Фон Пирке был, во-первых, врачом, а во-вторых, исследователем. Его основным местом работы была детская клиника в Вене, где он наблюдал нечто интересное у некоторых пациентов, которых лечили от дифтерии с помощью лошадиной сыворотки. У большинства детей, принимавших антитоксин, дела шли хорошо, но у меньшинства лечение не давало результатов. На деле некоторым становилось еще хуже, и они умирали быстрее, чем ожидалось.
Исходя из этих наблюдений, фон Пирке выдвинул радикальную идею о том, что наша иммунная система сама по себе может быть проблемой. Похоже, что иммунная система этих детей считала лошадиную сыворотку чужеродной и реагировала на нее настолько агрессивно, что приводила к смерти. До фон Пирке врачи считали, что за болезнь ответственно то, что вторглось в организм пациента. Наблюдения фон Пирке, похоже, показали, что сама иммунная система может выйти из-под контроля.
Этот новый взгляд на проблему побудил фон Пирке создать новое слово – аллергия, от греческого слова allos (другой) и ergos (действие). В то время концепция фон Пирке казалась многим, и даже ему самому, смешной. В 1906 г. он отметил: «…концепция, что сыворотка, которая должна защищать от болезней, также вызывает болезнь, звучит на первый взгляд абсурдно»{82}.
Другие наблюдения подкрепили не только идею фон Пирке о том, что собственная кровь человека может причинять вред, но и идею о том, что это явление связано с астмой. Один из наиболее драматичных случаев произошел в 1919 г., когда иммигрант из Греции, идентифицируемый в медицинских публикациях только как Х. T., пришел в Центральный парк Нью-Йорка прогуляться и прокатиться в конном экипаже. Как только он уселся в экипаж, его поразил сильный приступ астмы. Он был потрясен. Он не в первый раз находился рядом с лошадьми, и у него никогда не было никаких проблем, кроме того, он никогда не страдал астмой. Но его просто оторопь взяла, когда на следующий день он вернулся в Центральный парк, и все повторилось.
Х. Т. обратился к доктору Максимилиану Рамиресу, который внимательно расспросил своего пациента, не было ли чего-то необычного в его жизни в последнее время. Выслушав ответы на свои вопросы, доктор Рамирес не только поставил диагноз, но и заложил основу экстраординарной исследовательской работы и завоевал место в анналах истории иммунологии{83}.
Пациент Х. Т. не сказал доктору Рамиресу ничего особенно важного, за исключением того, что двумя неделями ранее ему делали переливание крови. Этого было достаточно для доктора Рамиреса, чтобы сформулировать свои идеи. Он протестировал Х. Т. на аллергию и получил положительный результат на лошадей. Решив проверить свою теорию, доктор Рамирес нашел донора крови, который не только признал, что всю жизнь является астматиком и аллергиком, но и сдал анализ на аллергию на лошадей, результат которого оказался даже более положительным, чем у Х. Т. Доктор Рамирес правильно предположил, что при переливании крови некоторое сенсибилизирующее вещество попало от донора к Х. Т. Это был первый доказательный случай, демонстрирующий, что аллергия и астма могут передаваться от одного пациента к другому через кровь.
Тем не менее оставался вопрос: являются ли белые кровяные клетки или какой-то другой фактор в сыворотке крови первичным триггером аллергии и астмы? Ответ был получен три года спустя, в 1922 г., в результате экспериментов доктора Карла Праусница и доктора Хайнца Кюстнера в Польше. У Кюстнера в течение всей жизни было много аллергических реакций, в том числе сильная аллергия на рыбу, в то время как у Праусница аллергия отсутствовала. Для проверки они взяли сыворотку Кюстнера и ввели ее в руку Праусница. На следующий день они ввели рыбный экстракт в руку Праусница в том же месте, куда была введена сыворотка Кюстнера, и вскоре у него на руке появилась припухшая, зудящая красная сыпь. Впервые в жизни у Праусница развилась аллергическая реакция.
Теперь стало понятно, что причина аллергии и астмы находилась в сыворотке. Определенный сенсибилизированный фактор или белок реагировал на инородные стимулы и вызывал воспаление в организме. Праусниц и Кюстнер придумали термин «реагин», чтобы описать этот фактор в сыворотке крови, но они совершенно не представляли, что это такое и каков его биохимический состав. Прошло почти 50 лет, прежде чем это выяснилось, и, как со многими другими научными открытиями, огромную роль сыграл случай. На самом деле две отдельные группы ученых сделали это открытие исключительно в одно и то же время, используя два совершенно разных метода.
На протяжении пяти десятилетий после реакции Праусница область иммунологии постоянно развивалась, но ответственный за аллергию элемент в сыворотке крови так и оставался неизвестным. Исследователи могли назвать различные элементы, вызывающие воспаление, будь то трава, пыльца, амброзия или животное. Но они понятия не имели, с чем эти аллергические белки связываются в сыворотке крови, вызывая заложенность носа при аллергии или смертельный спазм дыхательных путей при астме.
