С этой вызывающей гипотезой, выдвинутой на основании 20-летней практики в области протеиновой химии и структур органических молекул, Бейройтер анализирует нерастворимые образования в Институте генетики в Кельне вместе со своими юными коллегами. То, что эти образования включают в себя протеин, определил еще в середине девятнадцатого века известный химик Аугуст Кекуле. Первооткрыватель бензольного кольца еще в 1859 году основательно изучил образования, которые встречались в мозге здоровых старых людей, не осознавая, с какой болезнью они связаны.
За пять лет до Кекуле известный берлинский медик Рудольф Вирчов даже дал этим отложениям название. Вирчов назвал волокнистые структуры, которые он увидел в световом микроскопе в препарированных участках мозга, обработав их йодом, амилоидом, что означает «крахмалоподобный». Крахмал, который ученые называют амилумом, под действием йода меняет свою окраску. Амилоидные волокна, которые под микроскопом выглядели «подобно лучам, отражающимся в куполах баварских церквей времен барокко», – а именно так описал их мечтатель Бейройтер, – не содержат крахмала, но они сохранили свое название до сегодняшнего дня.
Эти образования, внешне нежные и привлекательные, в реагентном сосуде, однако, были неприступны.
Этот успешный результат, полученный в Кельне, не выносится на суд общественности и пока удерживается от публикаций в научной и специальной литературе. Активно анализируется структура, чтобы установить последовательность аминокислотных составляющих амилоидного протеина.
Бейройтер работает одновременно в двух направлениях. Он анализирует амилоид мозга больного БА и амилоид мозга больного синдромом Дауна. Сам первооткрыватель синдрома Джон Даун (John Down) прозвал таких больных «монголоидами». Клетки этих больных имеют 47 хромосом вместо 46. Хромосома под номером 21 повторена у них трижды, у здорового человека она повторена лишь два раза. Считалось, что все, без исключений, люди с тризомией-21 после 50 лет заболевают БА.
Испытания, проведенные с учетом нейрофизиологических методов, показали увеличение квоты заболеваемости БА у больных Дауном в разных возрастных группах: от 15 % – в возрасте от 25 до 44 лет, до 45 % – в возрасте от 45 до 64 лет. В возрастной группе старше 65 лет процент заболевания доходит до 75. Таким образом, давно предполагаемую связь синдрома Дауна и БА можно считать с большой степенью вероятности доказанной.
Двойное направление поиска полностью оправдало себя. Амилоидопротеин из мозга больных БА и мозга пациентов с синдромом Дауна был идентичен. Он состоит из 42 различных аминокислот и имеет молекулярный вес, равный приблизительно 4000 дальтон. Его назвали β-А4-протеином (β-амилоид), или просто А-4, который был самым исследуемым протеином ушедшего XX века.
Но прежде, чем кельнцы успевают опубликовать свои данные в научных журналах, американцы, ничего не знающие о работах коллег, подтверждают их результаты.
Американский исследователь Джордж Гленнер (тот самый, который в свое время давал пояснения президенту Рейгану о сущности БА), работая в Бетесде, в Национальном институте здравоохранения (NIN) Соединенных Штатов, так же как и Бейройтер использует стратегию двойного направления в своих опытах и исследует одновременно мозг больных БА и больных синдромом Дауна. В отложениях на кровеносных сосудах мозга он обнаруживает тот же амилоидопротеин, который нашли немецкие ученые в бляшках тканей мозга.
Солидным и надменным психиатрам и невропатологам, специализирующимся на лечении БА во всем мире, осталось только удивляться. Развитие ситуации кажется им очень быстрым – неимоверно быстрым. В ответ на это кельнцы вместе с американскими коллегами делают результаты совместных опытов достоянием научной общественности.
Это приносит нужные плоды, и с тех пор амилоид исследуют многие. Прошло два года, прежде чем ученые всего мира в своих лабораториях сумели воспроизвести опыты немцев и американцев для того, чтобы идентифицировать и убедиться в схожести амилоидопротеинов в кровеносных сосудах и в бляшках мозга больных БА– и Даун-пациентов.
