9 апреля 1982 года: день, когда наука открыла прионы — белки-убийцы, бросившие вызов «центральной догме» биологии

Веха в истории медицины: идентифицированы прионы
Дата: 9 апреля 1982 года
Место: Сан-Франциско
Кто: Доктор Стэнли Прузинер

9 апреля 1982 года врач из Калифорнийского университета в Сан-Франциско опубликовал в журнале Science статью, показывающую, что инфекционные белки вызывают дегенеративное заболевание нервной системы у овец. Тем самым он преобразил наше понимание того, как передаются некоторые болезни.

Доктор Стэнли Прузинер изучал скрейпи — болезнь, поражающую овец и коз. Долгое время оставалось загадкой, как именно скрейпи передаётся от животного к животному. Его также преследовало воспоминание о пациентке, которая десятью годами ранее быстро скончалась от дегенеративного заболевания мозга — болезни Кройтцфельдта-Якоба (БКЯ). У пациентки не было лихорадки или других признаков активации иммунной системы, равно как и каких-либо свидетельств бактериальной или вирусной инфекции. И всё же Прузинеру сказали, что пациентка была инфицирована «медленным вирусом» — то есть таким, который прогрессирует на более длительных временных масштабах, чем это обычно наблюдается у вирусов.

«В то время я начинал свою ординатуру по неврологии и был глубоко впечатлён болезнью, которая смогла убить мою пациентку за два месяца, разрушив её мозг, в то время как её тело оставалось незатронутым этим процессом», — говорил он в своей речи, произнесённой позже по поводу его открытия.

В 1950-х годах термин «медленный вирус» был введён для описания скрейпи у овец и коз. К 1960-м годам учёные начали применять этот термин к некоторым заболеваниям человека, отметив, что болезнь «куру», которая опустошала племя Форе в Папуа — Новой Гвинее, по-видимому, передавалась, когда члены племени поедали мозг тех, кто ранее умер от этой болезни.

Исследования на шимпанзе в 1960-х годах окончательно показали, что болезнь Кройтцфельдта-Якоба — смертельное, неуклонно прогрессирующее заболевание мозга, которое, казалось, передавалось по наследству, — также может передаваться при скармливании шимпанзе мозговой ткани от поражённых животных. Под микроскопом ткани мозга, поражённые куру, скрейпи или БКЯ, выглядели поразительно похоже, демонстрируя характерный «губчатый» вид. Иными словами, мозговая ткань становилась усеянной дырами, напоминая губку.

Однако оставалась загадка: БКЯ, казалось, передавалась в семьях. Так как же вирусы или бактерии могут быть одновременно и наследственными, и инфекционными?

Прузинер изначально изучал БКЯ, но переключил своё внимание на скрейпи, когда ознакомился с данными команды под руководством Тиквы Альпер, радиобиолога. Альпер обнаружила, что скрейпи может передаваться даже тогда, когда инфицированная ткань облучается ультрафиолетовым светом, который повреждает ДНК.

Итак, Прузинер начал изучать скрейпи на селезёнках и мозгах мышей. Но вскоре он переключился на хомяков, потому что у них симптомы заболевания развивались в течение 70 дней, в отличие от одного-двух лет у мышей. Затем он систематически работал над выделением и идентификацией химической природы «инфекционного агента», вызывающего болезнь.

В конечном итоге он определил белок как виновника.

«Шесть отдельных и различных линий доказательств показывают, что агент скрейпи содержит белок, необходимый для инфекционности», — писал Прузинер в своей основополагающей работе 1982 года. Все они показали, что разрушение белковой структуры прерывает передачу скрейпи. Он также продемонстрировал, что в образцах нет никаких свидетельств присутствия нуклеиновых кислот, таких как ДНК или её родственники. Он предложил название «прион» для описания инфекционного белка, который, как он предположил, мог бы «кодировать собственный биосинтез», добавив, что «эта гипотеза противоречит „центральной догме“ молекулярной биологии».

Предложение Прузинера поначалу не было широко принято. Но в течение следующих 15 лет учёные выяснили структуру белка прионов и показали, что они могут принимать множественные конформации, даже будучи закодированными одной и той же последовательностью ДНК. Исследователи также продемонстрировали, как форма приона сопротивляется деградации и как он может «превращать» здоровые версии белка в патологическую форму.

Последующие работы с семейными случаями БКЯ показали, что определённые гены могут предрасполагать людей к заболеванию и что повреждение ДНК определяет, сколько времени требуется для инкубации болезни.

Прузинер получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине в 1997 году за свою работу над прионами.

Гипотеза Прузинера подтвердилась, когда в начале 2000-х годов в Великобритании разразилась эпидемия коровьего бешенства. Учёные в конечном итоге установили, что люди заражались после употребления говядины от коров, которых кормили мозговой тканью коров, больных губчатой энцефалопатией крупного рогатого скота (ГЭКРС). После употребления мяса коров с ГЭКРС у людей развивается вариант БКЯ, известный как «вариантная БКЯ».

Сегодня, спустя более четырёх десятилетий после публикации Прузинера, изучение прионов продолжает оставаться одной из самых интригующих и сложных областей биомедицины. Открытие инфекционных белков не только объяснило механизмы таких редких заболеваний, как фатальная семейная бессонница и болезнь Герстмана-Штройслера-Шейнкера, но и породило гипотезы о возможной роли прионоподобных механизмов в развитии более распространённых нейродегенеративных патологий, включая болезнь Альцгеймера и Паркинсона. Некоторые учёные полагают, что агрегация неправильно свёрнутых белков в этих заболеваниях может следовать схожему «заразному» принципу, открывая путь для принципиально новых подходов к терапии.

Тем не менее, наследие Прузинера не ограничивается одной лишь наукой. Его борьба за признание прионов стала классическим примером того, как упорство и вера в собственные данные могут сломать даже самые устоявшиеся догмы. «Мне говорили, что я сумасшедший, что мои эксперименты ошибочны, а интерпретации — опасны, — вспоминал позже учёный. — Но природа не заботится о том, что мы считаем невозможным». Сегодня имя Прузинера стоит в одном ряду с именами тех, кто расширил границы человеческого знания, доказав, что информация в живой системе может передаваться не только через ДНК и РНК, но и через белок — молекулу, которую прежде считали лишь пассивным исполнителем генетических команд.