
Старый световой микроскоп. Максимальное увеличение — 600 раз, по сегодняшним меркам — почти археологический инструмент: современные оптические микроскопы дают увеличение в 2250 раз. Дрожжевые клетки — крошечные, их внутренние структуры почти невозможно различить.
И всё же профессор японского университета смотрит в окуляр — и видит то, чего никто не видел раньше: внутри вакуолей дрожжевых клеток что-то движется.
«Я счастливчик, — со смехом сказал он позже. — Я мог бы их и не заметить, если бы они не двигались».
Это «не заметить» отделяло открытие, достойное Нобелевской премии, от обычного рутинного наблюдения. Разница была не в инструменте — в человеке, который смотрел.
Ёсинори Осуми родился 9 февраля 1945 года в Фукуоке, Япония. Год рождения говорит сам за себя: Япония 1945 года — это страна в руинах, на пороге капитуляции, накануне самой травматичной главы своей истории. Детство Осуми пришлось на годы восстановления — когда вся страна заново отстраивала и физическую, и интеллектуальную инфраструктуру.
Подробности раннего детства не сохранились в публичных источниках — Осуми не из тех учёных, кто строит вокруг себя медийный нарратив. Известно главное: он получил образование в системе, которая в послевоенные десятилетия совершила невероятный скачок — от разрушенной страны до одной из научных держав мира.
В 1974 году Осуми получил степень доктора наук в Токийском университете.
С 1974 по 1977 год он работал в Рокфеллеровском университете в Нью-Йорке. Рокфеллеровский университет — одно из самых престижных научных учреждений США, кузница нобелевских лауреатов. Для молодого японского биолога этот период был погружением в самую передовую научную среду эпохи.
Затем он вернулся в Токийский университет, где работал научным сотрудником, а потом лектором на факультете естественных наук.
Это были годы, в которые большинство учёных формируют узкую специализацию и движутся по ней до конца карьеры. У Осуми всё было иначе — он работал в чужой лаборатории, на чужой теме, ожидая момента, когда сможет начать собственное исследование.
В 1988 году, в возрасте сорока трёх лет, Осуми был назначен доцентом факультета искусств и наук Токийского университета. Это была первая лаборатория, которой он руководил самостоятельно.
Сорок три года — не ранний старт для самостоятельной научной карьеры. К этому возрасту многие учёные уже находятся на пике публикационной активности в устоявшихся направлениях. Осуми получил собственную лабораторию относительно поздно — и решил начать с нуля.
До этого он работал над транспортом веществ к вакуолям в дрожжах в ботанической лаборатории профессора Ясухиро Анраку. Но получив собственную лабораторию, он решил передать эту тему лаборатории профессора Анраку, а сам взялся за принципиально новый проект.
Этот выбор — отдать перспективную тему другому и начать заново — говорит о редкой научной независимости. Он сосредоточился на литических (деградационных) функциях вакуолей в дрожжах — теме, о которой в то время было известно очень мало.
Дрожжи были и остаются популярным модельным организмом, особенно полезным для идентификации генов, отвечающих за конкретные клеточные процессы. Но они же ставили перед Осуми серьёзные вопросы: существует ли аутофагия в одноклеточных организмах, таких как дрожжи? Он предполагал, что да — ведь даже дрожжам нужно как-то утилизировать клеточные отходы.
Дрожжевая вакуоль — функциональный аналог лизосомы млекопитающих. Осуми рассудил: если аутофагия существует у дрожжей, подавление вакуолярных ферментов должно привести к накоплению захваченных цитоплазматических компонентов внутри вакуоли.
Осуми сконструировал штамм дрожжей Saccharomyces cerevisiae, лишённый вакуолярных протеиназ и пептидаз — ферментов, которые в норме разрушают всё, что попадает в вакуоль, — и затем подверг эти дрожжи голоданию.
Логика была элегантной: если ферменты-«мусоросжигатели» отключены, а клетка при этом голодает и пытается переработать собственные компоненты для получения энергии — то весь «мусор», который клетка отправляет в вакуоль на переработку, должен там накопиться и стать видимым.
