Жуль Борде: Наука о фиксации комплемента и иммунных механизмах (1919)

Информационная карта Нобеля

• Год награды: 1919
• Область: Физиология или медицина
• Обоснование награды: За его открытия, связанные с иммунитетом.
• Дата рождения: 13 июня 1870 г., Сонё, Бельгия
• Смерть: 6 апреля 1961 года, Брюссель, Бельгия
• Национальность: Бельгийский
• Учреждение: Институт Пастера в Брюсселе

Жизнь и образование

Жюль Жан Батист Винсент Борде родился 13 июня 1870 года в Сонё, Бельгия. Его отец, Шарль-Анри Борде, был учителем школы. Мать, Целестина Ванденабеле, происходила из скромной семьи. Молодой Жюль, когда переехал с семьей в Брюссель, был вдохновлен живой интеллектуальной атмосферой города. Борде завершил среднее образование в Королевском атенеуме в Брюсселе, проявляя с раннего возраста сильный интерес к естественным наукам.

В 1886 году Борде поступил на медицинский факультет Свободного университета Брюсселя (Université Libre de Bruxelles), где во время обучения проявил особый интерес к микробиологии и иммунологии. Он получил медицинское образование в возрасте всего двадцати двух лет в 1892 году. С грантом от бельгийского правительства он отправился в Парижский институт Пастера, где присоединился к лаборатории Ильи Мечникова. В то время Мечников активно работал над теорией фагоцитоза, что сыграло решающую роль в формировании научного мировоззрения Борде.

За семь лет работы в Институте Пастера (1894–1901) Борде сделал свои наиболее важные открытия в области иммунологии. Этот период в Париже стал временем формирования его научной идентичности. Хотя он был под влиянием подхода Мечникова к клеточному иммунитету, Борде сосредоточил свои исследования на гуморальных (жидких) иммунных механизмах. Эта предпочтительность поставила Борде в уникальное положение между немецкой школой Эрихсона и французской школой Мечникова.

В 1901 году Борде вернулся в Брюссель и был назначен директором недавно созданного Института Пастера в провинции Брабант. Этот институт стал центральным узлом научной деятельности Борде на оставшуюся жизнь. Под руководством Борде Брюссельский институт Пастера получил международное признание как ведущий исследовательский центр. В 1907 году он также начал преподавать бактериологию в качестве профессора в Свободном университете Брюсселя.

Личная жизнь Бордэ была в гармонии с его научной карьерой. В 1899 году он женился на Марте Левоз и имел от этого брака одного сына и двух дочерей. Его сын Поль Бордэ также стал микробиологом. Бордэ был скромным, спокойным и трудолюбивым; он вел жизнь, полностью посвященную науке, далеких от помпезности.

Научная работа

Научная карьера Бордэ была сосредоточена на изучении механизмов, с помощью которых кровяные сыворотки уничтожают бактерии. В 1890-х годах иммунология была охвачена ожесточёнными дебатами между сторонниками клеточного (Мехников) и гуморального (Эрлих) иммунитета. Бордэ внёс значительный вклад в эти дебаты благодаря экспериментальным исследованиям гуморальных иммунных механизмов.

В 1895 году Борде обнаружил, что серумная бактериолизис происходит благодаря взаимодействию двух отдельных факторов. Способность иммунного сыворотки (сыворотки от чувствительных животных) уничтожать бактерии была показана возможной не только с помощью термоустойчивого компонента (антитела/сенсибилизатора), но и с помощью термолабильного компонента (алексина/комплемента) вместе. Когда сыворотка нагревалась до 56 градусов Цельсия, её бактерицидная активность исчезала; однако при добавлении свежей нормальной сыворотки эта активность восстанавливалась. Это открытие доказало, что для бактериолиза требуется двухкомпонентная система.

Борде назвал термоочувствительный компонент алексином (позднее он был переименован в комплемент Эрихом). Алексин был неспецифическим фактором, обнаруженным во всех нормальных сыворотках. Антитело, с другой стороны, было специфическим фактором, производимым в результате иммунного ответа. Бактериолиз происходил по механизму, в котором антитело связывается с бактерией, а затем комплемент присоединяется к этому комплексу антитело-бактерия, вызывая лизис клетки.

В 1898 году Борде обнаружил, что гемолиз (разрушение красных кровяных клеток) имеет тот же механизм, что и бактериолиз. При введении в организм животных чужеродных красных кровяных клеток наблюдалось образование в их сыворотке антител (гемолизинов), разрушающих эти клетки. Как и при бактериолизе, для гемолиза необходимы присутствие как антитела, так и комплемента. Это наблюдение подчеркнуло универсальность иммунных механизмов.

Открытие, которое привело к Нобелевской премии

Самооткрытие Бордэ — это тест на фиксацию комплемента, разработанный им совместно с коллегой Октавом Генго в 1901 году. Этот тест позволил косвенно обнаруживать реакцию антитело-антиген с помощью серологического метода и революционизировал лабораторную диагностику инфекционных заболеваний.

Принцип теста на фиксацию комплемента заключался в следующем: когда антитело и антиген соединялись, комплемент связывался с этим комплексом (фиксировался). Если фиксация комплемента происходила, в окружающей среде не оставалось свободного комплемента. Это состояние можно было обнаружить с помощью индикаторной системы. Борде и Генго использовали чувствительные к комплементу красные кровяные тельца овцы в качестве индикаторов: если свободный комплемент присутствовал, происходила гемолиз (положительный контроль), а если комплемент был зафиксирован, гемолиза не наблюдалось (отрицательный результат). Отсутствие гемолиза указывало на то, что желаемая реакция антитело-антиген произошла.

Это был чрезвычайно чувствительный и универсальный диагностический инструмент. В 1906 году Август фон Васерманн применил принцип Бордэ-Жанго к диагностике сифилиса и разработал тест Васермана. Этот тест стал первым надежным серологическим методом диагностики сифилиса и оставался стандартным диагностическим тестом на протяжении большей части двадцатого века. Принцип фиксации комплемента позже также применялся для серологической диагностики многих других инфекционных заболеваний.

Еще одним значительным вкладом Бордэ было выделение бациллы коклюша (Bordetella pertussis). В 1906 году он идентифицировал возбудителя коклюша вместе с Женом и успешно вырастил его на специальной среде (агар Бордэ-Жена). Это открытие стало основой для разработки вакцины от коклюша. В настоящее время бацилла коклюша классифицируется в роде Bordetella, и ее название дано в честь Бордэ.

Борде также подробно изучал агглютинацию (слипание) и преципитационные реакции. Он описал механизмы этих серологических реакций и разработал их диагностические применения. Он также работал в области серологии групп крови и внес вклад в безопасность переливания крови.

Во время Первой мировой войны Борде был вынужден оставаться в оккупированной Бельгии. Возможности для исследований были сильно ограничены в этот период, но он продолжал свою научную работу в меру возможных условий. После войны он вновь присоединился к международному научному сообществу и был номинирован на Нобелевскую премию.

Премия и её последствия

В 1919 году Нобелевская премия по физиологии или медицине была присуждена Жюлю Борде за его открытия в области иммунитета. Однако из-за переноса церемонии награждения из-за Первой мировой войны Борде получил премию на церемонии 1920 года в Стокгольме. В своей нобелевской лекции он объяснил процесс фиксации комплемента и применение иммунных механизмов в серологических диагностических целях.

После получения Нобелевской премии Борде продолжил свою работу в Пастеровском институте в Брюсселе. Он проводил исследования бактериофагов (вирусов, заражающих бактерии) и изучал механизмы лизиса бактериофагов. Эти исследования внесли вклад в развитие вирусологии и молекулярной биологии. Кроме того, он изучал механизмы свертывания крови.

Пользующийся авторитетом в международном научном сообществе, Борде получил почётные степени и членство в научных обществах многих стран. Он возглавлял Брюссельский институт Пастера до 1940 года. Несмотря на свой преклонный возраст во время Второй мировой войны, он остался в Бельгии и пытался продолжить деятельность института.

Жуль Борде умер в Брюсселе 6 апреля 1961 года в возрасте девяноста лет. После долгой и плодотворной жизни он вошел в историю как один из основателей областей иммунологии и серологии.

Наследие и влияние сегодня

Научное наследие Жуля Бордета продолжает жить в основах современной иммунологии и клинической микробиологии. Система комплемента считается одним из важнейших компонентов врожденного иммунитета. Классический, альтернативный и лектиновый пути активации комплемента играют критические роли в защите от инфекций, воспалении и повреждении тканей. Взаимосвязь между дефицитами комплемента и аутоиммунными заболеваниями и рецидивирующими инфекциями является важной темой текущих исследований.

Тест на фиксацию комплемента был основным инструментом серологического диагноза на протяжении большей части двадцатого века. Он использовался для диагностики сифилиса, гриппа, кори и многих других инфекционных заболеваний. Хотя современные методы диагностики (ЭЛИЗА, ПЦР, быстрые тесты на антигены) в значительной степени заменили тест на фиксацию комплемента, принцип Бордета взаимодействия антител-антигенов остается основой всех серологических методов диагностики.

Изолирование Bordetella pertussis привело к разработке вакцин против коклюша. Сегодня вакцина ДТП (дифтерия-столбняк-коклюш) является одним из основных компонентов программ вакцинации детей во всем мире. Коклюш в значительной степени взят под контроль в развитых странах благодаря программам вакцинации.

Целевая терапия комплемента является одной из развивающихся областей современной медицины. Лекарства, такие как экулизумаб, моноклональное антитело против комплемента, используются для лечения параоксизмальной ночной гемоглобинурии и атипического гемолитического уремического синдрома.

Малоизвестные факты

• Хотя Борде работал в лаборатории Мечникова в Институте Пастера, он направил свои исследования на гуморальный иммунитет. Это показывает, что он следовал независимому от Мечникова пути, ориентированному на клеточный иммунитет.
• Принцип фиксации комплемента Бордэ был адаптирован Васерманном для диагностики сифилиса и стал одним из самых широко используемых серологических тестов двадцатого века.
• Бактерия коклюша классифицируется в роде Bordetella в честь Бордета — пример того, как имя учёного увековечено в микробиологической классификации.
• Борде получил свою Нобелевскую премию на год позже из-за Первой мировой войны. Он провел военные годы в оккупированной Германией Бельгии.
• Борде жил до девяноста лет, что делает его одним из самых долгоживущих нобелевских лауреатов в области медицины. Он продолжал активно интересоваться научными делами почти до конца жизни.
• Между Бордэ и Эрлихом шло обсуждение терминологии комплемента. Бордэ предпочитал термин «алексин», в то время как Эрлих предлагал «комплемент»; в итоге закрепился термин Эрлиха.
• Сын Бордэ Поля Бордэ также работал микробиологом и служил в Брюссельском институте Пастера, основанном его отцом.