Aktuální číslo:

2017/12

Téma měsíce:

Kontakty

Od vyvrácené hypotézy k Nobelově ceně

50. výročí radioimunoanalýzy
 |  5. 11. 2009
 |  Vesmír 88, 704, 2009/11

Náhoda přeje připravené mysli.

Louis Pasteur

Kolik věcí, dnes jednoduchých a samozřejmých, vzniklo díky neuvěřitelné souhře náhod, představivosti, píli a někdy až zarputilosti, neočekáváno zprvu ani svými autory?

Imunoanalýza se uplatňuje v nepřeberné šíři aplikací a v některých patří takřka mezi předměty denní potřeby.1) Její moderní podoba, která otevřela nové obzory tím, že umožnila snadné měření dříve nepředstavitelně nízkých koncentrací nespočtu látek, se zrodila před padesáti lety.

Neměřitelné hormony

Roku 1921 objevili Fredrick Banting a Charles Best inzulin, který umožnil léčit cukrovku a zlepšil životní vyhlídky milionů pacientů. Vývoj léčebných postupů byl však trnitý. Zásadní slabinu představoval nedostatek analytických metod. Biologické testy byly pracné a nákladné, náročné na zkušenost experimentátora, málo citlivé a nedostatečně reprodukovatelné. Lépe na tom ostatně nebyly ani další oblasti endokrinologie. Hormony se jakžtakž daly měřit v žlázách, které je produkují. Sledovat tisícinásobně nižší koncentrace, které se vyskytují v krvi, bylo po mnoho let nemožné.

Inzulin získávaný ze slinivek jatečných zvířat (používal se vepřový a hovězí) časem u řady pacientů ztrácel účinnost. Ke kompenzaci diabetu potřebovali mnohem vyšší dávky, než byly obvyklé u čerstvých pacientů, včetně těch, kterým byla slinivka chirurgicky odstraněna kvůli zánětu. Příčina tohoto jevu byla záhadou. Přitom bylo zřejmé, že její odhalení může být klíčem k zlepšení léčby.

Enzym, který nebyl

Jedním z uvažovaných vysvětlení bylo, že pacienti odbourávají inzulin zvýšenou aktivitou zatím neznámého enzymu, inzulinázy. Testování této hypotézy se v roce 1954 ujali Rosalyn Yalowová a Solomon Berson (viz životopisné rámečky) . S využitím radioaktivity při výzkumu měli již zkušenosti. Brzy dokázali označit inzulin radioizotopem jodu 131I tak, že zůstaly zachovány všechny jeho biologické vlastnosti. Značený inzulin aplikovali dobrovolníkům a sledovali rychlost jeho úbytku. Pokud by za sníženou účinností inzulinu u diabetiků bylo jeho odbourávání, musel by se jim z krve ztrácet rychleji než osobám zvířecím inzulinem nedotčeným. Ve skutečnosti tam ale radioaktivita zůstávala déle a zadržovaly ji i osoby, jimž byl v minulosti inzulin opakovaně aplikován z jiných důvodů (používal se také v psychiatrii). Berson s Yalowovou usoudili a několika experimenty potvrdili, že za prodlouženým setrváním inzulinu v krevním řečišti pacientů stojí stejná příčina jako za jeho inaktivací – protilátky, jež se tvoří po injekcích zvířecího inzulinu. Vysvětlení bylo natolik nečekané, že článek zaslaný časopisu Journal of Clinical Investigation recenzenti rázně odmítli. Představa, že tak malá molekula, a navíc téměř totožná s lidským inzulinem, vyvolá tvorbu protilátek, se zdála být příliš fantastická.2)

