Breakthrough Prize учредили Сергей Брин, Марк Цукерберг и Присцилла Чан, Юрий и Джулия Мильнеры и Энн Воджицки в 2013 году. Премию, которую называют научным «Оскаром», присуждают каждый год за прорывные достижения в разных областях науки. Основные номинации — «Науки о жизни», «Фундаментальная физика» и «Математика». Мы подробно расскажем о лауреатах в номинации «Науки о жизни», поскольку технологии, разработанные ими, уже спасают жизни людей по всему миру.
Химерные Т-клетки
В номинации «Науки о жизни» в этом году премию получили три исследовательских коллектива, совершивших не связанные друг с другом научные открытия.
Карл Джун из Университета Пенсильвании и Мишель Саделайн из Мемориального онкологического центра Слоан Кеттеринг получили премию за разработку инновационного метода лечения рака.
Основные «солдаты» нашей иммунной системы — это клетки крови, называемые лимфоцитами. Именно они набрасываются на атакующего наш организм врага. Лимфоциты бывают трех видов, но нас интересуют так называемые Т-клетки. Их в крови больше всего (до 80 % от всех лимфоцитов), именно они выполняют основную работу. Т-хелперы активируют и направляют иммунный ответ, Т-регуляторы тормозят его, если иммунитет слишком разошелся и начал крушить все подряд, а цитотоксические Т-лимфоциты — киллеры, беспощадно истребляющие врага.
Проблема в том, что раковые клетки — это мутировавшие клетки нашего же организма, поэтому лимфоциты не всегда распознают их как чужеродные. Ученые создали генетически модифицированные Т-клетки с синтетическими рецепторами, которые называются химерными антигенными рецепторами (CAR). Таким образом исследователи совместили сразу три отдельных метода лечения: клеточную, иммунную и генную терапию. У пациента забираются его собственные Т-клетки, их гены модифицируются в лаборатории так, чтобы они распознавали и атаковали определенный вид раковых клеток. Затем модифицированные CAR-T-клетки вводят пациенту параллельно с химиотерапией.
СAR-Т-клетки обладают поразительными показателями успеха в борьбе с разными видами рака (преимущественно в гематологии, поскольку Т-клеткам не всегда легко достичь новообразований), включая многие типы лейкемии, лимфомы и миеломы. Метод уже применяется в больницах по всему миру, и у некоторых пациентов опухоли полностью исчезли и не вернулись спустя годы после лечения.
Лекарство от муковисцидоза
Муковисцидоз, или кистозный фиброз, — это генетическое наследственное заболевание. Оно вызывается мутацией гена, который отвечает за синтез белка, участвующего в переносе ионов хлора через клеточную мембрану. Из-за этого нарушается транспорт солей и жидкости, и железы внешней секреции (к ним относятся в том числе печень, слюнные, потовые железы, простата) выделяют слишком густые секреты. Отсюда и полиорганные нарушения: синусит, хроническая обструктивная болезнь легких и хронические легочные инфекции, панкреатит, недостаточность функции поджелудочной железы, мужское бесплодие.
Как и все генетические болезни, до недавнего времени муковисцидоз был неизлечим, хотя это одна из первых наследственных патологий, для которой начали искать лекарство, и одна из самых распространенных (в Европе примерно 1 заболевший на 2–2,5 тысячи новорожденных).
В 2019 году компания американский регулятор FDA одобрил препарат «Трикафта» от Vertex Pharmaceuticals. В этом году сотрудники компании Сабина Хадида, Пол Негулеску и Фредрик Ван Хорр получили Breakthrough Prize за разработку лекарства. В отличие от других методов генной терапии, которые предполагают доставку в клетку готовых исправленных генов, «Трикафта» возвращает мутировавший ген в нормальное состояние.
Лекарство состоит из трех разных веществ. Ивакафтор повышает вероятность и продлевает время открытия ионных каналов, чтобы ионы хлора эффективнее проходили через них. Для успешной работы этого вещества необходимо, чтобы белок располагался на клеточной поверхности. Этому способствует второй элемент препарата — тезакафтор. Последний — элексакафтор — работает вместе с тезакафтором и увеличивает количество белка.
Существует более двух тысяч вариантов мутаций гена, ответственных за развитие муковисцидоза. Поэтому даже «Трикафта» не может помочь всем, однако препарат эффективен для 90 % больных. Стоимость лечения составляет 311 тысяч долларов в год.
Причины болезни Паркинсона
Открытия, сделанные Томасом Гассером из Тюбингенского университета в Германии, а также Эллен Сидрански и Эндрю Сингтоном из Национального института здоровья США, не привели к созданию лекарства от болезни Паркинсона, но дали еще один ключ к прояснению механизмов ее возникновения.
Врачи уже знают, что болезнь Паркинсона обусловлена разрушением и гибелью нейронов, вырабатывающих дофамин. При этом поражается экстрапирамидная система — часть головного мозга, участвующая в управлении движениями, сохранении положения тела и мышечного тонуса. Болезнь Паркинсона проявляется в двигательных нарушениях: треморе (дрожании конечностей), гипокинезии (недостаточной двигательной активности), мышечной ригидности (постоянному напряжению), постуральной неустойчивости (на поздних стадиях болезни пациенту сложно начать движение или остановиться), — а также вегетативных и психических расстройствах, включая прогрессирующую деменцию.
Причины, запускающие деградацию нейронов, не установлены. Известно, что риск развития выше у тех, у кого есть родственники болезнью Паркинсона, а также из-за загрязнения воздуха, контактов с пестицидами и растворителями. Таким образом, генетический фактор — один из важнейших.
Эллен Сидрански обнаружила мутации в гене GBA1 — он отвечает за фермент, расщепляющий жиры в клетках. Томас Гассер и Эндрю Сингтон независимо друг от друга обнаружили мутации в гене LRRK2, из-за которых повышается активность белка, повреждающего нейроны. Понимание причин заболевания даст исследователям путь к поиску эффективной терапии. Пока что методы лечения позволяют лишь замедлить прогрессирование заболевания и облегчить симптомы.