Как Лап-Чи Цуй и его команда из Торонто произвели революцию в научных исследованиях, обнаружив неуловимый ген
На днях я в сотый раз посмотрела социальную рекламу по телевидению, в которой воссоздан момент открытия инсулина. Ролик был создан Historica Canada, благотворительной организацией.
На дворе 1921 год. Канадский учёный в очках, Фредерик Бантинг, вводит очищенный гормон из стеклянного шприца в руку ослабленного подростка-диабетика по имени Леонард Томпсон.
Сколько бы раз ни появлялся этот ролик, я ни разу не встала с дивана во время его вдохновляющего 60-секундного повествования.
Спросите любого канадца, какое медицинское открытие в истории страны самое значительное — и, скорее всего, вам ответят: инсулин.
Неофициальный онлайн-опрос, проведённый в прошлом году историком и подкастером Крейгом Бэрдом, присудил ему первое место не только в медицине, но и среди всех канадских изобретений в целом. (Телефон занял далёкое второе место.)
С этим трудно не согласиться. Контроль над диабетом стал национальной победой, спасшей миллионы жизней.
Но это грандиозное событие произошло более века назад. А что канадские медицинские исследователи сделали для нас в последнее время? Неужели герои 1920-х, вводившие инсулин, — единственная научная команда, достойная славы в нашей стране любителей кленового сиропа?
В эпоху растущей национальной гордости пришло время признать заслуги ещё одного канадского учёного — возможно, менее известного, но чья инновационная работа имела далеко идущие последствия в медицине.
Речь идёт о Лап-Чи Цуе, молекулярном генетике, который в 1989 году в Детской больнице Торонто (Hospital for Sick Children) идентифицировал ген, вызывающий муковисцидоз.
Цуй (произносится как «Чой») — канадец китайского происхождения, выросший в Гонконге и приехавший в Канаду из США в 1981 году. Позднее он стал главным генетиком Детской больницы Торонто (также известной как SickKids) и ректором/президентом Гонконгского университета.
«В год, когда я приехал в Канаду… я до сих пор помню… это был самый холодный день в моей жизни, — вспоминал он со смехом. — Минус 35 градусов по Цельсию, когда я пересекал мост в Виндзоре».
Почему работа Цуя была столь значительной
Муковисцидоз — наследственное заболевание, которым в настоящее время страдают около 4 400 канадцев. Болезнь разрушает несколько органов, особенно лёгкие и пищеварительный тракт. Выявление гена позволило понять коренную причину заболевания.
Работа Цуя заложила основу для будущих генетических исследований, включая проект «Геном человека». Его исследования позволили осуществлять раннюю диагностику муковисцидоза при скрининге новорождённых, а также подготовили почву для разработки эффективных методов лечения. В 1950-х годах дети с муковисцидозом доживали в среднем до 4–5 лет. Тогда это был смертный приговор. Сейчас — нет. В Канаде средняя продолжительность жизни людей с этим заболеванием составляет 60 лет.
Обнаружение мутировавшего гена было серьёзной задачей в ранние дни генетических исследований. Это требовало настойчивости, аналитических способностей и технологических инноваций.
Цуй и его коллеги опубликовали свои революционные результаты в сентябрьском выпуске 1989 года престижного журнала Science, которому были посвящены три статьи. Открытие было настолько значительным, что редакторы ускорили процесс публикации, чтобы как можно быстрее сделать данные достоянием общественности.
Из-за поспешной публикации администрация Детской больницы Торонто срочно организовала пресс-конференцию. Королевская канадская конная полиция (RCMP) была вызвана на поиски Йоханны Ромменс, специалиста по клонированию генов и соавтора статей. В тот момент она находилась в походе в Скалистых горах и должна была срочно вернуться для участия в объявлении.
Скромный член Зала славы
За свои огромные заслуги Цуй был включён в Канадский Зал славы в 2012 году. Сейчас учёному 74 года, и, несмотря на известность в научных кругах и за их пределами, он остаётся скромным.
«Когда я занимался исследованием генов и болезней в Детской больнице Торонто, у меня была команда преданных делу коллег, ассистентов и стажёров. Именно их упорная работа и настойчивость привели к открытию гена муковисцидоза и нашему вкладу в исследование человеческого генома. Мой вклад в команду, возможно, состоял лишь в позитивном настрое и случайных научных озарениях».
— Лап-Чи Цуй, из его речи на 195-м выпускном собрании Гонконгского университета в 2016 году.
Хотя он и приуменьшает свою ключевую роль в открытии, послание Цуя ясно: наука невозможна в одиночку; сотрудничество — жизненно необходимо. (Это напоминает мне историю о венгерском математике Пауле Эрдёше, который часто приходил к коллегам со словами: «Вот и я. Мой мозг открыт.»)
