Начало >> Статьи >> Архивы >> Тело и антитело

Рождение теории самости - Тело и антитело

Оглавление
Тело и антитело
Предисловие
Определение науки о самости
Как важно знать, кто вы
Миксина и минога
Наши общие защитные механизмы
Механизм иммунной системы
Иммуноглобулины
Антитела
Лимфоциты
Реакция на антиген
На заре иммунологии
Рождение теории самости
Первые шаги современной иммунологии
Развитие науки
Значение иммунологии
Борьба против рака
Иммунология и воспроизводство
Промахи иммунитета
Аутоиммунитет
Неудачи иммунологии - простуда
Неудачи иммунологии - интерферон
Неудачи иммунологии - малярия
Будущее иммунологии
Иммунология и старение
Феномен усиления и толерантность
Рак, предупреждение беременности, пересадки

Глава 5
Рождение теории самости
Иммунология как наука достигла поворотного пункта в 1945—1950 годы. Именно в этот период она перестала быть только технологией профилактической медицины и превратилась в важную научную дисциплину: ее гипотезы поддавались опытной проверке, а суть прикладных областей заключалась не только в предупреждении инфекционных заболеваний. Теоретические основы иммунологии открыли путь к хирургии пересадок, к новым представлениям о раке и возможных способах лечения опухолей, к новым средствам против аллергии, а также к спасительным методам предупреждения таких явлений, как рождение «резусных детей».
Этот удивительный расцвет новой науки во многом объяснялся отказом от устаревшей технологии, по крайней мере в том, что касалось теории. В годы войны иммунологи активно действовали. Покинув лаборатории и клиники, они занимались неотложными медицинскими проблемами, которые возникли перед лицом мировой катастрофы: эпидемиями в армии и среди широких масс населения, подготовкой защиты против возможных эпидемий гриппа (опасались, что грипп обрушится на весь мир так же, как после первой мировой войны, когда эпидемии испанки унесли больше людей, чем все сражения на фронтах).

К концу войны в США была получена убитая вакцина против гриппа, которая оказалась достаточно эффективной, в связи с чем от попыток получить живые вакцины практически отказались. В Англии вскоре после войны началась борьба с обычной простудой. Казалось, на долю иммунологов остались лишь полиомиелит и детские болезни вроде кори и коклюша.
Еще более угнетающе на иммунологов подействовало открытие антибиотиков. В начале 40-х годов впервые был произведен пенициллин в широких масштабах. Вскоре после войны появилась масса антибиотиков «широкого спектра», которые оказывали такое же или более сильное действие, чем пенициллин. В те дни мы еще не сознавали, насколько распространенным окажется повышение бактериальной сопротивляемости антибиотикам, и поэтому казалось, что проблема инфекционных заболеваний решена. На долю иммунологов почти ничего не оставалось, а то, что осталось, не очень вдохновляло умы. По признанию Джона Хэмфри, «с появлением антибиотиков старая иммунология почти что умерла». Сам он согласился заведовать небольшим иммунологическим отделением только потому, что был, выражаясь его же словами, «научным оппортунистом» и предполагал, что существуют какие-то пути раскрытия ведущего иммунного механизма, которого другие почти не замечали.
В то время ученые сосредоточили интерес на совсем других областях биологической науки. Биохимия и детальные генетические исследования на бактериях заложили фундамент молекулярной биологии. Началось возведение самого здания. В ходе работ Уотсон и Крик выяснили структуру ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты), генетического материала всех живых организмов. В сознание людей начало внедряться представление о жизни как о доступной пониманию физико-химической системе (это представление мы попытались изложить в вводных главах нашей книги, говоря о борьбе соперничающих спиральных молекул).

