Джон Кейжу - Открытия, которые изменили мир
Итак, всего за восемь лет Пастер не только совершил первый крупный прорыв в истории вакцинации со времен Дженнера, открыв способы аттенуации вирусов, но и создал эффективную вакцину против птичьей холеры, сибирской язвы и бешенства. Однако в его передовой работе скрывался еще один неожиданный поворот: дело было не только в снижении вирулентности вирусов. Как позже понял Пастер, вирусы, из которых состояла его антирабическая вакцина, были не просто ослабленными, а погибшими. Именно в этом заключалось зерно следующего великого открытия.
Веха № 4
Новая «убитая» вакцина для птиц (а также холеры, чумы и брюшного тифа)
В конце XIX века вакцинация переживала новый золотой век. В этот период были открыты бактерии — возбудители многих болезней, в том числе гонореи (1879), брюшного тифа (1880), туберкулеза (1882) и дифтерии (1884). Как раз тогда Теобальду Смиту, бактериологу из Министерства сельского хозяйства США, было поручено найти микроб, вызывающий свиную холеру. Болезнь представляла серьезную угрозу для промышленного животноводства. Смит и его руководитель Дэниел Салмон смогли выделить и изолировать бактерии, вызывающие заболевание, а вскоре сделали еще одно важнейшее открытие: если убить микробы с помощью высокой температуры и ввести полученный материал голубям, те становятся невосприимчивы к смертельной форме бактерии. Эта находка, опубликованная в 1886 г. и вскоре подтвержденная другими исследователями, отметила новый этап в истории вакцинации. Люди выяснили, что вакцины можно создавать из убитой, а не просто ослабленной болезнетворной культуры.
Концепция использования «убитых» (инактивированных) вакцин стала огромным шагом вперед в области безопасности, особенно для тех, кто выступал против вакцин на основе живых или ослабленных микроорганизмов. Другие ученые вскоре начали пытаться создавать инактивированные вакцины от других болезней, и всего через 15 лет плодами их трудов смогли воспользоваться не только голуби, но и люди, страдавшие от трех серьезнейших заболеваний: холеры, чумы и брюшного тифа.
В конце XIX века холера оставалась серьезной проблемой во всем мире, несмотря на передовые открытия Джона Сноу, в конце 1840-х установившего, что она распространяется через загрязненную воду, и открытые Робертом Кохом в 1883 г. бактерии Vibrio cholerae. Ранние попытки создать вакцину на основе живого или ослабленного вируса имели некоторый успех, но от них вскоре отказались, отчасти из-за бурного протеста общественности. В 1896 г. Вильгельм Колле сделал очередное эпохальное открытие, разработав первую инактивированную вакцину против холеры на основе культуры, убитой с помощью высокой температуры.
Еще одной серьезной угрозой жизни был брюшной тиф. Его вызывали бактерии Salmonella typhi, передающиеся через загрязненную пищу и воду. Хотя сегодня по-прежнему неясно, кто первым ввел человеку вакцину, приготовленную на основе убитых тифозных бактерий, известно, что в 1896 г. британский бактериолог Алмрот Райт опубликовал статью, в которой объявил, что человек, получивший инъекцию мертвыми сальмонеллами, обладает эффективной защитой против заболевания. Инактивированная противотифозная вакцина Райта позднее была с огромным успехом испытана в полевых условиях на 4000 британских солдат, служивших в Индии. Позже вакциной Райта прививали британских солдат в Южной Африке во время Англо-бурской войны. К сожалению, противники вакцинации лишили этой возможности многих других военнослужащих. Некоторые протестующие заходили так далеко, что даже выбрасывали за борт грузовых кораблей ящики, в которых переправляли вакцину. Результат? Более 58 тыс. случаев брюшного тифа в британской армии, из которых 9000 стали смертельными.
Чума, уничтожившая миллионы жителей Европы в Средние века, обычно передается через укусы блох, которых, в свою очередь, разносят крысы. Вредоносные бактерии Pasteurella pestis (позже получившие новое название Yersinia pestis) были открыты в 1894 г. Через два года после этого, когда русский ученый Владимир Хавкин работал в Индии над вакциной против холеры, в Бомбее разразилась эпидемия чумы. Хавкин переключился на более злободневную задачу и вскоре создал инактивированную вакцину против чумы. В 1897 г., чтобы проверить безопасность вакцины, он опробовал ее на себе. Риск себя оправдал, и через несколько недель вакцину получили 8000 человек.
Итак, к началу ХХ века, всего через 100 лет после самого первого открытия Дженнера, семья вакцин значительно увеличилась. Теперь в нее входили одна живая вакцина (против натуральной оспы), три аттенуированных (от бешенства, птичьей холеры и сибирской язвы) и три инактивированных (от брюшного тифа, холеры и чумы).