Бейройтера невозможно остановить – он устремляется дальше. Сейчас его занимает сам процесс образования амилоидных отложений. Но на его пути стоят не только трудности техники реализации экспериментов. Он постоянно подвергается резким нападкам со стороны конкурентов. Под сомнение ставится направление его поисков. «Я терял уверенность», – вспоминает он. На научных конгрессах и встречах многие коллеги пробовали отговорить его от продолжения работ.
Между тем Бейройтер, по профессии не медик, предпринимает в том же 1984 году то, что у многих его оппонентов вызвало недоумение и снисходительные усмешки.
«После того как мы установили идентичность амилоидных отложений в мозге БА-пациентов и в мозге Даун-пациентов, мне стало ясно, что наследственная информация для А-4 протеина должна лежать на 21-й хромосоме», – рассказывал он с энтузиазмом.
Поставив перед собой задачу не только анализа, но и искусственного синтеза производной амилоидопротеина на основе ДНК, Бейройтер вспоминает: «Я заказал ДНК… амилоидопротеина».
Двойная нить ДНК хромосомы 21 состоит из 50 млн составляющих, т. н. базисных пар. Это соответствует информационному тексту из 50 млн букв. Их точная последовательность будет расшифрована много позже, осенью 2000 года.
А пока, чтобы эти наследственные нити сохраняли свои свойства во время путешествия через Атлантику, они упаковывались в т. н. бактериофаги. По прибытии в Кельн ДНК были изучены. Бейройтер хочет знать, находятся ли в 50 млн составляющих хромосомы-21 какие-либо признаки присутствия структурных образований амилоидопротеина. Поскольку структура амилоидопротеина была им уже расшифрована, можно было пойти путем, обратным тому, который происходит в природе – из «букв» ДНК самому попытаться собрать нужный участок хромосомы, участвующей в образовании амилоидопротеина.
Дефектные гены
За пять лет до Кекуле известный берлинский медик Рудольф Вирчов даже дал этим отложениям название. Вирчов назвал волокнистые структуры, которые он увидел в световом микроскопе в препарированных участках мозга, обработав их йодом, амилоидом, что означает «крахмалоподобный». Крахмал, который ученые называют амилумом, под действием йода меняет свою окраску. Амилоидные волокна, которые под микроскопом выглядели «подобно лучам, отражающимся в куполах баварских церквей времен барокко», – а именно так описал их мечтатель Бейройтер, – не содержат крахмала, но они сохранили свое название до сегодняшнего дня.
Эти образования, внешне нежные и привлекательные, в реагентном сосуде, однако, были неприступны.
Существует взаимосвязь между образованием волокнистых отложений в нервных клетках, нейрофибрильными узлами, а также нейротическими бляшками в ткани мозга и отложениями, которые обнаруживаются в кровеносных сосудах мозга больных БА.То, что не удавалось поколениям разработчиков БА, в начале 1984 года удалось одному из сотрудников Бейройтера, Герду Мультгаупту. Посредством муравьиной кислоты, одного из самых радикальных средств в биохимии, он переводит амилоид в раствор. Итак, теперь оказалось возможным отделить открытый еще Кекуле белок от нерастворимого вещества. Если белок растворен, то сегодня химик, изучающий протеин, с помощью современной техники легко может определить молекулярную структуру и генетическое происхождение, а также свойства белкового вещества.
Этот успешный результат, полученный в Кельне, не выносится на суд общественности и пока удерживается от публикаций в научной и специальной литературе. Активно анализируется структура, чтобы установить последовательность аминокислотных составляющих амилоидного протеина.
Бейройтер работает одновременно в двух направлениях. Он анализирует амилоид мозга больного БА и амилоид мозга больного синдромом Дауна. Сам первооткрыватель синдрома Джон Даун (John Down) прозвал таких больных «монголоидами». Клетки этих больных имеют 47 хромосом вместо 46. Хромосома под номером 21 повторена у них трижды, у здорового человека она повторена лишь два раза. Считалось, что все, без исключений, люди с тризомией-21 после 50 лет заболевают БА.
Испытания, проведенные с учетом нейрофизиологических методов, показали увеличение квоты заболеваемости БА у больных Дауном в разных возрастных группах: от 15 % – в возрасте от 25 до 44 лет, до 45 % – в возрасте от 45 до 64 лет. В возрастной группе старше 65 лет процент заболевания доходит до 75. Таким образом, давно предполагаемую связь синдрома Дауна и БА можно считать с большой степенью вероятности доказанной.