Однако по крайней мере в одном отношении иммунология причастна к рождению той огромной волны энтузиазма и открытий в биологии, которая знаменует собой самые значительные достижения в науке за последние двадцать лет. Она обеспечила переход от отдельных чисто иммунологических исследований по изменению болезнетворных организмов к осознанию того факта, что на этих организмах в сравнительно простых, доступных в то время лабораторных условиях можно изучать подлинные механизмы генетики и наследственности. Из работ бактериальных генетиков выросло обобщенное представление о генетических механизмах. Однако можно почти с уверенностью сказать, что современные теории иммунологов не могли появиться раньше, чем молекулярная биология обеспечила систему для понимания химической основы наследственности и установила, что макромолекулы работают в какой-то степени благодаря своей трехмерной структуре.
В тех областях, где ныне смыкаются, взаимодействуют и взаимообогащаются бактериальная генетика, молекулярная биология, биохимия и иммунология, работало немало выдающихся ученых. Но самой яркой звездой, человеком, жизнь которого как бы соединяет все эти области, является австралийский ученый Макферлан Бэрнет, чье имя уже не раз встречалось в этой книге. Можно с полным основанием утверждать, что именно он одним из первых открыл возможность изучения бактериальной генетики; за участие в открытии иммунологической толерантности Бэрнет был удостоен Нобелевской премии. Сейчас его теория селекции клонов как основы иммунного механизма, по-видимому, торжествует, хотя по сравнению с первоначальным вариантом ее детали изменились.
Подробности зарождения бактериальной генетики едва ли имеют большое значение для рассказа об иммунологии — лишь в той мере, в какой они касаются личности самого Бэрнета; впрочем, и в его жизни эта тема не занимает значительного места. В начале 20-х годов, будучи молодым врачом и занимаясь клинической бактериологией в Мельбурнской больнице, Макферлан Бэрнет прочитал об открытии бактериофагов французским ученым д’Эррелем (1917), работавшим в Пастеровском институте. Бактериофаги, которых теперь чаще называют просто «фагами», —это, в сущности, вирусы, инфицирующие бактерии. Поскольку они очень малы и просты по сравнению с любыми живыми клеточными системами, раскрыть их тайны относительно нетрудно, и в последние пять лет фаги широко использовались для расшифровки генетического кода. В обязанности Бэрнета входило выполнение лабораторных анализов мочи: как и полагается, он разбрызгивал небольшие ее количества на чашке с агаром, а затем помещал чашку в тепло. На другой день всюду, куда попали капли мочи, отчетливо наблюдался рост бактерий; распознать организм, вызвавший у пациента пиелит, было делом простой техники.

Но гораздо интереснее было другое: на культуре имелись две обширные, очень типичные прогалины, образованные бактериофагами. Выделить фаги из одного такого пятна не составляло труда, однако важно не это. Меня поразило, что пятна бактериофагов (то есть пустые места на культуре, где рост бактерий приостановлен вирусами), очевидно, время от времени наблюдались в бактериальных культурах с тех пор, как Кох впервые разработал желеобразную среду для выращивания бактерий. Видимо, никто не придавал значения этим прогалинам и не разглядел, что феномен срочно нуждается в исследовании — ведь даже опытный ученый не сразу схватывает смысл неожиданного явления. В биологии же постоянно происходят незначительные отклонения от ожидаемого. Большинство из них не играет никакой роли, и потому изучать их все подряд было бы бессмысленной тратой времени. Но среди них могут оказаться и ключевые, служащие толчком к открытию. После того как открытие сделано, это очевидно всем, но первоклассного ученого именно то и отличает, что он умеет правильно решить, каким ключом воспользоваться, а какой отбросить за явной непригодностью 1 .

Так почти полвека спустя Бэрнет описывал событие, которое произошло в 1923 году и во многом определило направление его научных поисков.
По мнению д’Эрелля, существовал всего один тип бактериофагов. Бэрнет догадывался, что их много. Он стал собирать образцы, где только мог,— от пациентов, из лабораторных культур, а также из помета домашнего скота и птицы. С помощью иммунологических методов он показал, что эти типы, несомненно, различны: так, он вводил кролику фаги X, против которых в организме животного вырабатывались антитела (по тогдашней терминологии — антисыворотка); последние убивали фагов X на лабораторной чашке, в то время как другие фаги оставались невредимыми.