Цуй сотрудничал с лабораторией биохимика Джека Риордана из Торонто, а также с группой из Мичиганского университета в Энн-Арборе под руководством Фрэнсиса Коллинза, который позднее стал директором Национальных институтов здоровья (NIH) в США при трёх президентах.
Связь между Цуем и Коллинзом — яркий пример научного обмена через границы: история канадско-американского сотрудничества, приведшая к великим результатам. Оба учёных искали ген муковисцидоза. На одной конференции они поняли, что их команды обладают взаимодополняющими компетенциями. Вместо конкуренции они решили объединить усилия.
Электронной почты тогда ещё не было, поэтому группы регулярно ездили друг к другу между Энн-Арбором и Торонто, иногда останавливаясь в «дешёвых мотелях на полпути», вспоминает Коллинз.
«Лап-Чи — настоящий учёный. Во время нашей совместной работы в те напряжённые годы я восхищался его способностью охватывать широкий спектр деталей и организовывать их так, чтобы принимать верные решения по поводу следующих экспериментов.»
— слова Фрэнсиса Коллинза из этого видео.
Как работает ген муковисцидоза
Гены кодируют белки, выполняющие определённые функции в организме, поддерживая наше здоровье.
Ген муковисцидоза кодирует белок CFTR (Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator). CFTR действует как канал, транспортирующий ионы хлора и другие ионы через клеточные мембраны. Он жизненно важен для нормальной работы лёгких, пищеварительной и репродуктивной систем. Если канал отсутствует или сформирован неправильно, накапливается густая и липкая слизь, вызывая серьёзные проблемы с дыханием и другие осложнения.
Диаграмма белка CFTR, разработанная в лаборатории Джуэ Чен, Ph.D., Рокфеллеровский университет, Нью-Йорк.
Из лаборатории — в клинику: путь длиной в десятилетия
После открытия гена создание лекарств от муковисцидоза оказалось сложнее, чем предполагалось. Оказалось, что ген включает более 2000 различных мутаций, а структура белка CFTR — необычно сложная.
В конечном итоге были разработаны модуляторы CFTR — лекарства, которые «ремонтируют» неисправный белок. Их эффективность во многих случаях оказалась поразительной.
Вот отзывы двух женщин с муковисцидозом, принимавших препарат elexacaftor/tezacaftor/ivacaftor (ETI), одобренный в США в 2019 году, а в Канаде — в 2021.
Эмили Траут стояла в очереди на пересадку лёгких и печени, когда начала приём препарата:
«Я проглотила таблетки, стараясь не поддаться возбуждению окружающих. Я боялась, что моё тело опять не примет лечение. Через пять дней меня выписали из больницы, и я ощущала прилив энергии, которого давно не чувствовала. Мои лёгкие стали тихими — больше не было кашля до посинения и пота. Через пару недель мои лёгкие заработали на 35% лучше, и меня сняли с листа ожидания на трансплантацию. Я стала слишком здорова для операции.»
— Эмили Траут, блог сообщества на сайте Cystic Fibrosis Foundation, 6 марта 2025 года.
Кейтлин Коппок получила диагноз в 3 года и пересадку печени в 9. Вот её история:
«Мой врач убедил меня попробовать лекарство. В течение первых дней я постоянно откашливала жёсткие куски слизи. Я знала, что это фаза "очищения". Были и головные боли. Но через неделю всё прошло. Я впервые за много лет спала всю ночь. Я могла дышать глубоко, бегать, смеяться, и мои лёгкие начали работать! Это было ощущение свободы. Новая высота. Облегчение.»
— Кейтлин Коппок, блог сообщества Cystic Fibrosis Foundation, 15 июля 2024 года.
Смысл открытия — мои размышления
Я пытаюсь представить, что чувствовали Цуй и его команда, когда они «взломали код» на 7-й хромосоме.
Похоже ли это на археолога, который слышит глухой удар лопаты по кости динозавра? Или на метеоролога, впервые зафиксировавшего вихрь торнадо на экспериментальном радаре?
Открытия требуют подготовки, размышлений и неудач. Не бывает внезапных «эврика».
Человеческое тело кажется невероятно сложным — пока не разберёшь его на мельчайшие компоненты. То, что сначала кажется магией, оказывается механикой. Сердце — насос. Нервы — провода. Гены — чертёж. Пара «опечаток» — и вот болезнь. А потом, после гипотез и испытаний, вдруг приоткрывается дверь, и появляется новый взгляд на реальность. Хаос упорядочивается, страдание ослабляется.
Итак, открытия — это начало, а не конец. Информация о муковисцидозе, опубликованная в Science в 1989 году, не излечила болезнь за один день. Исследования продолжались.
Более тридцати пяти лет спустя открытие гена продолжает приносить плоды. Разве оно не заслуживает нового «Канадского исторического момента»?
Если вы хотите читать больше интересных историй, подпишитесь пожалуйста на наш телеграм канал: https://t.me/deep_cosmos