Игорь Кветной - Вездесущие гормоны
Радиоиммунологический метод нашел широкое применение в медицине, животноводстве, других отраслях биологии. С его развитием появилась возможность следить за изменением уровня и скорости синтеза, секреции и метаболизма гормонов, в нужных ситуациях активно регулировать функцию гормональной системы. За разработку, широкое внедрение радиоиммунологического метода и изучение с его помощью синтеза и метаболизма пептидных гормонов Розалин Ялоу в 1977 году была удостоена Нобелевской премии.
После фундаментальных работ Ялоу многие химические фирмы приступили к массовому выпуску специальных коммерческих наборов реактивов для определения гормонов. В Советском Союзе выпускаются, например, наборы для определения инсулина, некоторых гормонов гипофиза. Производственные базы для этого созданы в Минске и Риге в соответствующих химических институтах республиканских академий наук. Широкое распространение таких наборов привело к резкой интенсификации исследований эндокринной системы как в научном, так и в прикладном плане. Во многих клиниках открылись специальные радиоиммунологические лаборатории. Однако в процессе развития метода стали появляться серьезные препятствия для его широкого внедрения. Во-первых, необходимо довольно большое количество антигенов, то есть гормонов для иммунизации, и соответственно большое число животных. Были открыты специальные заводы по искусственному синтезу гормонов (здесь тоже есть свое ограничение - не все гормоны можно искусственно синтезировать, да еще в больших количествах) и фермы, на которых выращивались и содержались животные: кролики, морские свинки, обезьяны и овцы. Затраты на получение синтетических гормонов и содержание животных обусловили высокую стоимость соответствующих наборов.
Вторая проблема относилась к самим антисывороткам. Дело в том, что при обработке вместе с антителами к определенным гормонам из крови животных выделялись, хоть и в небольших количествах, другие антитела, которые в ряде случаев снижали специфичность антисывороток, реагируя не только с одним определенным гормоном, но и с веществами, близкими к нему по антигенной структуре, например с белками. Да и видовые особенности антител в какой-то мере затрудняли анализ.
Развитие науки требовало качественно нового подхода к решению проблемы получения антител. Необходим был метод, позволяющий в искусственных условиях получать большое количество антител строго заданной специфичности. И такой метод был разработан. Его создание связано с именами трех известных иммунологов: Нильса Ерне, Цезаря Милстейна и Георга Келлера - нобелевских лауреатов 1984 года.
Нильс Ерне заслуженно пользуется уважением в научном мире. 73-летний ученый за всю свою жизнь работал во многих научных учреждениях разных стран, его блестящие лекции слушали в Европе, Америке и Азии, в том числе и в СССР, куда он приезжал несколько раз. Работы Ерне по механизмам образования антител явились теоретической почвой для последующих практических разработок Ц. Милстейном и Г. Келлером нового метода получения специфических антител.
Цезарь Милстейн с 1962 года занимается исследованием антител, происхождением их разнообразия, генетическими основами их специфичности. В начале 70-х годов он стал изучать лимфоциты - клетки, продуцирующие антитела, как у здоровых людей, так и у людей с опухолевым поражением крови. Эти работы привели его к открытию так называемых "гибридных клеток", возникающих при слиянии различных лимфоцитов. Неизвестно, как все сложилось бы, если б в это время в лабораторию Милстейиа не приехал Г. Келлер…
Интерес Георга Келлера к разнообразию антител возник при выполнении им докторской диссертации у Н. Ерне в Базеле. Для продолжения исследований Ерне посоветовал Келлеру поехать к Милстейну в Кембридж, Ни Келлер, обратившийся к Милстейну с просьбой о разрешении приехать, ни Милстейн, давший свое согласие, учитывая рекомендацию Ерне, ни сам Ерне не предполагали, что эти обстоятельства приведут их через 10 лет к Нобелевской премии.
Приехав в 1974 году в Кембридж, 28-летний Келлер начал заниматься получением гибридов разных миеломных (опухолевых) клеток мышей. Однако, быстро поняв, на что годен новый сотрудник, Милстейн буквально через несколько месяцев ставит ему более сложную, но вполне определенную задачу - получить такие гибридные клетки, которые бы синтезировали антитела с любой заданной специфичностью. И Келлер блестяще справляется с этим. В конце 1974 года он вместе со своим шефом проводит опыты по слиянию миеломных клеток, способных длительно расти в культуре ткани с лимфоцитами мышей, образующими антитела, но неспособными к длительному росту вне организма. Эти эксперименты принесли желаемые результаты, гибридные клетки продуцировали антитела. В августе 1975 года появилась ныне знаменитая статья Г. Келлера и Ц. Милстейна, в которой описывалась техника получения гибридом.