Их обозначали как фаги Y, а затем, повторяя всю операцию, отделяли от них фаги Z, и так далее, пока не удалось распознать по меньшей мере десяток различных групп фагов. Около двадцати лет своей научной карьеры Бэрнет посвятил бактериофагам, но пик его исследований приходится на начало 30-х годов, когда он изучал тип фагов, поражающих бактерии мышиного тифа. Никакими методами не удавалось излечить лабораторный штамм тифозных бактерий от этой болезни: в них сохранялись следы фагов. Однако, когда бактериальные клетки разбивались другим типом фагов, которые специально вводились с этой целью, следов постоянно воспроизводившегося фага не отмечалось. Это навело Бэрнета на мысль, что инфекционные фаги каким-то образом комбинируются с генетическим материалом бактерий и размножаются параллельно с бактериями до тех пор, пока какой-либо фактор внешней среды не изменит положения. После этого фаги внезапно начинают размножаться в ином темпе, чем бактерии, и в итоге становятся настоящими паразитами в клетках-хозяевах, что внешне выглядит как инфекционное заболевание.
В 1963 году Гунтер Стент писал, что работы Бэрнета, а также венгерского биохимика Шлезингера в начале 30-х годов «предвосхитили взлет бактериальной генетики и молекулярной биологии — дисциплин, которым лишь четверть века спустя было суждено достигнуть апогея... В 1936 году безвременная смерть Шлезингера прервала его работу, а Бэрнет, оставив бактериофаги, сосредоточил свое внимание на вирусах животных. Поскольку никто из коллег или учеников не продолжил их подлинно новаторских опытов с бактериальными вирусами, современная история этих исследований начинается только с 1938 года, когда Макс Дэлбрюк возобновил работу в данной области». Впрочем, и Бэрнет сохранил к ней известный теоретический интерес, предсказав в 1944 году, что «изучение генетики микроорганизмов покажет, что механизмы наследственности бактерий поддаются точной количественной оценке и могут дать сведения величайшей важности для истолкования эволюции органической жизни». И он оказался прав. И хотя он не входил в состав ученых, которым впервые удалось выделить вирус гриппа, заразив этой болезнью хомяков, но был достаточно к ним близок. Недаром один из них с гордостью сообщил ему: «Хомяки чихают!» Возвратившись в Мельбурн, Бэрнет сосредоточил свое внимание на изучении гриппа. И на сей раз детали его работы не имеют прямого отношения к развитию иммунологических теорий, однако разработанные им приемы оказали на них большое влияние.
Главным техническим достижением Бэрнета была разработка методов культуры эмбрионов цыплят. Развив открытие американского ученого Гудпэйстера, он научился выращивать вирусы в куриных яйцах. В 1935 году, во время эпидемии, Бэрнет получил вирусы гриппа от медсестер Мельбурнской больницы, выделил их, введя хомякам, а затем ввел капли инфицированной жидкости под скорлупу на зародышевые оболочки цыплят, развивавшихся внутри яйца. Понадобилось примерно двадцать переносов из одного яйца в другое, прежде чем по пятнам и утолщенным бляшкам на оболочках можно было судить о том, что вирус приспособился к новой среде. С увеличением переносов пятен становилось больше. Итак, Бэрнет добился успеха: он заставил хотя бы один штамм вирусов человеческого гриппа расти на оболочке зародыша цыпленка. Тем самым он получил возможность с помощью этого метода изучать и подсчитывать количество антител в организме человека. Начинание Бэрнета подхватили ученые других стран. Дальнейшие открытия частично принадлежат самому Бэрнету, частично — другим исследователям. К концу второй мировой войны, когда Бэрнет пытался создать живую ослабленную противогриппозную вакцину, было установлено, что, приспосабливаясь к росту на оболочке яйца, вирус гриппа одновременно становится более вирулентным для цыплят. Кроме того, оказалось, что его можно также выращивать в самом зародыше цыпленка, а также в амниотической (околоплодной) жидкости, окружающей эмбрион.
Вирус, взятый непосредственно от человека, также способен расти в амниотической жидкости, но в аллантоидной жидкости — внешней «водной оболочке» яйца — он развиваться не будет, если до этого в течение двухтрех дней не размножался в амниотической жидкости — внутренней «водной оболочке». С помощью этих приемов и иммунологического типирования вирусов, выращенных таким путем, удалось выяснить, что чума свиней и птиц вызывается теми же вирусами, что и грипп у человека. Более того, как оказалось, и сам грипп вызывается по меньшей мере двумя большими группами вирусов, так называемыми группами А и В, различными в антигенном отношении. Следовательно, для изготовления вакцины, которая смогла бы защитить людей от гриппа, требовалось использовать ослабленные вирусы обеих групп.
К этому времени (речь идет о 1945 годе) Бэрнет получил мировое признание как один из авторитетнейших ученых в области вирусологии и иммунологии. Ему предлагали различные посты как в США, так и в Англии, он был награжден медалями в обеих странах. Но, будучи патриотом, он предпочел возглавить Научно-исследовательский медицинский институт имени Уолтера и Элизы Холл в Мельбурне, где проводились его основные исследования. Рассказывая о том, как он отклонил предложение Гарвардского университета, Бэрнет пишет:

Быть может, кому-нибудь это покажется странным, но я испытываю глубокую привязанность к Австралии. Мне всегда претило высокомерное отношение англичан к жителям колоний, которое было столь явным в довоенные годы и не совсем исчезло даже сейчас. Я был необычайно щедро вознагражден академическими кругами Англии и США, но я — австралиец, и во всей моей работе был дополнительный стимул, который можно выразить пословицей: «И мы не лыком шиты» 2 .

