Боротьба з гепатитом С і чорні діри. За що присудили нобелівські премії з медицини та фізики

У Стокгольмі проходить Нобелівський тиждень — головна подія в році для безлічі вчених з усього світу. 5 жовтня Нобелівський комітет оголосив переможців у сфері фізіології та медицини — ними стали вчені Харві Алтер, Майкл Хаутон і Чарльз Райс, які вивчали вірус гепатиту С. 6 жовтня Нобелівську премію з фізики присудили Роджеру Пенроузу за відкриття того, що утворення чорних дір є надійним прогнозом загальної теорії відносності і Рейнхарду Гензелю і Андреа Гез за відкриття надмасивної чорної діри в центрі нашої галактики.

У найближчі дні ми дізнаємося переможців у сфері хімії, літератури, економіки та миротворчості. Цього року всі нобеліанти отримають по 10 млн крон (приблизно один мільйон доларів), що майже на $110 тис. більше, ніж у минулому році. Через пандемію коронавірусу щорічна церемонія нагородження та банкет, які традиційно проходили в Стокгольмі, були скасовані. Замість цього Нобелівський комітет проведе вручення премій онлайн: у телевізійному форматі з підключенням лауреатів з різних країн. Премію миру, яку зазвичай вручають в Осло, теж будуть вручати незвично — церемонія пройде в скороченому варіанті.

"ДС" розібралася, кому присудили нобелівські премії-2020 і в чому цінність їхніх робіт.

Алтер, Хаутон, Райс і боротьба з вірусом гепатиту С

Нобелівська премія з медицини в 2020 р. присуджена за внесок у боротьбу з гепатитом С — інфекційне захворювання, яке вражає печінку, кістковий мозок, щитовидну залозу та інші тканини організму. Хвороба викликає вірус гепатиту С. Особлива небезпека інфекції в тому, що вона часто протікає безсимптомно, проте хронічний гепатит С тягне за собою фіброз у печінці і навіть цироз або рак печінки. Зараження відбувається через кров.

Американський вчений Харві Джеймс Алтер народився в 1935 р. у Нью-Йорку, він закінчив Медичну школу Університету Рочестера. Його головною пристрастю була дослідницька робота, і в 1964-му він разом з Барухом Бламбергом відкрив Австралійський антиген, що і стало величезним кроком до відкриття вірусу гепатиту С. У той час науці були відомі лише два типи гепатиту — А і В. Алтеру вдалося довести, що більшість випадків гепатиту після переливання крові не пов'язані ні з одним відомим видом хвороби. Дослідження проводилися на шимпанзе, саме в крові цих тварин вдалося вперше зафіксувати невідомий раніше вид гепатиту, який спочатку називали просто non-A, non-B hepatitis (не-А і не-В гепатит). Завдяки успішній роботі над вивченням нового вірусу вченим вдалося знайти вірус у зразках крові людей. Дві статті, що описують новий тип вірусу гепатиту, в квітні 1989 р. опублікував один з найпрестижніших наукових журналів Science.

Другий лауреат, Чарльз Райс народився в 1952 р. в американському Сакраменто. Він здобув науковий ступінь у 1981 р. у Каліфорнійському технологічному інституті. Райс присвятив своє життя виділенню геному вірусу гепатиту С, так як спочатку досліджень не існувало тестів, які могли б виявити хворобу. Для цього Райс розбив геном вірусу на кілька ділянок і штучно створив у лабораторії спрощену версію того ж ланцюжка РНК, при цьому додавши в нього фрагменти, які могли розмножуватися в організмі приматів. Усі дослідження велися на шимпанзе — вчені вводили новий штучно створений вірус у печінку мавпам. Після цього вірус знайшли в крові у піддослідних, у тварин почався хронічний гепатит. Ця робота стала базовою для розробки антивірусних препаратів, які допомогли перемогти хворобу.

