Борьба с гепатитом С и черные дыры. За что присудили Нобелевские премии по медицине и физике

В Стокгольме проходит Нобелевская неделя — главное событие в году для множества ученых со всего мира. 5 октября Нобелевский комитет объявил победителей в сфере физиологии и медицины — ими стали ученые Харви Алтер, Майкл Хаутон и Чарльз Райс, которые изучали вирус гепатита С. 6 октября Нобелевскую премию по физике присудили Роджеру Пенроузу за открытие того, что образование черных дыр является надежным предсказанием общей теории относительности и Рейнхарду Гензелю и Андреа Гез за открытие сверхмассивной черной дыры в центре нашей галактики.

В ближайшие дни мы узнаем победителей в сфере химии, литературы, экономики и миротворчества. В этом году все нобелианты получат по 10 млн крон (примерно один миллион долларов), что почти на $110 тыс. больше, нежели в прошлом году. Из-за пандемии коронавируса ежегодная церемония награждения и банкет, которые традиционно проходили в Стокгольме, были отменены. Вместо этого Нобелевский комитет проведет вручение премий онлайн: в телевизионном формате с подключением лауреатов из разных стран. Премию мира, которую обычно вручают в Осло, тоже будут вручать необычно — церемония пройдет в сокращенном варианте.

"ДС" разобралась, кому присудили Нобелевские премии-2020 и в чем ценность их работ.

Алтер, Хаутон, Райс и борьба с вирусом гепатита С

Нобелевская премия по медицине в 2020 г. присуждена за вклад в борьбу с гепатиом С — инфекционным заболеванием, которое поражает печень, костный мозг, щитовидную железу и другие ткани организма. Болезнь вызывает вирус гепатита С. Особенная опасность инфекции в том, что она часто протекает бессимптомно, однако хронический гепатит С влечет за собой фиброз в печени и даже цирроз или рак печени. Заражение происходит через кровь.

Американский ученый Харви Джеймс Алтер родился в 1935 г. в Нью-Йорке, он окончил Медицинскую школу Университета Рочестера. Его главной страстью была исследовательская работа, и в 1964-м он вместе с Барухом Бламбергом открыл Австралийский антиген, что и стало огромным шагом к открытию вируса гепатита С. В то время науке были известны только два типа гепатита — А и В. Алтеру удалось доказать, что большинство случаев гепатита после переливания крови не связаны ни с одним известным видом болезни. Исследования проводились на шимпанзе, именно в крови этих животных удалось впервые зафиксировать неизвестный ранее вид гепатита, который вначале называли просто non-A, non-B hepatitis (не-А и не-В гепатит). Благодаря усердной работе над изучением нового вируса ученым удалось найти вирус в образцах крови людей. Две статьи, описывающие новый тип вируса гепатита, в апреле 1989 г. опубликовал один из самых престижных научных журналов Science.

Второй лауреат, Чарльз Райс родился в 1952 г. в американском Сакраменто. Он получил научную степень в 1981 г. в Калифорнийском технологическом институте. Райс посвятил свою жизнь выделению генома вируса гепатита С, так как вначале исследований не существовало тестов, которые могли бы выявить болезнь. Для этого Райс разбил геном вируса на несколько участков и искусственно создал в лаборатории упрощенную версию той же цепочки РНК, при этом добавив в нее фрагменты, которые могли размножаться в организме приматов. Все исследования велись на шимпанзе — ученые вводили новый искусственно созданный вирус в печень обезьянам. После этого вирус нашли в крови у подопытных, у животных начался хронический гепатит. Эта работа стала базовой для разработки антивирусных препаратов, которые помогли победить болезнь.

Третий нобелиант, Майкл Хоутон, родился в 1949 г. в Великобритании. Он получил научную степень в Лондонском королевском колледже, а с 1982 г. начал работать в американской биотехнологической корпорации Chiron. Именно здесь вместе с коллегами Куи-Лим-Чоо, Джоржем Куо и с Даниэлом Бредли из Центра по контролю и профилактике заболеваний США Хоутон выделил вирус гепатита C и начал его изучение. Вскоре команда ученых идентифицировала антитела к вирусу гепатита С среди больных с высоким риском заболевания (в частности, людей, которым проводили переливание крови). Благодаря этим работам в 1990 г. был разработан анализ крови на наличие антител к гепатиту С, который позволил практически полностью исключить заражение донорской крови в Канаде. Под руководством Хоутона лаборатория в Альбертском университете также выявила, что вакцина против одного штамма вируса гепатита C может быть эффективна и против всех других генотипов.

Ученые почти не работали вместе, однако их исследования помогли не только выявить причины возникновения хронического гепатита, но и разработать лекарства, которые спасли миллионы жизней. Благодаря работам Алтера, Хоутона и Райса чувствительные анализы крови на гепатит С теперь доступны в большинстве стран мира. 50-80% людей, проходящих лечение противовирусными препаратами, выздоравливают. 

Пенроуз, Гензель, Гез и черные дыры

Нобелевскую премию по физике в 2020 г. присудили за изучение черных дыр — областей пространства-времени, которые имеют такое высокое гравитационное притяжение, что покинуть дыру не могут даже объекты, движущиеся со скоростью света. Сверхмассивные черные дыры, масса которых составляет от 105 до 1011 масс Солнца, существуют во многих галактиках, в том числе — в Млечном пути.

Теорию о том, что на расстоянии в двадцать шесть световых лет от Земли существует сверхмассивная черная дыра Sagittarius A* (Стрелец A*) выдвинули еще в 1970-х годах, однако увидеть ее не удавалось. Над этим работали многие ученые, однако доказать существование Стрельца А* удалось двум группам астрофизиков под руководством Райнхарда Гензеля и Андреа Гез. Исследователи независимо друг от друга (Гез работала в Обсерватории Кека на Гавайях, а Генцель — в Европейской южной обсерватории и Ла-Силья в Чили) решили применить технологию, устраняющую искажения от атмосферы Земли. Такой подход позволил доказать, что в центре нашей галактики действительно существует сверхмассивная черная дыра, масса которой в 4 миллиона раз больше Солнца. 

Вычисления Гез и Гензеля указывают, что Стрелец А* имеет огромное влияние на окружающий космический материал. Результаты исследований были опубликованы в журнале Astronomy and Astrophysics.

В ходе наблюдений за так называемым Галактическим центром Стрелец A* ученые работали над проверкой прогнозов теории относительности Альберта Эйнштейна. Также исследователи нашли и зафиксировали орбитальное движение вспышек инфракрасного радиационного излучения в аккреционном диске Стрельца А*. Работа Гез и Гензеля подтвердила, что Стрелец А* не только существует, но действительно является сверхмассивной черной дырой и называется массивной парадигмой черной дыры.

Еще одним исследователем черных дыр, который получил в этом году Нобелевскую премию по физике, стал сэр Роджер Пенроуз. Он получил степень доктора философии, исследуя методы алгебраической геометрии в Кембриджском университете. Но сферой его интересов была не только математика, но и физика. Вместе со Стивеном Хокингом он изучал черные дыры и квантовую теорию.

В частности, еще до того, как ученые смогли увидеть черные дыры, в 1965 году Пенроузу удалось математически доказать возможность формирования этих дыр и подробно описать их. Результаты своих исследований и вычислений ученый опубликовал в статье о "сверхтяжелых монстрах, которые скрывают сингулярность, нарушают все известные законы природы и поглощают все, что находится вокруг них, включая свет". Эта работа считается одним из самых важных вкладов в теорию относительности Альберта Эйнштейна.