Позже эта позиция стала важным элементом всей деятельности Бэрнета. Он использовал свое огромное влияние для того, чтобы стимулировать развитие научных исследований соотечественников, и теперь Австралию можно с уверенностью назвать самой развитой в научном отношении страной южного полушария.
Но наряду со стимулом «научного патриотизма» существовали и другие причины, позволившие его воображению совершать скачки, которые мы называем открытиями. Как пишет сам Бэрнет, вспоминая юность, проведенную в начале века в провинциальных городках штата Виктория, где его отец работал банковским служащим, «по природе своей я — эколог, натуралист, буквоед, охотник за мелочами, мимо которых проходят другие». В его семье не было ученых, как, впрочем, не было их и в других семьях, живших в сельских районах Австралии семь десятков лет назад. Он был просто умным мальчиком, не обнаруживавшим никаких определенных склонностей. Но вместе с большой долей шотландской крови его семья унаследовала шотландские традиции и веру в образование. Вот почему, окончив местные школы, Бэрнет поступил в колледж, а затем в Мельбурнский университет, намереваясь стать врачом. По его собственному признанию, он рос застенчивым и нелюдимым, а его всепоглощающей страстью было коллекционирование жуков, развившееся до уровня полупрофессионального занятия. Так постепенно складывалась личность этого ученого, отличительную черту которого составляет привычка соотносить интересующие его явления с общим ходом эволюции. Трудно сказать, чем это объясняется: духовным ли одиночеством мальчика, или его близостью к природе, или же, наконец, прилежным изучением жуков. Как бы то ни было, в итоге он попытался найти эволюционную перспективу, в которую можно было бы поместить жуков, бактериофагов, вирусов или заинтересовавшие его антитела.
В 1968 году, ко времени нашей кратковременной встречи в Лондоне, Бэрнет удалился от академической и экспериментальной работы и возглавил Фонд Содружества наций, финансирующий ценные научно-технические программы.
Бэрнет считает, что толчком к размышлениям, которые в итоге привели его к открытию иммунологической толерантности, послужила книга «Биологические аспекты инфекционных заболеваний». Он взялся за нее в 1937 году, а опубликовал в 1940 году. В ней Бэрнет пытался «рассмотреть процесс в целом с последовательно экологической и эволюционной точек зрения». Начинается книга с вопроса: «Что произошло, когда первозданная амеба впервые обнаружила, что может жить, заглатывая и переваривая более мелкие микроорганизмы, такие же одноклеточные, как и она сама?» Каким-то образом, размышлял ученый, один организм должен химически разлагать другой, не нанося ущерба самому себе. А это, по- видимому, привело к необходимости какого-то химического определения «своего» и «несвоего». (Мы уже знаем, что первые немецкие иммунологи, в частности Лёб, задумывались над этой проблемой тридцатью годами раньше Бэрнета.)
В конце 30-х годов ученые уже не сомневались в том, что образование антител составляет суть иммунной реакции, хотя и не могли подкрепить свои догадки сколько-нибудь удовлетворительной теорией. Как раз в те годы только что была побеждена дифтерия, систематически убивавшая тысячи детей, и исследователи задумались над реакцией Шика. Заключалась она в следующем. Ребенку вводили подкожно очень малое количество дифтерийного токсина. Если ребенок уже перенес дифтерию в слабой форме, то его организм подвергся действию определенного количества токсина, выработанного дифтерийными бациллами (а при дифтерии именно токсин наносит вред человеческому организму). У такого ребенка выработались антитела против токсина — антитоксин, и в этом случае реакция Шика не вызовет внешних симптомов, ибо токсин нейтрализуется антитоксином. У ребенка же, не иммунизированного против дифтерийного токсина естественным путем, в месте инъекции появится красный воспаленный волдырь: значит, ему необходима вакцинация против дифтерии.
В ходе исследований ученые установили, что антитела вырабатываются не только против организмов, но и против токсинов, клеток (эритроциты барана) и веществ (белок яйца). Далее стало известно, что антитоксин — это белковая молекула из общего класса глобулинов, обычно находящихся в крови; предполагалось также, что все антитела в свою очередь являются глобулинами, иначе говоря, белковыми молекулами. Кроме того, ученые выяснили, что антитоксин действует путем прочного соединения с токсином: обволакивая токсин, он добивается его нейтрализации и делает его поверхность «своей» для остальной части организма.