Веха № 5
Сила пассивности: новые вакцины против дифтерии и столбняка
В конце XIX века дифтерия была одной из многих болезней, уносивших огромное количество человеческих жизней. Только в Германии от нее ежегодно погибало 50 тыс. детей. Дифтерию вызывают бактерии Corynebacterium diphtheriae, которые поражают верхние дыхательные пути, вызывая опасные для жизни отеки, наносят огромный вред сердцу и нервной системе. В 1888 г. ученые обнаружили, что смертоносное действие возбудителей дифтерии обусловлено токсином, который они вырабатывают. Через два года немецкий физиолог Эмиль фон Беринг и японский врач Китасато Сибасабуро сделали важнейшую находку: зараженные дифтерией животные начинают производить в ответ мощное вещество, способное нейтрализовать этот токсин. Иными словами, они вырабатывают антитоксин. За этой находкой последовало еще одно открытие, которое привело человечество к следующему этапу в истории вакцинации: если взятый у одного животного антитоксин ввести другому животному, он не только защитит от дифтерии, но и сможет вылечить болезнь, если она уже начиналась.
По распространенной легенде, первую инъекцию дифтерийного антитоксина произвели в Рождество 1891 г. больной девочке, однако на самом деле широкое распространение он получил лишь в конце 1892 г. Хотя антитоксины имели свои недостатки, ученым вскоре удалось разработать аналогичные средства от других серьезных болезней, в том числе столбняка.
Антитоксины стали серьезным шагом вперед в истории вакцинации, поскольку представляли совершенно новую концепцию: активность против пассивности. Активный иммунитет подразумевает, что вакцина стимулирует организм вступить в борьбу с болезнетворными микробами. Именно так поступают вакцины, о которых шла речь выше. А пассивный иммунитет основан на передаче защитных антител от одного человека или животного к другому. Кроме сывороток против дифтерии и столбняка, примером пассивного иммунитета может служить передача антител от матери к ребенку в процессе грудного вскармливания. Впрочем, у пассивного иммунитета есть один недостаток: со временем он ослабевает, в то время как активный в большинстве случаев долговременный.
Работа фон Беринга по созданию вакцины от дифтерии принесла ему в 1901 г. первую Нобелевскую премию в области физиологии и медицины. Вскоре это достижение привело других исследователей к решению следующего глобального вопроса, который витал в воздухе со времен Дженнера: живые, ослабленные и инактивированные, вакцины или антитоксины — как же они на самом деле работают?
Веха № 6
Срочное осмысление — и рождение иммунологии
Разумеется, за это время было выдвинуто множество гипотез о том, как работают вакцины. Например, Пастер и его последователи предложили теорию «истощения». Подразумевалось, что введенный микроб поглощает в организме «нечто», пока его запасы не иссякнут, после чего микроб погибает. Теория «пагубного препятствия» предполагала, что введенные микробы производят некие вещества, которые мешают их собственному развитию. Но обе теории опирались на одну и ту же ложную предпосылку, будто организм не играет в работе вакцины никакой роли и пассивно наблюдает со стороны за тем, как микробы сами роют себе яму. Обе теории были забыты с появлением новых данных и новых вакцин, а вскоре эпохальная работа двух ученых не только позволила по-новому осмыслить этот процесс, но и создала новое поле научной деятельности и принесла обоим в 1908 г. Нобелевскую премию.
Смена перспективы приводит к открытию иммунной системы
Истоки эпохального озарения русского микробиолога Ильи Мечникова восходят к 1882 г., когда он провел переломный эксперимент, в ходе которого отметил, что некоторые клетки обладают способностью мигрировать сквозь ткани в ответ на раздражение или повреждение. Более того, эти клетки способны окружать, поглощать и переваривать другие субстанции. Этот процесс Мечников назвал фагоцитозом, а клетки — фагоцитами (от греч. phagos «пожиратель» + cytos «клетка»). Изначально была выдвинута версия, что функция фагоцитоза — обеспечивать клетки питательными веществами. Однако Мечников заподозрил, что эти клетки не просто собрались на воскресный пикник. Его подозрение подтвердилось в ходе полемики с Робертом Кохом, который в 1876 г., наблюдая за сибирской язвой, интерпретировал увиденное как вторжение возбудителей болезни в белые кровяные тельца. Мечников взглянул на этот процесс иначе и предположил, что не бактерии сибирской язвы вторгаются в белые кровяные тельца, а наоборот, тельца окружают и поглощают бактерии. Мечников понял, что фагоцитоз — инструмент защиты, способ взять в плен и уничтожить захватчика. Проще говоря, он обнаружил краеугольный камень величайшей загадки организма — его иммунной системы, обеспечивающей защиту от заболеваний.
