НОБЕЛОВИ ЛАУРЕАТИ / 1984 г. / ФИЗИОЛОГИЯ ИЛИ МЕДИЦИНА / ГЕОРГ КЬОЛЕР

Георг Кьолер (Georges Köhler)

17 апреля 1946 г. – 1 март 1995 г.

Нобелова награда за физиология или медицина (заедно с Нилс Йерне и Сесар Милстейн)

(За теориите, свързани със спецификата в развитието и контрола на имунната система и за откриването на принципа за производство на моноклонални антитела.)

Германският имунолог Георг (Жорж) Кьолер е роден в Мюнхен. Майка му e французойка, а баща му германец. Детството на Кьолер преминава в град Кел, разположен на границата между Франция и Германия, където получава средното си образование. През 1965 г. той постъпва в университета във Фрайбург, за да учи биология и през 1971 г. получава диплома по биология за работата си върху репарацията (възстановяването) на дезоксирибонуклеиновата киселина (ДНК) в Escherichia coli, една от бактериите, които обикновено се срещат в червата. Въпреки това, по време на дипломирането си Кьолер се интересува вече не толкова от микробиология, колкото от имунология. Затова той моли Фриц Мелхерс, изследовател в Базелския имунологичен институт, да стане научен ръководител на неговата докторска дисертация. Мелхерс се съгласи и през 1971 г. Кьолер започна своето имунологично изследване за ензима бета-галактозидаза. Имунологичният институт, създаден през 1969 г., се ръководи по това време от Нилс Йерне.

През 1930 г. Карл Ландщайнер доказва, че животните могат да произвеждат хиляди антитела, специфични за различни чужди агенти, или антигени. Антителата са протеини, синтезирани от имунната система, които свързват и инактивират антигените. През 60-те години основният проблем на имунологията е да се определи как тялото може да произведе толкова много различни специфични антитела. В своята докторска дисертация Кьолер се опита да реши този проблем, като изучава различните антитела, произведени за борба с един антиген. За да направи това, той използва бактериалния ензим бета-галактозидаза като антиген. Въпреки факта, че може само с голяма трудност да поддържа жизнеспособността на клетките дори за кратко време, Кьолер успява да докаже, че мишката произвежда най-малко 1 000 антитела, действащи върху един и същи участък на молекулата на бета-галактозидазата. Това означава, че всички тези различни антитела разпознават една антигенна детерминантна група.

Според водещата теория, обясняваща многообразието на антителата, всичките различни антитела се произвеждат в резултат на мутации на съответните гени в специална група от клетки. За да провери тази теория, Кьолер решава да изследва популация от идентични клетки, произвеждащи антитела, и да разбере колко често се появяват мутациите. Освен това той иска да проследи влиянието на мутациите върху видовете антитела, произведени от тези клетки. Той получава дългосрочна субсидия от Европейската организация за молекулярна биология (EOMБ) и започва работа под ръководството на Сесар Милстейн в лабораторията по молекулярна биология на Съвета за медицински изследвания (СМИ) към университета в Кеймбридж. През пролетта на 1974 г. Кьолер започва своите изследвания.

По това време Милстейн изследва мутациите на миеломните клетки, отглеждани в лабораторни култури (множественият миелом е заболяване на костите и костния мозък, характеризиращо се с пролиферация на плазмени клетки, които произвеждат парапротеини). Обикновено всички миеломни клетки при един пациент произлизат от една и съща злокачествена прогениторна клетка и следователно произвеждат идентични парапротеини. Трудностите, възникнали преди Кьолер при изследването на миеломните клетки, се състоят в това, че заболяването се появява случайно и следователно е невъзможно да се предскаже с кой антиген ще се свържат парапротеините, произведени от миеломните клетки във всеки конкретен случай.