На этом основании ученые могли сделать вывод о том, что благодаря полному взаимосочетанию двух молекул антитело взаимодействует с антигеном, как ключ с замком. Поскольку в те времена было невозможно до инфекции или иммунизации обнаружить присутствие в организме антител против дифтерийных токсинов и поскольку после иммунизации антитоксин появлялся в больших количествах, оставалось предположить, как это и сделал Бэрнет в 1937 году, что антиген (токсин) представляет собой своего рода модель, а организм вырабатывает защитный антитоксин (антитело), соответствующий токсину, как ключ замку. Переводя все сказанное на язык современной науки, Бэрнет принял «инструктивную» теорию, суть которой заключается в следующем: своим проникновением и физическим присутствием антиген «инструктирует» организм относительно структуры антител, которые тот должен выработать для нейтрализации этого антигена.
В своей книге Бэрнет высказал две весьма важные идеи. Во-первых, он предположил, что «инструктирование» происходит на клеточном уровне. Иными словами, поступающий антиген сообщает о своей структуре клеткам, ответственным за производство антител, а не самим молекулам антител. Во-вторых (и это предположение особенно важно, поскольку оно имело большое значение для будущего), он впервые ввел понятие о способности клеток, вырабатывающих антитела, производить дочерние клетки, которые в свою очередь вырабатывают такие же антитела, как и родительские клетки.
В своей автобиографической книге «Меняющиеся стереотипы», на которую мы неоднократно ссылались, Бэрнет признается, насколько в те годы он был далек от того, что ныне и мы и он считаем истиной: «Я предположил, что антитела производятся макрофагами, фагоцитарными клетками, находящимися в селезенке и лимфатических узлах. Лимфоциты, играющие такую важную роль в любой современной теории, представлялись просто клетками „с неясной функцией”».
Так продолжалось около десяти лет. Иммунологи наряду с другими учеными принимали активное участие в военных усилиях своих стран. В ходе проводившихся исследований были получены весьма ценные научные данные об иммунных феноменах и производстве антител: во многом это был побочный результат разработки вакцин для армии. «Инструктивная» теория производства антител выдержала теоретическую проверку и получила поддержку таких выдающихся авторитетов, как Лайнус Полинг, блистательный химик, лауреат Нобелевской премии. «В результате иммунологических исследований совершенно безотносительно к их практической значимости накопилось достаточно упорядоченных и согласующихся между собой данных, что побуждало химиков, биохимиков, генетиков и других ученых попробовать в этой области собственные методы». Эти слова взяты нами из учебника «Иммунология для изучающих медицину», принадлежащего перу Хэмфри и Уайта. «Пришло время,— продолжают авторы,— свести эти факты в некую общую теорию. Любая гипотеза должна была объяснить не только, как и почему введение инородного антигенного материала вызывает иммунную реакцию, но и чем объясняется отсутствие реакции на составные части собственного организма животного, которые для других особей были бы действенными антигенами» 3 .
В 1946—1949 годах стали известны три ряда интересных фактов. Во-первых, Оуэн открыл, что в кровотоке телят-близнецов, даже не идентичных, имеются красные клетки, генетически принадлежащие обеим особям. Это объясняется особенностью плаценты у коров: в редких случаях развития телят-близнецов оба получают кровь через единственную сросшуюся плаценту. Таким образом, их кровотоки до рождения могут смешиваться. Оуэн показал, что у неидентичных телят-близнецов клетки красной крови одного можно будет в течение всей жизни обнаружить у другого, и наоборот. В то же время у телят-неблизнецов при введении клеток красной крови от одной особи к другой у последней неизменно вырабатываются антитела, которые разрушают клетки красной крови от первой особи. Иными словами, телята-близнецы взаимно толерантны по линии клеток красной крови. Таково было одно направление исследований.
