ни нобелевских работ Эртля прошло два десятилетия, и исследования колебательных реакций на твердой поверхности ушли далеко вперед. Было обнаружено еще несколько подобных реакций и подробно изучены условия, в которых появляется колебательный режим. Математические модели стали более изощренными, ими описывают не только химические реакции, но и диффузию по поверхности. Однако самые первые, пионерные, экспериментальные и теоретические исследования, заложившие основу этого раздела химии, были проведены под руководством Эртля.
Разумеется, реальные промышленные процессы далеки от тех идеальных условий, в которых проводил реакции Эртль. Платина в автомобильных катализаторах содержит многочисленные примеси, а давление выхлопных газов во много раз больше, чем в экспериментах
Литература
Эртля. В реальных условиях колебательный режим также возможен, хотя его причины могут быть совсем другими. Заслуга Эртля в том, что его результаты позволили по-новому взглянуть на проблему управления химическими реакциями в промышленности.
Обычно химические процессы организуют так, чтобы они протекали в стационарном режиме при условиях, оптимальных с позиций экономики, экологии и безопасности. Устойчивость режима, как правило, поддерживается с помощью какого-либо процесса, обеспечивающего обратную связь. Однако после открытия колебательных реакций в открытых системах появилась идея организовывать промышленные реакции в нестационарном, колебательном режиме. Работы Эртля позволили понять, какие факторы определяют скорость колебательных реакций на поверхности. Клю-
чевая идея состоит в направленном изменении свойств поверхности катализатора не только во времени, но и в пространстве. Например, технически можно поддерживать колебательный режим за счет точечного нагревания отдельных участков поверхности движущимся лазерным лучом. Пока еще подобные подходы ограничены научными изысканиями, однако в любом случае арсенал принципиальных способов управления химическими реакциями обогатился еще одним подходом, автором которого стал лауреат Нобелевской премии профессор Герхард Эртль. Кстати, присуждена она в день его рождения, и, по его собственным словам, — это лучший подарок, который можно сделать человеку. ■
© Еремин В.В., доктор физико-математических наук химический факультет МГУ
1. Ertl G. // J. Vac. Sci. Technol. 1983. V.A1. P.1247—1253.
2. Ertl G, Norton P.R., Rustig J. // Phys. Rev. Lett. 1982. V.49. P.177—180.
3. Imbihl R, Cox MP, Ertl G. et al. // J. Chem. Phys. 1985. V.83. №4. P.1578—1587.
4. Jakubith S, Rotermund H.H., Engel W, Oertzen A.von, Ertl G. // Phys. Rev. Lett. 1990. V.65. №24. P.3013 — 3016.
5. Eiswirth M, Krischer K, Ertl G. // Surf. Sci. 1988. V.202. №3. P.565 — 591.
По физиологии или медицине — М.Капеччи, О.Смитис, М.Эванс
6 октября 2007 г. комитет по присуждению Нобелевских премий провозгласил, что нынешняя награда по физиологии и медицине вручается за открытие принципов введения специфических генетических мутаций в мышей с использованием эмбриональных стволовых клеток. Наверное, это почти уникальный случай, когда в формулировке достижений, отмеченных высшей научной преми-
ей, прозвучала хорошо знакомая всем зверюшка. Эта несчастная и великая мышка, которая верой и правдой служит науке уже не одно десятилетие; эта незаменимая модель в многочисленных экспериментах, помогающих искать реальные подходы к разработке новых лекарств против множества заболеваний.
Сегодня крупнейший поставщик таких лабораторных мышей — знаменитая Джексонов-
ская лаборатория. Эта некоммерческая организация возникла почти полвека назад. в небольшом городке Бар Харбор, расположенном на Острове пустынных гор (Mount Desert Island). Ее организовал профессор К.Литл, который провел на острове первую биологическую практику для шести студентов. Появившуюся в 1929 г. лабораторию назвали в честь одного из многих благотворителей
Джексоновской (The Jackson lab). По данным 2005 г., в настоящее время ее ежегодный бюджет составляет 137.2 млн долл., в ней работают 1274 человека, а в 2004 г. она продала по всему миру 2.3 млн мышей на общую сумму почти 70 млн долл.
С помощью содержащихся в лаборатории животных можно изучать разнообразные заболевания человека, такие как рак, наркомания, эпилепсия, заболевания нервной системы, крови, сердечно-сосудистые, возрастные и многие, многие другие, всего порядка 800 известных человеческих недугов. Каким образом сегодня, при столь интенсивно развивающейся науке, мы найдем лекарства от всех форм рака, сердечно-сосудистых заболеваний и, возможно, от преждевременного старения организма? Какая технология поможет отыскать врожденный, генетический, источник того или иного недуга? Одна из них и отмечена нынешней Нобелевской премией. В чем же состоит неординарность предложенного нобелевскими лауреатами технологического подхода, и кто они?
Самый почтенный в нобелевской триаде — Оливер Смитис (Oliver Smithies). Он родился 23 июня 1925 г. в Галифаксе (Великобритания). Учился в Оксфорде, где и защитил в 1951 г.