Aby mohli uveřejnit alespoň svá pozorování, ustoupili Yalowová s Bersonem na čas od navrženého výkladu. Pozorovaný protein – o tom, že jde o bílkovinu, pochyby nebyly – nazvali prostě „inzulin vázající globulin“ a pustili se do sbírání pádnějších důkazů. Při jejich opatřování mimo jiné porovnávali chování protilátek, které získali imunizací morčat hovězím inzulinem, s protilátkami pacientů. Kolik morčat bylo nutné použít, než je výsledky uspokojily, nevíme. Sérum, které se nakonec dostalo do publikace, nese číslo 49. Při tomto srovnávání se jim, jaksi nad původní záměr, podařilo vytvořit systém schopný měřit do té doby nedetekovatelná množství inzulinu. První krátká zpráva, v níž popsali princip kompetitivní radioimunoanalýzy (RIA) a uvedli koncentrace inzulinu naměřené v krvi zdravých osob W. a B. (že by YaloW a Berson?) nalačno a po stimulaci sto gramy glukózy, spatřila světlo světa v časopisu Nature 21. listopadu 1959. Podrobný článek, zaslaný do redakce Journal of Clinical Investigation 7. března 1960, vyšel v červencovém čísle.

K čemu jsou patenty?

Yalowové a Bersonovi bylo jasné, že obdobné metody, založené na soutěži značeného a neznačeného antigenu o vazebná místa, bude možné vypracovat i pro další analyty. A tuto možnost chtěli poskytnout celému světu. Proto své poznatky uveřejnili bez patentové ochrany.

Eugene Straus, jejich spolupracovník z pozdějších let, vzpomíná: „Nikdy jsme nepomysleli na patentování RIA,“ řekla mi jednou Yalowová… „To se ví, že nám to navrhovali, ale patenty jsou na to, aby kvůli vydělávání peněz držely věci mimo dosah lidí. My jsme chtěli, aby ostatní mohli používat RIA. Někteří lidé si myslí, že toho teď lituju, ale nelituju. Ostatně na takové nesmysly jsme neměli čas.“

Uvědomovali si také, že jde v prvé řadě o metodu imunochemickou (podstatná je reakce antigenu a protilátky), nikoli radiochemickou (radioaktivita není principem metody, slouží jako značka a mohla by být nahrazena jinou vhodnou značkou). Ve svých pracích používali termín immunoassay, předponu radio- přidali jiní.3)

Jde to i bez radioaktivity

To, že způsob značení omezuje možnosti využití imunoanalýzy, bylo nabíledni, i když vztah veřejnosti k radioaktivitě byl v šedesátých letech méně úzkostlivý než dnes. Čím jiným ale označit molekuly, aby to umožnilo stejně citlivou detekci? Dnes máme více možností – enzymy, fluorescenční značky, DNA, koloidní částice… Jako první se v roce 1971 objevily metody, které místo radioizotopů využívaly enzymy. Jejich autory byli Eva Engvallová s Peterem Perlmanem ze Švédska a Bauke van Veemen s Antonem Schuursem z Holandska. Ne, nikdo neopisoval, šlo o odlišné systémy, ale náhoda chtěla, že spatřily světlo světa souběžně. Zatímco Holanďané svůj systém patentovali, Engvallová a Perlman věnovali světu metodu ELISA (Enzyme Linked Immunosorbent Assay) stejně velkoryse, jako to před nimi s RIA udělali Rosalyn Yalowová a Solomon Berson.

Literatura

Berson S. A., Yalow R. S., Bauman A., Rotschild M. A., Newerly K.: Insulin-I131 Metabolism in Human Subjects: Demonstration of Insulin Binding Globulin in the Circulation of Insulin Treated Subjects, J. Clin. Invest. 35(2), 170–190, 1956

Yalow R. S., Berson S. A.: Assay of Plasma Insulin in Human Subjects by Immunological Methods, Nature 84, 1648–1649, 1959

Yalow R. S., Berson S. A: Immunoassay of Endogenous Plasma Insulin in Man, J. Clin. Invest. 39(7), 1157–1175, 1960

Engvall E., Perlmann P.: Enzyme-Linked Immunosorbent Assay (ELISA) Quantitative Assay of Immunoglobulin-G, Immunochemistry 9, 871–874, 1971

Van Weemen B. K., Schuurs A. H. V.: Immunoassay Using Antigen-Enzyme Conjugates, FEBS Letters 15, 232–236, 1971

Straus E.: Gastrointestinal Hormones, The Mount Sinai Journal of Medicine 67, 54–57, 2000

