В текущем году Нобелевский комитет удостоил премиями за работы в области химии трех ученых: шведа Томаса Линдаля и американских исследователей Пола Модрича и Азиза Санкара. В комментарии говорится, что «награда присуждена за инструментарий, который позволяет на молекулярном уровне показать, как клетки «ремонтируют» поврежденные ДНК и сохраняют генетическую информацию».

Лауреаты Нобелевской премии по химии 2015 года: Томас Линдаль (Tomas Lindahl), Пол Модрич (Paul Modrich) и Азиз Санджар (Aziz Sancar). Фото © Cancer Research UK / K. Wolf / M. Englund

Лауреаты Нобелевской премии 2015 г. – это яркие представители направления в биологической науке, которое сложилось сразу же после осознания ответственности ученых за созданное ими же ядерное оружие, одним из поражающих факторов которого является ионизирующая радиация, повреждающая человеческий организм на всех уровнях: молекулярных процессов в клетке, функционирования органов и высшей нервной деятельности целого организма. В бесконечном списке громких имен трудно выделить безусловных лидеров, указавших на важность процессов восстановления ДНК. ДНК – это материал наследственности, полученный от предыдущих поколений и определяющий все функции и особенности нашего организма. Внешние воздействия: радиация, канцерогены и внутренние факторы – токсичные метаболиты, вызывают повреждения наследственной информации. Именно клеточные системы репарации ДНК стоят на страже целостности этой уникальной информации и исправляют повреждения благодаря тому, что ДНК – это двойная молекула, т.е. имеющая резервную копию, по которой может пройти восстановление исходной матрицы.

Несомненно, нужно вспомнить отечественных ученых - это Н.В. Тимофеев-Ресовский, который в невероятно трудное время закладывал основы количественной радиобиологии, связавшей дозы воздействия и наблюдаемый эффект. Международная конференция, проходившая в этом году в Санкт – Петербурге, была посвящена его памяти. Совершенно естественно в Петербургском институте ядерной физики им. Б.П. Константинова (ранее филиале Физико-технического института им. А.И. Иоффе, затем Ленинградском институте ядерной физики им. Б.П. Константинова) уделялось большое внимание действию ионизирующей радиации на живые организмы, поскольку ученые располагали как источниками ионизирующего излучения всех типов, так и необходимыми знаниями физики, математики и органической химии. Уже потом появилось понимание значения биохимии, а именно ферментов, сканирующих ДНК и исправляющих повреждения, и генетики, определяющей возможности организма производить нужные ферменты. И здесь нельзя не назвать имена, работавших в ЛИЯФ профессора А.Г. Свердлова, исследовавшего химические средства защиты от радиации, профессора С.Е. Бреслера, во многом определившего развитие молекулярной биологии в стране, и член-корреспондента Российской академии наук И.А. Захарова-Гезехуса, установившего генетический контроль процессов репарации ДНК и мутагенеза.

Различные расчеты показывают, что те химические реакции, которые в норме протекают в живой клетке, порождают за время ее жизни такое количество вредных веществ, воздействие которых на ДНК эквивалентно действию дозы ионизирующей радиации, равной 150 рентгенам. В то же время, разрешенное внешнее воздействие при различных медицинских обследованиях в 100 раз меньше. Другими словами, природные механизмы репарации имеют достаточный запас прочности. Правда, эти возможности восстанавливать поврежденную ДНК варьируют у различных видов организмов в десятки раз. И такие способности к гиперустойчивости некоторых организмов по-прежнему остаются в орбите исследований. Очевидно, что знание механизмов эффективного восстановления ДНК позволит в будущем исправлять врожденные дефекты в геноме больного человека, приводящие к раннему старению и смерти. Уже сейчас развиваются методы направленного изменения генома, кстати, их авторы Эммануэль Шарпантье из Германии и Дженнифер Дудна из США номинировались на Нобелевскую премию в этом году.

Вполне можно ожидать в ближайшем будущем появления доступных приемов исправления дефектов наследственности, вызывающих предрасположенность к распространенным заболеваниям сердечно-сосудистой системы, нейродегенаративным болезням и наследственным формам рака. По крайней мере, персональная геномика уже сейчас становится вектором развития фармацевтики и профилактики заболеваний.

Зам. руководителя ОМРБ

д.б.н. В.Н. Вербенко