докторскую диссертацию по биохимии. С 1953 по 1978 г. жил в Канаде и работал в Университете Торонто, а в 1988 г. переехал в Северную Каролину, где живет и работает до сих пор. Сегодня он профессор патологии и медицины в Университете Северной Каролины в Чепел-Хилл.
С профессиональной точки зрения профессор Смитис давно уже мог получить аналогичную награду за изобретение метода разделения биологических макромолекул в электрическом
поле, или, как говорят специалисты, за гель-электрофорез. Сегодня в мире нет ни одной лаборатории, работающей с биологическими макромолекулами, которая не использует это устройство. Стоимость простейшего прибора от 200 долл., а потребность науки и практики исчисляется сотнями тысяч гораздо более сложных приборов. В интервью, данном после получения нобелевской награды, Смитис назвал себя изобретателем инструментов. Во второй
Схема получения культуры стволовых клеток, несущих целевой ген.
половине прошлого века, предположив, что мутированные гены можно исправить на уровне клетки, он разработал метод коррекции с использованием механизма гомологичной рекомбинации (обмена фрагментом между парами гомологичных хромосом).
Независимо от Смитиса аналогичной задачей занимался другой нобелевский лауреат, Ма-рио Капеччи (Mario Capecchi)* Он родился 6 октября 1937 г. в Вероне (Италия). После войны вместе с матерью переехал в США. Образование получил в Гарварде, где в 1967 г. защитил диссертацию по биофизике, подготовленную под руководством Дж.Уотсона (Нобелевская премия 1962 г.). В 1971 г. — доцент в Гарвардской школе медицины, в 1973 г. — профессор биологии Университета штата Юта, с 1993 г. — почетный про* По правилам транскрипции эта итальянская фамилия читается Капекки. Но Марио давно живет в США, и потому его фамилия произносится Капеччи.
Схема получения трансгенной мыши с помощью метода генетического нокаута.
фессор факультета генетики человека и биологии того же университета. Сопредседатель Департамента генетики человека.
С начала 80-х годов Капеччи усиленно работал над получением трансгенных клеток. Он доказал, что в клетках млекопитающих с помощью гомологичной рекомбинации можно направленно изменять гены. Однако тогда его предложение по разработке такой технологии не получило поддержки от Национального института здоровья США, грант был отклонен.
В чем же заслуга Смитиса и Капеччи? Они, работая с клетками млекопитающих, независимо друг от друга нашли способ выключения генов за счет гомологичной рекомбинации, используя для этого искусственно синтезированный фрагмент ДНК, соответствующий участку одного из генов. Если такой фрагмент изменить (испортить) и внедрить его в хромосому клетки вместо нормального участка, ген не будет работать. Таким образом Капеччи и Смитис создали метод нокаута генов в культуре клеток. Однако нока-утные организмы еще не появились на свет.
Интересно, что информационное сообщение Нобелевского комитета начинается с выделения эмбриональных стволовых клеток мышей. Сегодня на фоне бума клеточных технологий термин «стволовые клетки» у всех на слуху. Но кто и когда впервые ввел это понятие, до сих пор до конца не выяснено. Многие считают, что это сделал известный русский гистолог А.А.Максимов, другие приписывают применение термина немецкому ученому В.Хаэкеру, а Нобелевский комитет отдал первенство М.Асканази, который использовал его 100 лет назад, в 1907 г. Однако выделить эмбриональные стволовые клетки удалось только в 1981 г., и сделал это третий нобелевский лауреат.
Мартин Эванс (Martin Evans) родился 1 января 1941 г. в Глос-
тершире (Великобритания). Учился в Кембридже и в университетском колледже Лондона. Там он работал с 1966 по 1974 г., потом в Кембридже до 1999 г., а затем в Университете Уэльса. В настоящее время Эванс — профессор генетики Кардиффского университета и возглавляет Школу биофизики. В 2004 г. королева Елизавета II за заслуги в науке посвятила его в рыцари.
Основой исследований Эванса стала коллекция мышей Джексоновской лаборатории. Там полвека назад получили и описали линию мышей, которая позволила ему выделить эмбриональные стволовые клетки из внутренней клеточной массы бластоцисты. Наверное, все помнят из школьного курса биологии размножение млекопитающих. После слияния яйцеклетки и сперматозоида происходит ряд последовательных клеточных делений, приводящих в конце концов к появлению на свет живого существа. На определенной стадии, когда будущий эмбрион представлен пузырьком (бластоцистой), происходит первая специализация клеток. Часть из них формирует шарообразную трофоэктодер-му, которая потом разовьется в плаценту, а другая часть (примерно 50 клеток), которая даст начало целому организму, находится внутри этого шара.
Именно эти клетки служат источником эмбриональных стволовых клеток. В природе такое состояние клеток существует очень недолго — часы, поэтому так важно зафиксировать его. Это удалось в лабораторных условиях (in vitro). Во-первых, Эванс научился наращивать в культуре эмбриональные стволовые клетки, полученные из бластоцисты мыши, в
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.