Огромное преимущество гибридомной техники заключается в том, что для получения антител не нужно большого количества антигена. Достаточно один раз проиммунизировать мышь, взять от нее кровь, выделить лимфоциты, продуцирующие данные антитела, слить их с миеломными клетками, способными к быстрому росту, затем отобрать гибридную клетку, синтезирующую введенные антитела, размножить ее на питательной среде и клонировать (получать от нее потомство) сколь угодно долго и в любом нужном количестве. В результате появляется возможность неограниченного получения гибридом, образующих лишь один-единственный вариант антител (то есть моноклональные антитела), что полностью снимает проблему их специфичности.
Это открытие за короткий срок оказало революционное влияние на различные области биологии и медицины. Получение моиоклональных антител составляет сейчас важнейшую часть биотехнологического производства. Подсчитано, что в ближайшие годы оборот фирм, участвующих в продайте моноклональных антител, достигнет миллиарда долларов.
Моноклональные антитела являются строго специфическим реагентом - прекрасным маркером химических веществ. С помощью моноклональных антител с каждым годом открываются все новые и новые активные вещества и места их синтеза. Отрывочные сведения о процессах, в которых участвуют гормоны, теперь можно дополнить и создать самые настоящие досье, учитывающие перемещения молекул, оценивающие взаимодействие их в различные периоды жизни и при разных заболеваниях. Получив метку - моноклональное антитело, гормон обнаруживает себя повсюду, находясь даже в самых минимальных количествах.
Именно с помощью гибридомной техники, метода моноклональных антител ученые установили в последние годы многие неизвестные ранее закономерности гормональной регуляции. Были сделаны принципиально новые важные открытия в познании механизмов различных заболеваний, поиске методов их диагностики и лечения.
Мы перелистали некоторые страницы истории эндокринологии. Узнали общие свойства гормонов. А теперь познакомимся с ними поближе. Ведь от этих веществ зависит очень многое - наша жизнь, здоровье, настроение, то есть наше благополучие.
Симфония жизни
Симфония жизни
Когда мы входим в зал перед началом симфонического концерта, мы прежде всего слышим тихую разноголосицу настраиваемых инструментов. Через несколько минут громко и стройно зазвучит весь оркестр. У каждого инструмента своя партия, своя роль и значение в исполнении произведения. У одного более значимая, у другого - менее, но потеря любого из них приведет к утрате полноты и красоты звучания всего оркестра, а значит, и самой симфонии.
Так и в организме. Эндокринные клетки, расположенные в разных органах и продуцирующие различные гормоны, составляют оркестр. Оркестр, исполняющий симфонию жизни. От согласованности их действий, синхронности и четкости ведения своих партий, сыгранности всех участников большого ансамбля зависит качество исполнения этой трудной и ответственной симфонии.
Дирижер и первая скрипка
Клетки и вырабатываемые ими гормоны - это инструменты эндокринного оркестра. Ими руководит очень опытный и строгий дирижер - гипоталамус, пульт его находится в основании головного мозга. Его правая рука, верный помощник, проводник всех его идей и стремлений - гипофиз, лежащий под полушариями мозга тоже на его основании в специальном месте - четверохолмии, образующем углубление для этого важного органа. Гипофиз связан с гипоталамусом системой специальной связи: нервными волокнами и кровеносными сосудами.
Гипофиз - первая скрипка, концертмейстер оркестра. Он многозвучен - очень разносторонний музыкант. Вырабатывая около 10 важных гормонов, гипофиз практически ведет за собой все другие инструменты оркестра: щитовидную и поджелудочную железы, надпочечники, яичники, другие органы. Если гипофиз - скрипка, то клетки, его составляющие, - струны. В них синтезируются гормон роста (соматотропин, или СТГ), ведающий развитием и ростом различных тканей и клеток; адренокортикотропный гормон (АКТГ), регулирующий выработку гормонов корой надпочечников - кортикостероидов; меланоцитстймулирующий гормон (МСГ), определяющий пигментный обмен (по существу, от него зависит цвет и степень окраски кожи животных и человека); фолликулостимулирующий (ФСГ) и лютеотропный (ЛТГ) гормоны, играющие важную роль в обеспечении нормальной деятельности половых органов; вазопрессин и окситоцин - вещества, участвующие в регуляции водно-солевого обмена и других функций организма; тиреотропный гормон (ТТГ), без которого невозможна нормальная функция щитовидной железы.