Автофагосомы — пузырьки, переносящие отходы, — в обычных условиях существуют всего 10–20 минут перед тем, как слиться с вакуолью. Заметить этот процесс напрямую почти невозможно.
Когда Осуми посмотрел на полученные дрожжи в световой микроскоп, он увидел, что внутри вакуолей накопились аутофагические тела.
Это был первый раз, когда кто-либо увидел работу аутофагической функции вакуолей вживую. В норме, когда деградационные ферменты в вакуолях присутствуют и работают, любой материал, попадающий туда, немедленно разрушается — поэтому никто и не видел этого раньше.
Одна деталь в истории открытия часто остаётся в тени. После выделения мутантов аутофагии группа Осуми — совместно с лабораторией Марико Осуми, его жены — занялась идентификацией мутировавших генов.
Марико Осуми — сама учёный, специалист по электронной микроскопии. Их сотрудничество было не курьёзом, а полноценной научной коллаборацией: пока лаборатория Ёсинори работала с генетикой дрожжей, лаборатория Марико предоставляла визуализацию на электронном микроскопе — детальные изображения, которые подтверждали то, что было видно в световой микроскоп лишь приблизительно.
Большинство выявленных мутантов apg имели дефекты в ранее не охарактеризованных генах. Оказалось, что область аутофагии в биологии была подобна Галапагосским островам: автофагический механизм давно ждал своего открытия.
3 октября 2016 года, в день объявления Нобелевской премии, все три телефонные линии в лаборатории коллеги Осуми не переставали звонить — журналисты со всего мира хотели комментариев.
Ёсинори Осуми получил Нобелевскую премию по физиологии и медицине «за открытие механизмов аутофагии».
Было показано, что значительная часть белковых структур, в обновлении которых нуждается организм человека, компенсируется за счёт процессов внутриклеточной перестройки, основанных на аутофагии.
Гомологи генов, открытых Осуми, были найдены у млекопитающих, включая человека, и у растений. Нарушения аутофагии играют значительную, хотя и не до конца понятную роль в развитии миопатий и нейродегенеративных заболеваний.
С 2009 года Осуми — профессор Токийского технологического института, где продолжил исследования наряду с работой в Токийском университете.
Он — член EMBO (Европейской организации молекулярной биологии) и с 2018 года — член Японской академии наук. В 2005 году он был удостоен премии Фудзивары, а в 2006-м — премии Японской академии наук — за годы до того, как мировая слава пришла к нему через Стокгольм.
Самое примечательное в подходе Осуми — не результат, а метод, который он передаёт студентам.
«Все мои научные результаты начинались с наблюдений в микроскоп, — говорил он. — Поэтому даже сейчас я всегда прошу студентов, приходящих в мою лабораторию, работать с микроскопом. В каком-то смысле так и должна делаться биология, и я верю, что важны сами феномены. Я хочу, чтобы студенты сами, своими глазами, подтверждали явления — и, надеюсь, сами своими глазами совершали новые открытия».
В эпоху, когда биология всё больше становится наукой больших данных, секвенирования и компьютерного моделирования, Осуми остаётся приверженцем самого старого инструмента биологической науки — стекла, света и человеческого глаза.
Аутофагия может быть нацелена на конкретные белки, белковые агрегаты или даже целые органеллы и, как показано, участвует в различных физиологических и патологических процессах — раке, нейродегенерации и регуляции продолжительности жизни организма.
Сегодня исследования аутофагии — одно из самых динамичных направлений в биомедицине: от разработки терапий болезни Паркинсона и Альцгеймера до изучения механизмов старения и борьбы с раком. Всё это выросло из дрожжевой клетки, голодающей мутации и старого светового микроскопа с увеличением в 600 раз.
История Ёсинори Осуми — это история о том, что великие открытия не всегда требуют самых дорогих инструментов. Иногда достаточно правильного вопроса, терпения и готовности годами заниматься тем, что коллеги считают слишком нишевым, слишком скромным, слишком «немодным» — пока однажды что-то внутри клетки не начнёт двигаться.
Есинори Осуми, биолог.Foto:Jiji Press / AFP-Getty Images
| Родился: | 09.02.1945 (81) |
| Место: | Фукуока, Фукуока (JP) |