Двойное направление поиска полностью оправдало себя. Амилоидопротеин из мозга больных БА и мозга пациентов с синдромом Дауна был идентичен. Он состоит из 42 различных аминокислот и имеет молекулярный вес, равный приблизительно 4000 дальтон. Его назвали β-А4-протеином (β-амилоид), или просто А-4, который был самым исследуемым протеином ушедшего XX века.
Но прежде, чем кельнцы успевают опубликовать свои данные в научных журналах, американцы, ничего не знающие о работах коллег, подтверждают их результаты.
Американский исследователь Джордж Гленнер (тот самый, который в свое время давал пояснения президенту Рейгану о сущности БА), работая в Бетесде, в Национальном институте здравоохранения (NIN) Соединенных Штатов, так же как и Бейройтер использует стратегию двойного направления в своих опытах и исследует одновременно мозг больных БА и больных синдромом Дауна. В отложениях на кровеносных сосудах мозга он обнаруживает тот же амилоидопротеин, который нашли немецкие ученые в бляшках тканей мозга.
Солидным и надменным психиатрам и невропатологам, специализирующимся на лечении БА во всем мире, осталось только удивляться. Развитие ситуации кажется им очень быстрым – неимоверно быстрым. В ответ на это кельнцы вместе с американскими коллегами делают результаты совместных опытов достоянием научной общественности.
Это приносит нужные плоды, и с тех пор амилоид исследуют многие. Прошло два года, прежде чем ученые всего мира в своих лабораториях сумели воспроизвести опыты немцев и американцев для того, чтобы идентифицировать и убедиться в схожести амилоидопротеинов в кровеносных сосудах и в бляшках мозга больных БА– и Даун-пациентов.
Бейройтера невозможно остановить – он устремляется дальше. Сейчас его занимает сам процесс образования амилоидных отложений. Но на его пути стоят не только трудности техники реализации экспериментов. Он постоянно подвергается резким нападкам со стороны конкурентов. Под сомнение ставится направление его поисков. «Я терял уверенность», – вспоминает он. На научных конгрессах и встречах многие коллеги пробовали отговорить его от продолжения работ.
Между тем Бейройтер, по профессии не медик, предпринимает в том же 1984 году то, что у многих его оппонентов вызвало недоумение и снисходительные усмешки.
«После того как мы установили идентичность амилоидных отложений в мозге БА-пациентов и в мозге Даун-пациентов, мне стало ясно, что наследственная информация для А-4 протеина должна лежать на 21-й хромосоме», – рассказывал он с энтузиазмом.
Поставив перед собой задачу не только анализа, но и искусственного синтеза производной амилоидопротеина на основе ДНК, Бейройтер вспоминает: «Я заказал ДНК… амилоидопротеина».
Двойная нить ДНК хромосомы 21 состоит из 50 млн составляющих, т. н. базисных пар. Это соответствует информационному тексту из 50 млн букв. Их точная последовательность будет расшифрована много позже, осенью 2000 года.
А пока, чтобы эти наследственные нити сохраняли свои свойства во время путешествия через Атлантику, они упаковывались в т. н. бактериофаги. По прибытии в Кельн ДНК были изучены. Бейройтер хочет знать, находятся ли в 50 млн составляющих хромосомы-21 какие-либо признаки присутствия структурных образований амилоидопротеина. Поскольку структура амилоидопротеина была им уже расшифрована, можно было пойти путем, обратным тому, который происходит в природе – из «букв» ДНК самому попытаться собрать нужный участок хромосомы, участвующей в образовании амилоидопротеина.
Дефектные гены
Бейройтер предположил, что амилоидопротеин, состоящий всего из 42 аминокислот, не может иметь собственного гена, поскольку гены, несущие в себе наследственную информацию, должны состоять по меньшей мере из 100 аминокислот.
В результате исследований, граничащих по своей изощренности с жонглированием и алхимией, Бенно Мюллер-Хилл, один из коллег Бейройтера, 21 октября 1986 года сумел наконец «поймать» ген амилоида Альцгеймера из наследственной информации 21-й хромосомы с помощью своеобразной «приманки» ДНК. Таким образом, предположение о том, что наследственная информация амилоидного протеина заключена в большем гене, который содержит шифр для синтеза амилоидного предшественника, подтвердилась.