Другое направление было стимулировано исследованием самого Бэрнета — выращиванием вирусов гриппа в зародышах цыплят. Как было установлено, взрослые куры заражаются гриппом, при этом у них вырабатываются антитела против вирусов. Цыплята же, вылупившиеся из яиц, в аллантоидной жидкости которых выращивались вирусы гриппа (а их в аллантоидной полости насчитывались миллионы), росли и развивались, не производя антител против гриппа. Для проверки Бэрнет использовал другие антигены, в частности эритроциты барана, и вновь обнаружил, что у цыплят не вырабатываются антитела против антигена, вводившегося в зародыш. Итак, было установлено, что существует период роста, во время которого антитела формироваться не могут.
Наконец, ученые располагали данными о болезни лабораторных мышей, называемой лимфоцитарным хориоменингитом (ЛХМ). В 1937 году ею серьезно заболел Р. Шоуп, ученый, известный своим вкладом в развитие вирусной теории рака. Как оказалось, мыши, зараженные вирусом ЛХМ до рождения, прекрасно живут и не реагируют на вирусы, несмотря на их постоянное присутствие и размножение в клетках организма. Стоило, однако, перенести кровь зараженной особи в мозг другой мыши того же генотипа, но не зараженной до рождения, как мышь-реципиент умирала от ЛХМ.
В 1949 году Бэрнет совместно с другим мельбурнским ученым Фрэнком Феннером опубликовал монографию о производстве антител, где говорилось, что толерантность к данному антигену можно вызвать искусственно, путем введения антигена животному до рождения. За эту теорию Бэрнет вместе с Медаваром в 1960 году был удостоен Нобелевской премии. Судьба, однако, не удержалась, чтобы не поиронизировать над обоими учеными. Самому Бэрнету не удалось экспериментально доказать свою гипотезу — это сделал, Медавар. Но Бэрнет совершенно справедливо отмечал, что его предположение об искусственно вызванной иммунологической толерантности было лишь вехой на пути к гораздо более важной теории — теории селекции клонов как основы иммунной реакции, между тем как за эту теорию Нобелевской премии ему не дали!
Разумеется, Бэрнет пытался экспериментально вызвать искусственную толерантность, но потерпел неудачу. Попробуем разобраться — почему. Ученый вводил зародышам цыплят дозы вирусов гриппа. Он проделывал это на протяжении многих лет и знал, что подопытные цыплята нормально растут без антител против вирусов. Но это не была толерантность: когда он ввел этим же цыплятам, только выросшим, вирусы гриппа, антитела стали вырабатываться у них самым обычным образом. При использовании других антигенов получались сходные результаты. Они были опубликованы. Дело же заключается в том, что для создания толерантности недостаточно ввести в зародыш антигены до приобретения им способности к выработке антител: чтобы толерантность сохранилась у взрослого животного, необходимо их постоянное присутствие в организме реципиента. Образно говоря, чтобы быть действенным, обман должен быть постоянным.
Так сложилось, что Медавар работал с кожными трансплантатами. В этом случае, естественно, антигены донорских клеток трансплантата постоянно присутствуют в системе реципиента и тем самым поддерживают «обман», впрочем, об этом подробнее мы поговорим в следующей главе.
Сейчас же необходимо ввести в наш рассказ еще два элемента. Дальнейшие исследования показали, что толерантность к инородным антигенам можно навести не только инъекцией до рождения. Например, у взрослых животных она может быть вызвана гигантскими дозами антигена, которые, как полагали, подавляют защитные механизмы, причем эту толерантность можно поддерживать повторными введениями антигена.
Второй элемент возвращает нас к представлениям о «своем» и «несвоем». Толерантность, искусственно наведенная инъекцией до рождения, по сути дела, состоит в следующем: организм заставляют принять инородный антиген как «свой», вводя его до того, как полностью вступит в действие система «самораспоз- навания». Пока антиген остается в системе, организм продолжает рассматривать его как свой, поскольку его «приучили» к этому на активной стадии процесса обучения. Мы не знаем, что это за процесс, но, очевидно, благодаря ему организм учится не нападать на те составные части, которые присутствуют в нем в это время. Не исключено, что по своей природе такое «обучение» сходно с процессом подавления, который, по предположениям, вызывает толерантность у взрослой особи: антигенов так много, что все лимфоциты, несущие соответствующие антитела, «брошены в бой». Подобным же образом лимфоциты, возникающие в самом начале процесса обучения и несущие антитела против собственных антигенов организма, как видно, «пускаются в расход» огромными количествами этих антигенов.
Эти два замечания иллюстрируют всю важность гипотезы Бэрнета, хотя то, к чему она привела, оказалось еще важнее. Сошлемся, на учебник:

Хотя механизм все еще не вполне ясен и, вероятно, не так прост, как первоначально представляли Бэрнет и Феннер, правильность их предсказания позволила не только открыть в иммунологии новую главу величайшей потенциальной важности, но и указало, что к иммунологическим явлениям можно плодотворно подходить с широких теоретических позиций. Уже одно это дало мощнейший дополнительный стимул исследованиям о глубинной природе иммунной реакции*.

*Клон (греч.) — ветка. прут.

Иными словами, открытие иммунологической толерантности, важное не только само по себе, вновь привлекло к иммунологии ряд лучших научных умов.
А Бэрнет вернулся «назад к яйцу», ибо следующее кардинальное положение иммунологической теории было выведено на основании опытов с зародышами цыплят. Датский ученый Симонсен открыл явление, которое не заметили в своих исследованиях Медавар и его сотрудники: так называемую реакцию «трансплантат против хозяина». Животное-реципиент обычно отторгает трансплантат посредством иммунных реакций; аналогично ткань трансплантата, обладающая донорским иммунным механизмом или его частью, будет пытаться отторгнуть новый организм с помощью собственной иммунной реакции. Симонсен открыл это явление не при пересадках кожи, а при введении крови курицы в зародыш цыпленка, через одну из вен эмбриона, внутрь яйца. Он заметил, что в селезенке зародыша появляются крупные узелки белого цвета. Однако, когда кровь брали от курицы очень чистой генетической линии и вводили в зародыш той же линии, узелки в селезенке отсутствовали. Действительно, если курица и яйцо были настолько родственны в генетическом отношении, что ткани обоих обладали одними и теми же антигенами, то трансплантат крови не реагировал на нового хозяина — эмбрион.
В Мельбурнской лаборатории Бэрнета то же, только иным путем, доказала одна из его сотрудниц, американка д-р Джорджи Бойер. Она показала, что при разбрызгивании клеток крови курицы по внешней мембране зародыша цыпленка (той самой, на которой Бэрнет начинал выращивать вирусы гриппа) появляются белые пятнышки, различимые настолько, что их можно сосчитать. Бэрнет воспользовался техникой Бойер и провел собственноручно, за лабораторным столом, заключительную часть исследования. Он выяснил, что это реакция типа «трансплантат против хозяина». Более того, он доказал, что «пятнышки» образуются клетками белой крови курицы и что последние размножаются в районе реакции: размножение клеток составляет жизненно важную часть иммунного ответа.
По словам самого Бэрнета, последним звеном в этой «цепи идей» стало открытие другого датского иммунолога, Йерне, который обнаружил, что в организме лошади до введения того или иного бактериофага уже присутствуют измеримые количества антител против него. Йерне выдвинул догадку, что в организме всех животных в небольшом количестве имеются антитела, специфичные по отношению ко всем антигенам, и что при встрече с соответствующим антигеном эти естественные антитела взаимодействуют с ним. Будучи подхвачен фагоцитарными клетками, он каким-то образом побуждает их к дальнейшему образованию антител. Догадка Йерне объясняла толерантность, но не вязалась с представлениями о том, каким образом в организме вырабатываются белки (антитело — это белок), и никак не объясняла наличия естественных антител. В 1955 году Бэрнет встретился с Йерне. Он не мог принять теорию датского ученого целиком, хотя собранные последним данные произвели на него сильное впечатление. Два года спустя, в 1957 году, в знаменитой статье «Видоизменение теории Йерне о производстве антител с введением понятия клонового отбора» Бэрнет заложил основу учения, которое известно ныне как теория клонов. Статья была опубликована в австралийском журнале Journal of Science.
Суть теории клонов заключается в следующем: по- видимому, на какой-то стадии эмбрионального развития возникает необычное многообразие, или «рандомизация», той части генетического кода, которая контролирует производство антител. Многообразие столь велико, что возникают коды для производства всех возможных типов антител. После формирования кода для данного антитела немногочисленные клетки, содержащие этот код, фиксируются, и все их последующие потомки размножаются клоновым путем1. Это значит, что они появляются в результате простого деления клетки. Следовательно, генетический материал, включая код для данного антитела, остается неизменным, и все потомки указанных клеток будут вырабатывать именно это единственное антитело.
Одним из важнейших в своей теории Бэрнет считал положение о том, что эти «расходуемые», размножающиеся клоновым путем клетки (теперь известно, что это лимфоциты) должны нести на своей поверхности образец антитела, на образование которого они закодированы. Поступление антигена стимулирует размножение тех клеток, которые несут соответствующие антитела.
Поскольку при появлении антигена эти клетки размножаются в отличие от других, сходных клеток, несущих неподходящие антитела, можно сказать, что клетки с подходящими антителами прошли «отбор» в дарвиновском смысле этого слова.
В этой же статье Бэрнет высказывал мысль о том, что среди размножающихся «отобранных» клеток некоторые развиваются в формы, способные к производству большого количества специфических антител. В конце концов в сыворотке крови оказывается столько антител к данному антигену, что она превращается в «антисыворотку», издавна применяемую иммунологами-клиницистами. Потомки отобранных клеток являются копиями материнских клеток; увеличение их численности создает возможность быстрой контратаки, которая и есть не что иное, как иммунитет.
Судя по заглавию статьи, она должна была представлять собой простое сообщение о методе образования антител против специфических антигенов. Но совершенно ясно, что она имеет непосредственное отношение к более широкой теории распознавания «своего» и «несвоего», которая в наши дни стала общепризнанной основой иммунологии.
Статья появилась в сентябре 1957 года, а два месяца спустя к Бэрнету в Мельбурн приехал Джошуа Ледерберг. Официально целью его визита было ознакомление с последними работами по вирусам гриппа. Но встреча вылилась в нечто большее: впервые было получено частичное доказательство теории клонов. Использовав разработанный им метод изоляции единичных клеток, Ледерберг вместе с Носсэлом, главным помощником Бэрнета, взял клетки из лимфатических желез крыс, которые были иммунизированы бактериями двух типов. Если, как утверждает теория клонов, каждая клетка может производить только один вид антител, то антитела этих единичных клеток из лимфатических желез должны были убить лишь один из двух типов бактерий, которыми иммунизировали крыс. Через несколько дней Носсэл и Ледерберг доказали, что так оно и есть: клетка, производившая антитела для уничтожения бактерий X, была неспособна вырабатывать антитела против бактерий Y. С «инструктивной» теорией образования антител было покончено, была провозглашена теория клонов.
Однако прошло десять лет, прежде чем она получила настоящее признание. Если вообще можно выделить какую-то одну область, послужившую доказательством теории клонов, то ею было исследование белков Бенс-Джонса. Последние экскретируются больными, страдающими одной из разновидностей рака— так называемой миеломой. По современным представлениям, миелома вызывается единственным клоном «обезумевших» клеток, которые производят огромное количество антител или их «цепочек»; в каждом данном случае все эти молекулы антител оказываются специфичными по отношению лишь к одному антигену.
В 1967 году на Коулд-Спринг — Харборском симпозиуме ученые пришли к выводу, что работы последних пяти лет, в том числе исследования белков миеломы, вполне подтвердили теорию клонов. Разумеется, с годами она модифицировалась в деталях, проделав нелегкий путь к признанию научной общественностью. По словам Бэрнета, в настоящее время суть этой теории сводится к следующему:

  1. Антитела производятся клетками согласно стереотипам, заложенным генетическими механизмами в ядре клетки.
  2. Антиген имеет только одну функцию: стимулировать клетки, способные к производству той разновидности антител, которые могут с ним реагировать, к размножению и выделению в свободном виде характерных для них антител.
  3. Если не считать совершенно необычных условий, то одна клетка вырабатывает антитела только одного типа.
  4. Все потомки клетки, производящей антитела, вырабатывают антитела того же типа.
  5. Существует генетический механизм, способный порождать по принципу случайности достаточно широкий, хотя и не бесконечный ряд стереотипов, так что всегда найдется по крайней мере несколько клеток, могущих реагировать с любым инородным веществом, которое проникнет в организм 4 .
На уже упомянутом симпозиуме с поздравлениями по поводу «доказательства теории клонов» к Бэрнету обратился не кто иной, как Йерне. А человеком, который в самом начале поддержал теорию Бэрнета и дал ей первое экспериментальное подтверждение, был Джошуа Ледерберг, выдающийся исследователь в области бактериальной генетики.

1 Burnet М., Changing Patterns, London, 1968, рр. 53—54. 

2 Burnet М., Changing Patterns, London, 1968, р. 43.

3 Humphrey J., White R., Immunology for Medical Students, London, 1969, pp. 30—31.

4 Burnet М, Changing Patterns, London, 1968, р. 213.



 
« Субклинические гипотиреоидные состояния и их оценка   Тениаты - ленточные гельминты »