он и вовсе забывал о начатых экспериментах. Однажды, занимаясь выращиванием стафилококков в чашках Петри, он оставил одну из них около открытого окна и случайно позволил ветру занести в них споры плесени, которая стала расти рядом со стафилококковой культурой. То же самое произойдет, скажем, если оставить апельсин гнить на подоконнике. Через какое-то время на фруктовой корке появится порошкообразная белая плесень. То же самое случилось и с образцами Флеминга. Но, как ни странно, колонии стафилококков, оказавшиеся рядом с плесенью, погибали.
Тогда Флеминг выделил плесень и определил, что она относилась к роду Penicillium. Он решил, что бактерии убивал не сам грибок, а «плесневый сок». Это вещество, которое он назвал «пенициллином», стало одним из самых монументальных открытий за всю историю человечества. Как оказалось, пенициллин и родственные ему соединения, в том числе амоксициллин, пиперациллин и метициллин, эффективно борются с пневмонией, гонореей, сифилисом, листериями, стафилококками, стрептококками и клостридиями.
Позднее стало известным высказывание Флеминга: «Я не изобретал пенициллин. Это сделала природа. Я лишь случайно обратил на него внимание». За свою работу, спасшую много жизней, он был удостоен Нобелевской премии.
Еще один крупный прорыв был совершен вместе с открытием нового антибиотика, стрептомицина, и он кардинальным образом изменил подход к клиническим исследованиям. Некоторые люди, возможно, знакомы с понятием «рандомизированные клинические испытания», или РКИ, но вряд ли осознают, какую пользу они им принесли.
В рамках РКИ, считающихся золотым стандартом тестирования новых видов лечения, пациентов, как правило, случайным образом делят на две группы – контрольную, члены которой принимают плацебо, и лечебную, на которой испытывают потенциальное лекарство, вакцину или терапию. Этот простой, но блестящий метод позволяет исследователям сравнить результаты тестируемой и контрольной группы. И хотя сейчас такой подход кажется разумным и необходимым, в 1940-х годах он представлял собой нечто совершенно новое.
Антибиотик стрептомицин был получен из почвенных бактерий микробиологами Альбертом Шацем и Зельманом Ваксманом из Ратгерского университета в Нью-Джерси. В отличие от пенициллина, стрептомицин проявлял эффективность против возбудителей туберкулеза. Однако раздобыть достаточное количество препарата для проведения испытаний оказалось непросто, и тогда Шац и Вакс-ман подумали: почему бы не сравнить результаты применения стрептомицина с эффектом от обычного лечения туберкулеза, которое фактически сводилось к постельному режиму? Испытуемых случайным образом разделили на две группы, одной из которых дали новое лекарство.
Это исследование сложно назвать идеальным: не было использовано ни плацебо, ни слепой метод, то есть все знали, к какой группе принадлежит каждый из пациентов. Так называемый слепой метод, или маскировка, предполагает, что участники исследования не в курсе, какое лекарство получает каждый из испытуемых, что прекрасно помогает избежать искажений данных. Они могут быть вызваны личными предубеждениями в пользу или против чего-либо, скажем, исследователь, участвующий в испытании лекарства, которое в случае эффективности могло бы дать хороший толчок его карьере, может ошибочно истолковать результаты терапии как… положительные – несмотря ни на что. Кроме того, сравнительные клинические исследования проводись и раньше (в 1747 году Джеймс Линд, шотландский врач, служивший в королевском флоте, доказал, что цитрусовые могут излечить моряков от цинги, хотя он и сам не поверил в результаты собственных изысканий). И все же тестирование стрептомицина стало первым РКИ с опубликованными результатами и подготовило почву для несметного количества грядущих исследований, сделав этот научный метод золотым стандартом клинических испытаний.
♦♦♦
Маски. Социальное дистанцирование. Гигиена. Микробная теория. Антибиотики. Вакцины.
Все эти открытия стали гигантскими скачками вперед в борьбе с инфекционными болезнями и их распространением. Но особенным прорывом, сравнимым с запуском ракеты, стало понимание того, как патогены работают на уровне их базовой, биологической военной стратегии: генетики.
Современные генетики идут по стопам своих предшественников, открывших ДНК и РНК. Еще в 1871 году Фридрих Мишер узнал о существовании клеточного ядра (в котором, как нам теперь известно, хранится ДНК) с необычайно высоким содержанием фосфора и азота. К 1910 году нобелевский лауреат Альбрехт Коссель открыл пять базовых молекулярных элементов, или нуклеотидных оснований, из которых состоят ДНК и РНК: аденин, цитозин, гуанин, тимин и урацил. ДНК была выделена Освальдом Теодором Эвери в 1944 году, а Алфред Херши и Марта Чейз в ходе экспериментов с кишечной палочкой и бактериофагами установили, что ДНК содержит нашу наследственную генетическую информацию. В 1953 году Розалинд Франклин, Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик совершили эпохальное открытие, описав структуру двойной спирали ДНК.
Первооткрыватели структуры ДНК Джеймс Уотсон (слева) и Фрэнсис Крик и их модель ДНК, 1953 г.
Очередной гигантский рывок вперед произошел в 1977 году, когда нобелевский лауреат Фредерик Сэнгер и его коллеги нашли способ секвенирования ДНК.
Цепочка ДНК копируется с помощью особого фермента – ДНК-полимеразы, а для прекращения амплификации используются измененные нуклеотиды. В результате получаются отрезки ДНК разной длины, которые затем сортируются по размеру методом гель-фильтрации. Фиксируя каждый нуклеотид, проходящий через гель, можно определить их последовательность в определенном отрезке ДНК. (Этот трудоемкий метод был усовершенствован, и в наше время благодаря методам секвенирования нового поколения можно за один день целиком расшифровать человеческий геном.)
К 1995 году была полностью расшифрована последовательность генома вируса гриппа, а вслед за ним, в 1996 году – дрожжей. В 1998 году в рамках проекта «Геном человека» (англ. Human Genome Project) был успешно секвенирован код одной, а именно 22-й, человеческой хромосомы. В 2002 году был целиком расшифрован геном мыши, а также малярийного паразита Plasmodium falciparum. И наконец в 2003 году была получена полная последовательность генома человека, показавшая, что мы несем в себе от двадцати до двадцати пяти тысяч генов. В среднем наши кодирующие гены на 85 % совпадают с мышиными.
Теперь у нас есть библиотека раковых геномов, что дает врачам возможность подбирать для пациентов таргетную химиотерапию. Мы научились лучше понимать природу генов, отвечающих за наследственные заболевания, что позволяет управлять течением болезни и предсказывать будущие проблемы со здоровьем. Мы стали лучше разбираться в том, как генетическая вариативность может повысить или понизить сопротивляемость к таким инфекциям, как туберкулез или болезнь Хансена. В случае с гепатитом C генотип конкретного вируса определяет, какое лечение будет назначено больному. А еще теперь у нас есть возможность быстро секвенировать геном старых патогенов, таких как вирус гриппа 1918 года (см. стр. 296), а также новых возбудителей, таких как SARS-CoV-2 (см. стр. 153), чтобы разрабатывать методы лечения и вакцины как можно быстрее. Знания о внутренних, уникальных генетических особенностях множества видов