Вскоре дополнительный дефект гена на хромосоме 21 у жертв БА, переданной по наследству, обнаружила другая поисковая группа. Таким образом, хромосома 21 однозначно является хромосомой Альцгеймера.
Итак, вполне своевременно, к 80-й годовщине со дня открытия Альцгеймером болезни, названной его именем, был найден ген, который участвует в ее возникновении.
На встрече, посвященной этой дате, в начале 1986 года в Нью-Йорке неожиданно становится известно, что три американские группы также обнаружили амилоидный ген. С этими результатами ученые вступают в новую молекулярно-биологическую стадию познаний БА.
Ученые определили, что нить ДНК, состоящая из 695 звеньев аминокислот, является рецепторным белком, часть молекулы которого находится внутри клетки, другая ее часть – снаружи.
Более того, Бейройтеру и его коллегам удается синтезировать амилоид Альцгеймера. Искусственные волокна амилоида выглядят в электронном микроскопе действительно очень похожими на те, которые были получены из мозга БА-пациентов.
«Мы имеем теперь продукт, отложение которого мы можем замедлить или даже предотвратить, если у нас хватит для этого фантазии», – мечтает Бейройтер.
После того как в 1986 году был открыт ген БА на 21-й хромосоме, ученые-микробиологи при помощи точной техники ищут и вскоре находят дополнительные генные дефекты, ведущие к БА, на других хромосомах. В гене белкового вещества пресенилин-I на хромосоме 14 обнаружено более 70 различных мутаций, две мутации обнаружены в гене белка пресенилин-2 на хромосоме I. Все эти дефекты ведут к раннему появлению БА.
Люди, которые несут в себе одну из этих мутаций, становятся жертвами заболевания еще до 60 лет. Каждая из этих мутаций генов в большинстве случаев передается по наследству. Это означает, что половина наследников человека, страдающего БА, будет поражена ею, причем в равной мере страдают и мужчины, и женщины.
При дефекте гена молекулы амилоидного предшественника болезнь проявляется примерно в 47 лет и приблизительно через 12 лет ведет к смерти.
Генные мутации белка пресенилин-2 могут действовать до того жестоко, что вызывают БА уже в 28 лет. Иногда болезнь бывает милостива и настигает пострадавшего только в 70-летнем возрасте. Известен случай, когда один пожилой человек из Швеции по своей генетической наследственности должен был стать жертвой БА, однако избежал этого недуга. Тем не менее у него отсутствуют какие-либо признаки этого недуга.
Генетические формы БА проявляются и встречаются очень редко. По разным данным, только от I до 5 % всех больных страдают семейно-наследственной ранней формой болезни. Таким образом, открытие генных дефектов не принесло решения проблемы. Оно служит лишь дальнейшему пониманию процесса образования амилоидного протеина. В этом процессе ученые видят сегодня ключ к разгадке БА.
Все это так, но установившееся мнение о том, что в 90 % всех случаев генетические факторы играют в развитии и возникновении болезни второстепенную роль, может быть теперь поставлено под сомнение результатами последних исследований.
В 2006 году пресса сообщила, что риск заболевания БА, согласно исследованиям международной группы ученых, сравнившей около 12 000 близнецов, в 80 % случаев имеет наследственное происхождение. Все другие авторы рассматривали значительно меньшее число генетических случаев заболевания. Маргарет Гатц (Margaret Gatz) из южнокалифорнийского университета в Лос-Анджелесе, подчеркивает: «Это не означает, что окружающая среда играет лишь незначительную роль – различные внешние факторы наверняка играют определенную роль в возникновении этой все еще неизлечимой болезни».
В результате исследований, граничащих по своей изощренности с жонглированием и алхимией, Бенно Мюллер-Хилл, один из коллег Бейройтера, 21 октября 1986 года сумел наконец «поймать» ген амилоида Альцгеймера из наследственной информации 21-й хромосомы с помощью своеобразной «приманки» ДНК. Таким образом, предположение о том, что наследственная информация амилоидного протеина заключена в большем гене, который содержит шифр для синтеза амилоидного предшественника, подтвердилась.