Третій нобеліант, Майкл Хоутон, народився в 1949 р. у Великобританії. Він здобув науковий ступінь у лондонському Королівському коледжі, а з 1982 р. почав працювати в американській біотехнологічній корпорації Chiron. Саме тут разом з колегами Куї-Лім-Чоо, Джоржем Куо і з Даніелем Бредлі з Центру по контролю і профілактиці захворювань США Хоутон виділив вірус гепатиту C і почав його вивчення. Незабаром команда вчених ідентифікувала антитіла до вірусу гепатиту С серед хворих з високим ризиком захворювання (зокрема, людей, яким проводили переливання крові). Завдяки цим роботам у 1990 р. був розроблений аналіз крові на наявність антитіл до гепатиту С, який дозволив практично повністю виключити зараження донорської крові в Канаді. Під керівництвом Хоутона лабораторія в Альбертському університеті також виявила, що вакцина проти одного штаму вірусу гепатиту C може бути ефективна і проти всіх інших генотипів.

Вчені майже не працювали разом, проте їх дослідження допомогли не тільки виявити причини виникнення хронічного гепатиту, а й розробити ліки, які врятували мільйони життів. Завдяки роботам Алтера, Хоутона і Райса чутливі аналізи крові на гепатит С тепер доступні в більшості країн світу. 50-80% людей, що проходять лікування противірусними препаратами, одужують.

Пенроуз, Гензель, Гез і чорні діри

Нобелівську премію з фізики в 2020 р. присудили за вивчення чорних дір — областей простору-часу, які мають таке високе гравітаційне тяжіння, що покинути діру не можуть навіть об'єкти, які рухаються зі швидкістю світла. Надмасивні чорні діри, маса яких становить від 105 до 1011 мас Сонця, існують у багатьох галактиках, зокрема — в Чумацькому шляху.

Теорію про те, що на відстані в двадцять шість світлових років від Землі існує надмасивна чорна діра Sagittarius A* (Стрілець A*) висунули ще в 1970-х роках, проте побачити її не вдавалося. Над цим працювали багато вчених, однак довести існування Стрільця А* вдалося двом групам астрофізиків під керівництвом Райнхарда Гензеля і Андреа Гез. Дослідники незалежно один від одного (Гез працювала в Обсерваторії Кека на Гаваях, а Гензель— в Європейській південній обсерваторії і Ла-Силья в Чилі) вирішили застосувати технологію, яка усуває спотворення від атмосфери Землі. Такий підхід дозволив довести, що в центрі нашої галактики дійсно існує надмасивна чорна діра, маса якої в 4 млн разів більша за Сонце.

Обчислення Гез і Гензеля вказують, що Стрілець А* має величезний вплив на навколишній космічній матеріал. Результати досліджень були опубліковані в журналі Astronomy and Astrophysics.

У ході спостережень за так званим Галактичним центром Стрілець A* вчені працювали над перевіркою прогнозів теорії відносності Альберта Ейнштейна. Також дослідники знайшли і зафіксували орбітальний рух спалахів інфрачервоного радіаційного випромінювання в акреційному диску Стрільця А*. Робота Гез і Гензеля підтвердила, що Стрілець А* не тільки існує, але дійсно є надмасивною чорною дірою і називається масивною парадигмою чорної діри.

Ще одним дослідником чорних дір, який отримав у цьому році Нобелівську премію з фізики, став сер Роджер Пенроуз. Він отримав ступінь доктора філософії, досліджуючи методи алгебраїчної геометрії в Кембриджському університеті. Але сферою його інтересів була не тільки математика, а й фізика. Разом зі Стівеном Хокінгом він вивчав чорні діри і квантову теорію.

Зокрема, ще до того, як вчені змогли побачити чорні діри, в 1965 р. Пенроузу вдалося математично довести можливість формування цих дірок і детально описати їх. Результати своїх досліджень і обчислень вчений опублікував у статті про "надважких монстрів, які приховують сингулярність, порушують всі відомі закони природи і поглинають усе, що знаходиться навколо них, включаючи світло". Ця робота вважається однією з найважливіших вкладів у теорію відносності Альберта Ейнштейна.