Rall J. E.: Solomon A. Berson. In „Biographical Memoirs“, National Academy of Sciences 59, 54–71, 1990, ISBN 0-309-04198-8. (books.nap.edu/openbook.php?record_id=1652&page=54)

Poznámky

1) Kolegyně se se mnou včera podělila o radostnou novinu. Už je to jisté a potvrzené od lékaře. O svém těhotenství ale věděla dříve, jak je dnes obvyklé, z kapky moči díky imunochemickému testu. Jakému? No přece tomu, který koupíte snad v každé lékárně, a vůbec nepotřebujete znát jeho princip, abyste do tří minut získali výsledek. Těhotenský test je uživatelsky příjemnou (user-friendly) aplikací imunoanalytického průkazu choriového gonadotropinu, hormonu, jenž se v těhotenství tvoří v tisícinásobně vyšší míře.

Stejně brzy – ve čtvrtém týdnu – zvládli odborníci diagnózu už před půl stoletím. Těhotenských testů bylo několik, trvaly hodiny až dny a byly k nim potřeba žáby (drápatky či skokani) nebo mláďata laboratorních myší.

2) Molekulová hmotnost inzulinu je 5808 Da, za imunogenní se běžně považují látky s hmotností nad 10 000.

3) V titulu článku poprvé termín „RADIOIMMUNOASSAY“ použil R. D. Utiger v roce 1961. R. D. Utiger, W. H. Daughaday, M. L. Parker: Human Serum Growth Hormone – Mesurements of Concentration and Turnover with a Radioimmunoassay, J. Clin. Invest. 40, 1086, 1961/6.

4) Ukázka z knihy J. R. Marcuse: The Yew in the American World, s. 522, Wayne State UP 1995, ISBN-10: 0814325483

5) První americkou laureátkou Nobelovy ceny za vědecké discipliny byla Gerty Coriová, oceněná v roce 1947 za objev metabolických přeměn glykogenu (spolu s Carlem Corim). Manželé Coriovi absolvovali Německou univerzitu v Praze (1920), krátce působili na univerzitách ve Vídni a Gratzu a do USA přesídlili v roce 1922, kdy Carl získal místo ve Státním ústavu pro studium zhoubných nemocí v Buffalu. Občany USA se stali v roce 1928.

ROSALYN YALOWOVÁ, ROZENÁ SUSMANOVÁ

(*19. 7. 1921 New York)

Otec R. Yalowové pocházel z East Sidu, považovaného za tavicí kotel imigrantů z východní Evropy, matka do Ameriky přicestovala s rodiči jako čtyřletá z Německa. Už jako dítě byla Rosalyn odhodlána jít za svými zájmy, často velmi odlišnými od představ okolí o tom, co je vhodné pro děvče ze středostavovské židovské rodiny. Matka se jí později svěřila, že i tak byla z její volby šťastná, hlavně že nešlo o nic špatného. Věděla, že se svou paličatou dcerou by stejně nic nesvedla. Na střední škole měla Rosalyn štěstí na pedagogy, kteří ji nadchli pro chemii a fyziku. Její životní dráhu ovlivnilo okouzlení životopisem Marie Curie z pera její dcery Evy a přednášky Enrica Fermiho o jaderném štěpení, jichž se účastnila v roce 1939. Navzdory dobovým předsudkům se v roce 1941 přihlásila ke studiu fyziky na Univerzitě v Illinois. Snad i díky nižšímu počtu přihlášených v předvečer vstupu USA do druhé světové války byla přijata – po mnoha letech jediná žena mezi čtyřmi sty studenty – na College of Engineering. Tam se seznámila s Aaronem Yalowem, rovněž fyzikem. Vzali se v červnu 1943 a mají dvě děti – Benjamina (*1952) a Elannu (*1954). V roce 1942 získala Yalowová titul MSc. (magistr) a v roce 1945 doktorát z jaderné fyziky. V letech 1945–1950 vyučovala fyziku a přitom pracovala jako dobrovolnice na Kolumbově univerzitě, kde získala praktické zkušenosti s aplikací radioaktivity v medicíně. Ty v letech 1948– 1949 uplatnila jako konzultantka při zakládání radioizotopové laboratoře nemocnice Veterans Administration v Bronxu, kam nakonec v lednu 1950 přešla na plný úvazek. O několik měsíců později, když hledala lékaře-internistu, s nímž by mohla konzultovat odborné problémy, ji nadřízený seznámil se Solomonem Bersonem. Později o jejich prvním setkání řekla: „Po půl hodině jsem věděla, že on je ta nejbystřejší bytost, kterou jsem kdy potkala.“ Sympatie byly oboustranné a Berson brzy přijal pozvání k práci ve společné laboratoři. Osmnáct let strávili u jednoho stolu, společně promýšleli experimenty a psali články, v nichž se střídali na místě prvního autora. Spolupráce pokračovala i poté, co Berson z laboratoře odešel na místo vedoucího katedry na newyorské Mount Sinai School of Medicine, a ukončila ji až jeho náhlá smrt v roce 1972.

