Сможет ли нынешнее нобелевское открытие стать стержнем медицины третьего тысячелетия? 

Иллюстрация: Katherine Streeter/NPR

Такого решения Нобелевской ассамблеи, как водится, не ждали. Майкл Розбаш из Медицинского института Говарда Хьюза, один из тройки американских ученых, которые получат нынешнюю Нобелевскую премию в области физиологии и медицины (он разделит ее с Джеффри Холлом из Университета Мэна и Майклом Янгом из Университета Рокфеллера), проронил, разбуженный ранним звонком из Швеции: «Вы, наверное, шутите!» Лидерами прогнозов «нобелевской лихорадки» были другие научные находки — иммунотерапия рака и чудо-ножницы генетического редактирования CRISPR. Однако шведские академики  отдали предпочтение фундаментальному открытию. Премию присудили за генетические суточные часы, которые есть в каждой клетке нашего тела — body clock.

Для жизни любому организму необходимы не только вода, питательные вещества и кислород, но и сигналы солнечного света и темноты. Мы давно адаптировались к их смене. Практически все основные биологические параметры организмов на Земле изменяются в ритме суток. Попытки нарушить этот ритм приводят к катастрофическим последствиям. В начале космической эры, когда планировщикам космических полетов из-за «глухих» витков не удавалось смоделировать для космонавтов обычные сутки в 24 часа, они попытались приучить людей к другому суточному циклу. Ничего не вышло.

Раньше исследователи считали, что суточные ритмы организма регулируются группой примерно из 20 тысяч клеток, находящихся в гипоталамусе — части мозга, контролирующей деятельность эндокринной системы. Думали, что эти 20 тысяч, как авангард огромного войска, ведут за собой остальные клетки организма, задавая ритмы жажды и голода, сна и бодрствования, изменения температуры тела и поведения человека. Однако сейчас известно, что в дополнение к «дирижеру» из гипоталамуса в каждой клетке организма есть собственные суточные часы.

Первые доказательства существования таких часов появились еще в 70-е годы прошлого века. Один из нынешних лауреатов, Джеффри Холл, пошутил, что четвертым лауреатом Нобелевской премии должна бы стать плодовая мушка дрозофила. Ведь она была объектом опытов. Тогда, в 70-е, Рон Конопка и Сеймур Бензер из Калифорнийского технологического института нашли участок хромосомы, мутация на котором вызывала у дрозофил отклонения от ритма суточной активности. Ген назвали period. Однако непонятно было, как он задает суточный ритм.

В 1984 году Джеффри Холл, Майкл Розбаш и Майкл Янг изолировали ген period и показали, что белок PER, за производство которого этот ген отвечает, накапливается ночью и распадается в течение дня. Как происходят колебания? Исследователи предположили, что белок PER, накапливаясь, блокирует работу своего же гена. Правда, для этого он должен проникнуть из цитоплазмы в клеточное ядро, где находится ген. В 1994 году Майкл Янг обнаружил, что ему помогает белок TIM, кодируемый вторым геном суточных часов — timeless. Оставался вопрос: что контролирует частоту колебаний? Оказалось, что существует третий ген — doubletime. Кодируемый им белок DBT может регулировать накопление PER.

> Время есть 

После открытия «часовых» генов новости хронобиологии посыпались как из рога изобилия. Сейчас мы знаем, что суточные ритмы влияют на работу практически всех органов и тканей. «В настоящее время показано, что до 10 процентов генов в мозге насекомых и значительное число генов у человека экспрессируются по циркадианной схеме», — рассказывает Олег Гусев из Института фундаментальной медицины и биологии КФУ. Известно также, что работа клеточных часов определяется не только сигналами света и темноты. «Изучение связей между центральными и периферическими часами и многочисленных путей влияния на них внутренних и внешних сигналов — активная область исследования, в которой предстоят многие открытия», — говорится в сообщении о Нобелевской премии в области физиологии и медицины 2017 года на сайте премии.

Суточные ритмы есть у поджелудочной железы и кишечника, печени, легких и желудка, соединительной и мускульной ткани. Они определяют секрецию гормонов, инсулинорезистентность, продукцию глюкозы, отложение жировых запасов. Нарушения суточных ритмов могут повлиять на повышенный риск развития метаболических нарушений и воспаления, рака и нейродегенеративных заболеваний, депрессии и нарушения когнитивных функций.

Мысль о том, чтобы использовать суточные ритмы для лечения и профилактики заболеваний, уже давно появилась у врачей. В России интерес к хрономедицине существовал еще с времен запуска космической программы. «Надо внимательно наблюдать за организмом человека и проводить лечение тогда, когда нужно, и там, где нужно. Рецепторы, на которые действует лекарство, имеют свой ритм работы. Если грамотно выбрать время приема, совпадающее с активизацией рецепторов, то даже половинная доза препарата окажет нужный эффект. Еще один принцип хрономедицины — объяснить пациенту, как организовать свою жизнь, чтобы биологические ритмы работали на человека, а не на его болезнь», — сказал мне 12 лет назад тогдашний заместитель председателя комиссии «Хронобиология и хрономедицина» Российской академии медицинских наук Семен Рапопорт.

Нынешнее нобелевское открытие способно придать хрономедицине новый импульс. В этом случае за плечами нового метода в здравоохранении будет не финансовый локомотив, связанный с продвижением дорогого оборудования или раскруткой новых препаратов, а новые знания о физиологии человека. Но, может быть, время пришло? Мы знаем очень немногое о деталях дискуссий, связанных с выбором открытия, за которое присуждается Нобелевская премия. Но одно известно наверняка: академики всегда заботятся о том, какое послание они отправят научному миру, сделав именно такой выбор. Хочется думать, мы их правильно поняли.

© Алла Астахова.Ru