Важный шаг вперед был сделан в 1950-х гг., когда ученые больше узнали о белках в сыворотке крови, часть из которых были антителами. Термин «антитело» уже использовался в конце XIX в., но структура белков была неизвестна. Имеющие форму Y антитела прикрепляются открытым концом к инородным частицам, побуждая другие иммунные клетки мигрировать и атаковать, прикрепляясь к прямому участку Y. Этот комплекс, по сути, нейтрализует любую инородную частицу, будь то бактерия или вирус, но, к добру или к худу, процесс часто сопровождается воспалением и притоком жидкости. Антителам, которые иначе называют иммуноглобулинами, были присвоены разные буквы в зависимости от их предполагаемой роли. Например, иммуноглобулин G (IgG) – это антитело, которое, как полагают, играет важную роль в борьбе с инфекциями. Скорее всего, оно помогало тем, кто страдал дифтерией, бороться с бактериями. Вплоть до 1960-х гг. ученые пытались увязать эти разные антитела с аллергией и астмой, но безуспешно.
Поиск структуры реагина Праусница и Кюстнера начался в двух отдельных лабораториях – одна в Денвере, штат Колорадо, а другая в Швеции. В обеих лабораториях применялись совершенно разные подходы к этой задаче, но в конце концов ученые и институты объединили усилия, чтобы в сотрудничестве собрать последние фрагменты головоломки.
К моменту переезда из Японии в Колорадо в 1962 г. доктор Кимисигэ Исидзака 15 лет пытался установить структуру реагина. Он добился определенных успехов, но также пережил ряд деморализующих поражений. Он с азартом протестировал одно из известных антител, иммуноглобулин А, думая, что он может быть источником реагина, ключевого элемента аллергической реакции, но его эксперименты закончились неудачей.
Доктор Исидзака начал серию испытаний на кроликах, сначала вводя им сыворотку от пациента с тяжелым аллергическим заболеванием. Организмы кроликов посчитали сыворотку чужеродной и создали антитела к ее белкам. Предположительно, одно из антител в организме кроликов будет образовано в ответ на реагин, наверняка содержащийся в сыворотке пациента с аллергией. Для выделения антител к реагину и самого реагина (который был бы связан с антителами) доктор Исидзака взял сыворотку кроликов и отмыл из нее все известные белки.
Чтобы проверить свою мысль о том, что теперь, после отмывки этой пробы, у него были антитела к реагину, доктор Исидзака забрал еще сыворотки от страдавшего аллергией пациента и добавил к ней очищенную кроличью сыворотку. Когда он добавил в смесь молекулу, провоцирующую аллергию, проба от пациента с аллергией не показала никакой чувствительности – новая созданная антисыворотка кролика не давала развиться никакой аллергической воспалительной реакции. Теперь доктор Исидзака определенно выделил антитела к реагину и сам реагин. Он переименовал реагин в гамма-глобулин E и подозревал, что это белок, близкородственный антителам. Это был огромный прорыв, но Исидзака точно установил структуру выделенного им белка, только когда получил письмо из Швеции{84}.
В то же время, когда доктор Исидзака проводил свои исследования, группа в Уппсале (Швеция) под руководством Гуннара Йоханссона и Ханса Бенниха заинтересовалась белком, полученным от пациента с множественной миеломой, раком крови. Миелома – это злокачественное заболевание крови, затрагивающее В-клетки, клетки, которые вырабатывают иммуноглобулин. У одного пациента с явными признаками миеломы в крови был белок, который не являлся ни одним из известных иммуноглобулинов. С помощью передовых молекулярных технологий шведская группа начала анализировать этот уникальный белок. (Им повезло иметь белок в гораздо более высоких концентрациях, чем у доктора Исидзаки, так как организм их ракового пациента вырабатывал этот иммуноглобулин бесконтрольно{85}.)
Они провели анализ белка, и он подтвердил, что это был иммуноглобулин, новый, со структурой, намного меньшей, чем у других иммуноглобулинов. Они назвали свой новый белок IgND, использовав инициалы пациента с раком крови. Они подозревали, что IgND также является реагином, особенно прочитав статью доктора Исидзаки о попытках выделить этот белок и антитела к нему. Йоханссон и Бенних отправили письмо доктору Исидзака, чтобы подтвердить свои мысли.
Обе группы обменялись образцами и установили, что белки одинаковы. В следующем, 1968 г., они совместно переименовали этот белок в иммуноглобулин Е (IgE). После 50 лет поисков ключевой элемент, ответственный за астму и аллергию, был выделен. Тот факт, что реагин, или IgE, присутствует в крови в концентрации примерно в 10 000 раз меньше, чем концентрации других иммуноглобулинов, даже у тех, кто страдает тяжелой аллергией, частично объясняет, почему его так долго не могли выделить и почему настолько примечательно то, что доктор Исидзаки смог это сделать.