Na začátku padesátých let Yalowová s Bersonem zkoumali s pomocí dostupných radioizotopů (24Na, 32P, 42K, 82Br, 131I) život červených krvinek, rozdělení iontů v mimobuněčném prostoru, příjem jodu štítnou žlázou a metabolismus sérových proteinů. Při studiu osudů inzulinu v krvi diabetiků objevili v roce 1955 protilátky proti tomuto hormonu. S jejich pomocí vyvinuli o čtyři roky později princip radioimunoanalýzy (RIA), nebývale citlivé a specifické metodiky využitelné pro analýzu nepřeberné škály molekul. Svůj objev nepatentovali, čímž velkoryse umožnili jeho volné využívání celému světu. Sami se zaměřili na vývoj a využití radioimunoanalytických metod pro další peptidové hormony (1963 růstový hormon a parathormon, 1968 adrenortikotropin, 1970 gastrin, 1975 somatomedin) a detekci viru hepatitidy B (1970).

Po Bersonově smrti Yalowová prosadila přejmenování jejich pracoviště na Laboratoř Solomona Bersona. Do konce své vědecké dráhy tak mohla psát na všechny publikace jeho jméno alespoň v adrese.

V roce 1977 obdržela Rosalyn Yalowová za vývoj radioimunoanalýzy pro peptidové hormony Nobelovu cenu, ve vědeckých disciplínách teprve jako druhá občanka USA a první žena vzdělaná na amerických školách.5) V průběhu let dostala řadu cen a čestných doktorátů, jež většinou přijímala jako ocenění práce své a svých spolupracovníků, jejichž zásluhy vždy připomenula. V roce 1978 ale způsobila rozruch odmítnutím ceny „Žena roku“, udělované společenským časopisem Ladies Home Journal, které spojila s ráznou kritikou diskriminace žen ve společnosti.

Výzkumnou činnost ve Veterans Administration Rosalyn Yalowová ukončila v roce 1991, v dalším desetiletí působila jako profesorka na Mount Sinai School of Medicine. Nyní žije na odpočinku ve svém domě v Bronxu.

SOLOMON BERSON

(*22. 4. 1918 New York, †11. 4. 1972 Atlantic City)

