смертоносный побочный эффект ковида-19 (когда распространение вируса вызывает чрезмерный иммунный ответ организма)? Это тоже связывают с нехваткой или плохой работой Treg, а для лечения нужно повысить их число определенными препаратами.

Очень перспективное направление — терапия на основе генетически модифицированных Treg-клеток пациента, или CAR-Treg-терапия. Это разновидность уже активно применяющейся CAR-T-терапии, в которой модифицируется Т-киллер, адресно уничтожающий, например, опухолевые клетки. Например, их можно изменить так, чтобы они подавляли нежелательный иммунный ответ более избирательно, скажем, защищали бы от иммунного ответа пересаженные донорские органы. Область науки, в которой работы Бранков, Рамсделла и Сакагути могут привести к прорывам в лечении заболеваний, весьма обширна. Это аллергические заболевания, диабет, астма, ревматоидный артрит, рассеянный склероз, нейродегенеративные заболевания… Однако выделение и культивация T-reg-клеток пациента — задача, значительно более сложная, чем в случае «обычных» лимфоцитов. В эту сферу поступают крупные инвестиции, идут клинические испытания, однако до появления широкодоступных лекарств нас отделяют годы, а может, и десятилетия…

P. S. Обычно оргкомитет тут же связывается с лауреатами, чтобы сообщить им о присуждении премии. Но в этот раз один из победителей, Фред Рамсделл, узнал о награждении только день спустя. В октябре он решил устроить себе «цифровой детокс» и ушел с женой в поход по диким местам штата Айова, поэтому организаторы не могли с ним связаться. Только на следующий день жена ученого включила телефон. Услышав новость, она закричала от радости, и Фред в испуге обернулся: он подумал, что жена повстречала медведя, которых в этих краях водится немало… К счастью, это был не медведь, а Нобелевская премия!

НОБЕЛЕВСКАЯ ПРЕМИЯ ПО ФИЗИКЕ — 2025

Следом, 7 октября, были объявлены лауреаты Нобелевской премии по физике. Ими стали Джон Кларк (John Clarke, Калифорнийский университет, США), Мишель Деворе (Michel H. Devoret, Йельский и Калифорнийский университеты, США) и Джон Мартинис (John M. Martinis, Калифорнийский университет, США). Они были награждены за «открытие эффекта квантового механического туннелирования и квантования энергии в электрической цепи на макроскопическом уровне».

НОБЕЛЕВСКАЯ ПРЕМИЯ ПО ХИМИИ — 2025

Лауреатами Нобелевской премии по химии 2025 года стали Сусуму Китагава (Susumu Kitagawa, Университет Киото, Япония), Ричард Робсон (Richard Robson, Мельбурнский университет, Австралия) и Омар Ягхи (Omar M. Yaghi, Калифорнийский университет, США) — «за разработку каркасных металлоорганических структур» (MOF – metal-organic frameworks).Об этом стало известно 8 октября.

Лауреаты создали молекулярные конструкции с большими пространствами, через которые могут проходить газы и другие химические соединения. Как отмечают в Нобелевском комитете, подбирая «строительные блоки» таких каркасов, химики могут заставлять их улавливать и хранить определенные вещества. С их помощью можно добывать воду из воздуха в пустыне, улавливать углекислый газ, удерживать токсичные соединения и катализировать химические реакции».

Победители в остальных номинациях (литература, экономика и премия мира) на момент сдачи этого выпуска еще не объявлены. Подробнее о них — в следующем номере.

Подготовил Владимир Миловидов

За что дали Нобелевскую премию по физике в 2025 году?

Комментируют ученые Институт физики полупроводников им. А. В. Ржанова СО РАН

Работы лауреатов показали, что квантовое туннелирование (проникновение сквозь непреодолимый барьер) может проявляться не только на уровне элементарных частиц, атомов, молекул, но и в виде управляемого макроскопического электрического тока в сверхпроводящей цепи. Также нобелиаты продемонстрировали, что энергия в такой системе квантована — принимает только определенные значения, по аналогии с энергией электрона в атоме. Подобные сверхпроводящие системы легли в основу наиболее развитых сегодня квантовых процессоров от Google, IBM, Microsoft, российских и китайских научных групп.

«Известно, что законы квантовой механики управляют материей на уровне атомов, молекул, элементарных частиц. В 1984 году нобелиаты показали, что можно „разглядеть“ квантовые явления на макроуровне — в системе, которую можно увидеть невооруженным глазом. Ученые взяли сверхпроводящую электрическую цепь, в которой был сделан небольшой разрыв — барьер для движения электронов. Согласно квантовой механике отдельная частица может преодолевать барьер за счет своих волновых свойств, т. е. сквозь барьер проникает то, что называется волновой функцией частицы. В сверхпроводнике электроны объединяются в куперовские пары, и огромное количество этих куперовских пар имеет одну и ту же волновую функцию и движется по сверхпроводнику как единый квантовый объект, таким образом туннелируя сквозь барьер. Это явление — эффект Джозефсона, известно с 1960-х годов

Лауреаты исследовали эффект Джозефсона для миллиардов связанных электронов (куперовских пар) в сверхпроводящей цепи. Они показали, что вся эта макроскопическая система может „перепрыгивать“ из одного состояния в другое — словно единый квантовый объект, проходящий через барьер. Такое поведение обусловлено макроскопической волновой функцией, описывающей этот гигантский коллектив. Она может совершать туннельные переходы из одного состояния в другое.

Кроме того, нобелиаты экспериментально показали, что такая сверхпроводящая система квантована — обладает только определенными энергетическими уровнями, по аналогии с электроном в атоме. Получается, что исследователи сдвинули границу квантового мира в наш макроскопический мир», — пояснил ст. науч. сотр. ИФП СО РАН канд. физ.-мат. наук Алексей Ненашев.

Пресс-служба ИФП СО РАН