Милстейн предлага на Кьолер да вземе една от миеломните клетъчни линии, отгледани в СМИ, и да се опита да определи съответния антиген по метода на пробата и грешката. Но Кьолер се надява да намери линия от клетки, чиито парапротеини биха били специфични по отношение на известен антиген. Във връзка с това той решава да използва техниката, разработена от Р. Котън, бивш сътрудник в лабораторията на Милстейн, който открива, че е възможно да се постигне сливане на две различни миеломни клетки и да се получи хибрид, съдържащ парапротеини от двата предшественика.

Кьолер развива имунитет у мишка срещу известен антиген, изолира произвеждащите антитела клетки от далака ѝ и ги свързва с миеломните клетки. Резултатът е хибриден миелом (хибридом), който има свойства на двата предшественика, полезни за изследователя; неговите клетки, подобно на нормалните клетки, произвеждащи антитела, постоянно отделят антитела срещу известен антиген. Кьолер разработва също така метод за изолиране на хибридоми под формата на клонове, получени от един хибрид. Техните клетки произвеждат идентични моноклонални антитела.

Когато през 1975 г. Кьолер и Милщайн публикуват своята методология за получаване на хибридоми, нейната практическа стойност е оценена веднага. В своята докторска дисертация Кьолер доказва, че у животните в естествени условия се образуват много различни антитела към един и същи антиген. Антигенните серуми, получени от имунизирани хора или животни, са смеси от разни антитела, различни при различни индивиди или дори при един и същи индивид по различно време.

Серумните реакции към антигените могат да се използват като тест за откриване на наличието на всяко вещество, към което животното е имунизирано. За целта обаче е необходимо да се изследва отделно всеки серум, за да се определи неговата специфична антигенна реактивност. В това отношение получаването на стандартизирани имунологични серуми е трудно и отнема много време. В същото време партидата моноклонални антитела се стандартизира "автоматично" и всички антитела в серума са идентични.

Друга трудност, която възниква при използването на обичайни серуми за антигени, е, че те са ефективни само когато антителата към определен антиген преобладават във всеки такъв серум. От друга страна, моноклоналните антитела могат да бъдат получени дори когато антигенът не предизвиква силен имунен отговор. Единственото нещо, което се изисква, е да се „сортират“ различни хибридоми, докато се идентифицира този, който е необходим.

Към началото на 80-те години започва интензивно промишлено производство на моноклонални антитела за диагностични цели. Тъй като специфични моноклонални антитела могат да бъдат произведени срещу всяко вещество, те се използват от молекулярните биолози за изследване на всичко - от структурата на ензимите до функционирането на нервната система. От особено значение е групата на моноклоналните антитела, които реагират само с туморни клетки. Тези антитела могат да се използват за насочване към туморите с желан токсичен ефект, без да засягат здравата тъкан.

Моноклоналните антитела се използват за лечение на левкемии и голямо разнообразие от инфекциозни заболявания като хепатит В и стрептококови инфекции. Те също изиграват важна роля при идентифицирането на случаи на синдром на придобита имунна недостатъчност (СПИН). Други потенциални приложения включват подобряване на техниките за типизиране на тъкани, лечение на алергии и колагенови заболявания като ревматоиден артрит и системен лупус еритематозус.

Като не желае да стане "производител на моноклонални антитела", Кьолер предпочита да се занимава с научна дейност, използвайки хибридомите за изследване на производството на антитела. До 1985 г. той работи в Базелския имунологичен институт и след това става директор на Института по имунобиология „Макс Планк“ във Фрайбург.

Кьолер и съпругата му Клавдия имат три деца. Ученият носи брада и не отдава особено значение на облеклото си. Има силен интерес към архитектурата и обича да реставрира стари къщи. Сътрудниците му говорят за него като за спокоен, скромен и разумен човек.

Кьолер е член на Европейската организация по молекулярна биология. Носител е на много награди и почетни звания, включително на Международната награда на фонда „Гарднър“ (1981 г.).

Превод от руски: Павел Б. Николов