Solomon Berson se narodil v roce 1918 v New Yorku jako nejstarší ze tří dětí ruského imigranta, absolventa chemie na Kolumbově univerzitě a úspěšného podnikatele v barvení kožešin. Solomon byl vynikající houslista (hrál v několika komorních orchestrech), šachista schopný hrát simultánky zády k šachovnicím, milovník matematických rébusů. Jeho cesta ke studiu medicíny nebyla snadná – dříve než uspěl na Newyorské univerzitě, skončilo jednadvacet jeho přihlášek na různé lékařské fakulty zamítnutím. Lékařský diplom získal v roce 1945. V letech 1946–1948 sloužil v armádě (do civilu odcházel s hodností kapitána) a od roku 1948 pracoval ve Veterans Administration v Bronxu. V roce 1950 se chystal přijmout nabízené místo v nemocnici v Bedfordu (Massachusetts), ale setkání s Rosalyn Yalowovou změnilo jeho životní dráhu. Za dvaadvacet let společné práce učinili řadu zásadních objevů v diabetologii a endokrinologii a na univerzitě vychovali několik významných vědců. V roce 1968 přijal Berson místo profesora na Mount Sinai School of Medicine. Vedle toho byl členem redakčních rad několika odborných časopisů a dozorčích rad vědeckých institucí. Po roce 1960, kdy s Rosalyn napsali článek o radioimunoanalýze inzulinu, získali řadu ocenění. Toho nejprestižnějšího, Nobelovy ceny, se už Solomon Berson nedožil. V dubnu 1972 při setkání Federace amerických společností pro experimentální biologii v Atlantic City zemřel na srdeční infarkt. Jeho kolega J. E. Rall ve vzpomínkách napsal: „Měl jsem dojem, že ze všech hudebních temp měl nejraději presto – a v něm vedl celý svůj život.“

ROSALYN YALOWOVÁ ODMÍTÁ CE NU „ŽENA ROKU“

Žen je mezi vědci, akademiky a vůdci našeho světa neúměrně málo. To, že se ženám nedaří dosáhnout pozic odpovídajících jejich schopnostem souvisí z velké části se sociálně a profesně diskriminačními postoji.

Některé ženy cítily potřebu zvednout si sebevědomí sdružováním do ženských skupin, protože si – vcelku oprávněně – připadaly odmítány „mužským světem“. Jiné poté, co si uvědomily existenci problému, nabyly dojmu, že má-li dojít k dalšímu kroku vpřed, musí ukázat soutěživost, odvahu a odhodlání uspět, musí být připraveny k výzvám a vydobýt si své místo ve vedení.

Roku 1961 byla jako vyznamenání výjimečných žen ve státních službách (FCS – Federal Civil Service) zřízena FWA (Federal Woman Award – Státní ženská cena). Zjevně šlo o uznání skutečnosti, že ženy málokdy byly zastoupeny mezi příjemci jiných ocenění, teoreticky přístupných všem, v praxi ovšem udílených zejména (ne-li výlučně) mužům. Toto ocenění jsem považovala za podřadné, a když jsem byla vybrána mezi prvních šest oceněných, chtěla jsem je odmítnout.

Byla jsem přemluvena, abych cenu přijala, a toto uznání pomohlo poukázat na to, že mnohem důležitější než pocty či nadřízené posty je pro ženu dostávat za stejnou práci stejný plat (jako muži). Ženy ve státních službách postrádaly mnoho důležitých vedlejších výhod, které měli muži, například ochranu manželky a dětí v podobě nemocenských dávek, starobního, vdovského a sirotčího důchodu. V následujících letech došlo k částečnému narovnání a ženy se prosazují, byť dost pomalu, i na významnějších místech v některých, i když ne všech, státních službách.

Čím dál tím víc se ženám postupně dostává spravedlivějšího uznání jejich zásluh. Proto mě loni potěšilo zrušení FWA, doufejme, že trvalé.

Je více než zjevné, že rozdíly mezi mužem a ženou existují. Dost možná by byl důvod pro ocenění výjimečného otce či matky; skvělého manžela či manželky; dokonce i nejlepšího herce a herečky. Všechny tyto kategorie zřetelně souvisejí s pohlavím. Víme, že muži jsou v průměru vyšší a silnější než ženy, je tedy nejspíš rozumné mít k pohlaví vztažená ocenění v atletice. Ovšem existují sporty, v nichž tyto fyzické odlišnosti nejsou podstatné; v těch by mělo být ocenění pro nejlepšího sportovce bez rozlišení na mužskou a ženskou kategorii.

Dejme tomu, že jako skupina jsou muži inteligentnější, talentovanější a mají lepší představivost než ženy. S tímto předpokladem ale nesouhlasím, rozhodně se takové rozdíly neprojevují u dětí. Pozorovatelné rozdíly v takových oblastech, jako je třeba věda, které se objevují v adolescenci a v mladší dospělosti, mohou být možná připsány tomu, co nazývám sociální diskriminace – nedostatku soutěživosti, způsobenému celospolečenským nátlakem – u většiny žen.

