8-го октября 2001 года Каролинский институт в Стокгольме объявил о том, что премия присуждается американцу Лилэнду Хартуэллу и двум англичанам – Тимоти Ханту и Полу Нёрсу – за выдающиеся достижения в изучении биологии клетки и, в частности, механизмов, регулирующих так называемый клеточный цикл.

Лилэнд Хартуэлл

Как и многие другие Нобелевские лауреаты, Хартуэлл в детстве не отличался особым прилежанием. В школе учился кое-как, зато любил разбирать и снова собирать радиоприёмники, коллекционировал насекомых и читал запоем всё, что попадалось в руки. Некоторое время помогал отцу, владевшему небольшой фирмой по производству неоновых вывесок, а затем «случайно», как он сам говорит, поступил в престижный Калифорнийский технологический институт. Так началась на редкость плодотворная научная карьера Лилэнда Хартуэлла.

Сегодня 62-летний учёный возглавляет Онкологический исследовательский центр Фреда Хатчинсона в Сиэтле, штат Вашингтон, – один из крупнейших в США научных центров этого профиля. В 1998-м году за фундаментальные исследования в области медицины Хартуэлл удостоился премии имени Альберта Ласкера, которая среди специалистов считается своего рода рекомендацией на Нобелевскую. Одну половину призовой суммы учёный пожертвовал местной школе, учителя которой занимаются с лежащими в Центре больными детьми, вторую половину – активистам, опекающим родственников пациентов. На службу директор Центра неизменно приезжает на велосипеде, нередко в сопровождении жены, работающей здесь же фотографом. У супругов трое взрослых детей. Хобби Хартуэлла – туризм и путешествия.

Пол Нёрс

52-летний Пол Нёрс возглавляет Британский онкологический исследовательский фонд в Лондоне. Он женат, у него 2 дочери. С 1967-го по 1970-й годы Нёрс изучал биологию в Бирмингемском университете, тремя годами позже защитил диссертацию по специальности "биохимия и биология клетки" в университете Восточной Англии, затем работал в разных британских университетах, включая Оксфордский, а также в Швейцарии и Дании. Свою деятельность в Британском онкологическом фонде Нёрс начал в 1984-м году. Он является лауреатом ряда престижных наград, в том числе премии имени Альберта Ласкера. Этой премии, как теперь Нобелевской, Пол Нёрс удостоился вместе с Хартуэллом. В 1999-м году британская королева произвела учёного в рыцари. Хобби сэра Нёрса – астрономия и дельтапланеризм.

Тимоти Хант

58-летний Тимоти Хант вот уже 11 лет возглавляет отделение биологии клетки в том же самом Британском онкологическом исследовательском фонде, которым руководит его коллега Нёрс. Хант с детства был домоседом, и почти все этапы его студенческой, а затем и научной биографии связаны с Великобританией – в частности, с Оксфордским и Кембриджским университетами. Лишь один, да и то не очень продолжительный период своей жизни учёный провёл в США, работая в Медицинском колледже имени Альберта Эйнштейна в Нью-Йорке. Хант женат, у него взрослая дочь. Его хобби – вкусно готовить и совершать долгие пешие прогулки.

Ключевые молекулы

Итак, какие же работы этих учёным удостоились Нобелевской премии?

Сам Лилэнд Хартуэлл так формулирует свои достижения и достижения своих коллег:

- Буквально вся биология основана на способности клеток к делению. И нам удалось обнаружить ключевые молекулы, управляющие всем этим процессом деления. Причём речь идёт о фундаментальном механизме, едином для всех живых организмов.

Все живые организмы состоят из клеток, которые размножаются путём деления. Тело взрослого человека, например, состоит примерно из ста триллионов клеток, произошедших от одной единственной оплодотворённой яйцеклетки. Тканевые клетки в организме постоянно делятся, заменяя собой отмирающие клетки. При этом каждая клетка проходит определённый жизненный цикл, состоящий из четырёх периодов, строго последовательно сменяющих друг друга.

Первый период (он называется пресинтетическим и имеет буквенное обозначение G1) характеризуется активным ростом и функционированием клетки. Во втором – синтетическом – периоде (он обозначается буквой S) происходит репликация ДНК и удвоение материала хромосом. В третьем – постсинтетическом – периоде, обозначаемом G2, клетка проверяет правильность репликации ДНК и готовится к делению, синтезируя специальный белок. В результате четвёртого, заключительного периода, называемого митозом и обозначаемого буквой М, редуплицированные хромосомы расходятся в дочерние клетки. Каждая из двух дочерних клеток получает идентичный набор хромосом и начинает свой собственный жизненный цикл.

Продолжительность клеточного цикла у большинства млекопитающих составляет от 10-ти до 30-ти часов и зависит от типа клеток, их возраста, гормонального баланса организма, количества ДНК в ядре, времени суток, температуры и ряда других факторов. Клетки, находящиеся в периоде G1, не обязательно проходят весь цикл – они могут перейти в период покоя G0, который длится недели, а иногда и месяцы. Лилэнд Хартуэлл приступил к изучению процесса деления клеток в конце 60-х годов. В качестве объекта исследования учёный избрал пекарские дрожжи. Ему удалось определить примерно сто генов, регулирующих этот процесс, и среди них выделить один, который даёт команду на запуск всего клеточного цикла. Этот ген учёный назвал "стартовым". Хартуэлл ввёл в науку также понятие "чекпойнт клеточного цикла" – такое название он дал обнаруженной им в клетке системе контроля за правильностью репликации ДНК, последовательностью и скоростью протекания отдельных периодов процесса деления.

Пол Нёрс и Тимоти Хант, вооружённые знаниями, добытыми Хартуэллом, продолжили исследования своего американского коллеги. Нёрс проводил свои эксперименты на других дрожжевых грибах, которые являются лишь отдалёнными родственниками пекарских дрожжей. В середине 70-х годов учёный открыл ряд новых факторов, управляющих клеточным циклом – в частности, ген cdc2, играющий ключевую роль в переходе от периода G2 к митозу. Этот ген аналогичен "стартовому" гену, найденному Хартуэллом в пекарских дрожжах и контролирующему переход от периода G1 к периоду S. Позднее Нёрс обнаружил аналогичные гены у других животных и у человека, доказав, что механизм клеточного цикла практически не претерпел изменений в процессе эволюции и что он носит универсальный характер. Хант, избравший объектом своих исследований морского ежа, впервые выделил особые белки – циклины, регулирующие активность управляющих клеточным циклом генов путём воздействия на особые ферменты – так называемые циклин-зависимые киназы.

Благодаря работам Хартуэлла, Нёрса и Ханта биологи теперь лучше понимают механизм регуляции клеточного цикла. Нобелевский комитет подчёркивает, что открытия лауреатов не только позволяют отличать здоровые клетки от больных, но и закладывают основы для разработки новых методов лечения рака. Сам Пол Нёрс по этому поводу говорит:

- Фармацевтические концерны уже проводят клинические испытания ряда препаратов, основанных на результатах наших исследований. Но ещё важнее – то, что мы теперь понимаем, какие нарушения клеточных механизмов приводят к возникновению рака. А это позволяет разрабатывать новые концепции терапии.

Лилэнд Хартуэлл

связывает перспективы терапии онкологических заболеваний, прежде всего, с расшифровкой генома человека.

- Задача, которую я считаю для себя одной из самых важных, состоит в том, чтобы объединить усилия представителей разных научных дисциплин – и теоретиков, и практиков, и биологов, и врачей. А произойти это может лишь на базе генетических исследований.

Понятно, что присуждение Нобелевской премии – это законный повод для ликования. Но Хартуэлл признаётся, что его радость омрачена:

- Конечно, сейчас довольно трудно предаваться безудержному веселью – в дни, когда мир захлестнула волна терроризма, а в Афганистане идёт война.