Вскоре дополнительный дефект гена на хромосоме 21 у жертв БА, переданной по наследству, обнаружила другая поисковая группа. Таким образом, хромосома 21 однозначно является хромосомой Альцгеймера.
Итак, вполне своевременно, к 80-й годовщине со дня открытия Альцгеймером болезни, названной его именем, был найден ген, который участвует в ее возникновении.
На встрече, посвященной этой дате, в начале 1986 года в Нью-Йорке неожиданно становится известно, что три американские группы также обнаружили амилоидный ген. С этими результатами ученые вступают в новую молекулярно-биологическую стадию познаний БА.
Ученые определили, что нить ДНК, состоящая из 695 звеньев аминокислот, является рецепторным белком, часть молекулы которого находится внутри клетки, другая ее часть – снаружи.
К 80-й годовщине со дня открытия Альцгеймером болезни, названной его именем, был найден ген, который участвует в ее возникновении.Тем самым рецепторы служат клетке антеннами для посылки и приема сигнальных веществ, а также средством транспортировки определенных субстанций через мембрану. Эти свойства рецептора – предшественника амилоидного протеина АРР – были проверены и экспериментальным путем. Сокращение АРР происходит от английского «Amiloid Precursor Protein». 24 аминокислоты молекулы находятся всегда в клеточной мембране. 14 из них идентичны аминокислотам амилоида А4-протеина, состоящего из 42 аминокислот.
Более того, Бейройтеру и его коллегам удается синтезировать амилоид Альцгеймера. Искусственные волокна амилоида выглядят в электронном микроскопе действительно очень похожими на те, которые были получены из мозга БА-пациентов.
«Мы имеем теперь продукт, отложение которого мы можем замедлить или даже предотвратить, если у нас хватит для этого фантазии», – мечтает Бейройтер.
После того как в 1986 году был открыт ген БА на 21-й хромосоме, ученые-микробиологи при помощи точной техники ищут и вскоре находят дополнительные генные дефекты, ведущие к БА, на других хромосомах. В гене белкового вещества пресенилин-I на хромосоме 14 обнаружено более 70 различных мутаций, две мутации обнаружены в гене белка пресенилин-2 на хромосоме I. Все эти дефекты ведут к раннему появлению БА.
Люди, которые несут в себе одну из этих мутаций, становятся жертвами заболевания еще до 60 лет. Каждая из этих мутаций генов в большинстве случаев передается по наследству. Это означает, что половина наследников человека, страдающего БА, будет поражена ею, причем в равной мере страдают и мужчины, и женщины.
При дефекте гена молекулы амилоидного предшественника болезнь проявляется примерно в 47 лет и приблизительно через 12 лет ведет к смерти.
Генные мутации белка пресенилин-2 могут действовать до того жестоко, что вызывают БА уже в 28 лет. Иногда болезнь бывает милостива и настигает пострадавшего только в 70-летнем возрасте. Известен случай, когда один пожилой человек из Швеции по своей генетической наследственности должен был стать жертвой БА, однако избежал этого недуга. Тем не менее у него отсутствуют какие-либо признаки этого недуга.
Генетические формы БА проявляются и встречаются очень редко. По разным данным, только от I до 5 % всех больных страдают семейно-наследственной ранней формой болезни. Таким образом, открытие генных дефектов не принесло решения проблемы. Оно служит лишь дальнейшему пониманию процесса образования амилоидного протеина. В этом процессе ученые видят сегодня ключ к разгадке БА.
Все это так, но установившееся мнение о том, что в 90 % всех случаев генетические факторы играют в развитии и возникновении болезни второстепенную роль, может быть теперь поставлено под сомнение результатами последних исследований.
В 2006 году пресса сообщила, что риск заболевания БА, согласно исследованиям международной группы ученых, сравнившей около 12 000 близнецов, в 80 % случаев имеет наследственное происхождение. Все другие авторы рассматривали значительно меньшее число генетических случаев заболевания. Маргарет Гатц (Margaret Gatz) из южнокалифорнийского университета в Лос-Анджелесе, подчеркивает: «Это не означает, что окружающая среда играет лишь незначительную роль – различные внешние факторы наверняка играют определенную роль в возникновении этой все еще неизлечимой болезни».
Конец бесплатного ознакомительного фрагмента