Nicméně i kdyby tato hypotéza platila, můžeme a měli bychom předpokládat, že by se některé ženy mohly plně vyrovnat nejtalentovanějším mužům. Proto považuji dělení ocenění podle pohlaví v oblastech, kde schopnosti s pohlavím nesouvisejí, za nekonzistentní a nemoudré.

Jako první držitelka Nobelovy ceny za jakoukoli vědeckou disciplínu vzdělaná v Americe cítím zvláštní odpovědnost. Vím velmi dobře, že tato cena mě neučiní schopnější, vzdělanější či jakkoliv jinak cennější, než jsem byla dosud. Ale zviditelní mne. Proto se nesmím podřídit tradičnímu řádu věcí, s nímž nesouhlasím, byť by pro mě bylo jednodušší „nedělat vlny“.

Rozhodla jsem se nepřijmout cenu „Žena roku 1978” v kategorii „Nová vědecká společnost“ časopisu Ladies’ Home Journal, i když by asi bylo diplomatičtější ji přijmout. Myslím, že je pro mě vhodnější jednoznačně odmítnout to, co by Susane Jacobyová nazvala „cenou v ghettu“.

Prohlásila, a myslím, že velmi moudře: „Práci lze nazvat prací v ghettu, dokud je považována nadřízenými muži a jejich zaměstnankyněmi za zaměstnání ,jen pro ženy‘. A je úplně jedno, zda je roční plat sedmapůltisícový, nebo padesátitisícový… Situaci mohou změnit jen ženy, které se považují a jsou ostatními považovány za výborné, ne za výborné ve srovnání s jinými ženami. Ženy, které něco dokázaly, netěší poslouchat, že jejich úspěchy jsou ,na ženskou pozoruhodné‘.

Ti z nás, jimž záleží na plné rovnoprávnosti žen, mohou k tomuto výroku dodat už jen „Amen“.

Ženy, tak jako další diskriminované skupiny, mohou mít před sebou ještě dlouhou cestu k plné rovnoprávnosti. Některé z nás možná budou chtít dál přijímat symbolická zaměstnání a symbolická ocenění jako dočasné prostředky k osobnímu růstu. Tyto odchylky však musí být vnímány pouze jako dočasné a z dlouhodobého hlediska zhoubné.

Máme-li mít svět, v němž by všichni lidé bez ohledu na pohlaví, rasu či víru byli rovnoprávní, někdo se proti diskriminaci postavit musí. Činím tak jako mnozí lidé v minulosti a jsem si jistá, že spolu se mnou i mnozí lidé v budoucnosti.

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Biochemie

O autorovi

Oldřich Lapčík

Prof. RNDr. Oldřich Lapčík, Dr., (*1960) vystudoval biochemii na Přírodovědecké fakultě UK.V Ústavu chemie přírodních látek na Vysoké škole chemicko-technologické v Praze se zabývá flavonoidy a steroidy. Podílel se na vývoji řady imunoanalytických metod pro tyto látky ve formátech RIA, ELISA a DELFIA.

Doporučujeme

Jak si delfíni ucpávají uši

Jak si delfíni ucpávají uši audio

Jaroslav Petr  |  17. 12. 2017
Hluk v mořích a oceánech produkovaný člověkem ohrožuje kytovce. Může je dočasně ohlušit nebo jim trvale poškodit sluch. Nově objevený fenomén by...
Tajemná sůva šumavská

Tajemná sůva šumavská

Jan Andreska  |  17. 12. 2017
Byl vyhuben a vrátil se. Na Šumavu lidskou snahou a do Beskyd vlastním přičiněním. Puštík bělavý teď žije opět s námi, ale ohrožení trvá.
Hmyz jako dokonalý létací stroj

Hmyz jako dokonalý létací stroj

Rudolf Dvořák  |  4. 12. 2017
Hmyz patří k nejdokonalejším a nejstarším letcům naší planety. Jeho letové schopnosti se vyvíjely přes 300 milionů let a předčí dovednosti všech...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné