Сусуму Тонэгава

Краткая биография

Жизнь и работа

Сусуму Тонэгава родился 5 сентября 1939 года в Нагое, Япония. В Киотском университете он изучал химию, но к концу обучения его всё больше привлекала только формировавшаяся тогда молекулярная биология. Особенно сильное впечатление на него произвели работы Франсуа Жакоба и Жака Моно о регуляции активности генов. Тонэгава начал заниматься молекулярной биологией в Японии, а затем переехал в США и в 1968 году получил докторскую степень в Калифорнийском университете в Сан-Диего. После этого он работал в Институте Солка.

В начале 1970-х годов Тонэгава перешёл в Базельский институт иммунологии в Швейцарии. Иммунология была для него новой областью, но именно там он занялся одной из самых трудных проблем иммунной системы. Организм способен производить огромное число антител, каждое из которых может распознавать определённые молекулярные структуры. Возникал фундаментальный вопрос: каким образом ограниченный геном может кодировать такое разнообразие? Одна возможность состояла в том, что в наследственной ДНК уже существует колоссальное число отдельных генов антител. Другая предполагала, что разнообразие somehow создаётся в самих иммунных клетках.

Для проверки этих идей Тонэгава и его коллеги использовали методы молекулярной биологии, которые тогда только входили в практику: рестрикционные ферменты, разделение фрагментов ДНК и гибридизацию с последовательностями иммуноглобулинов. Важнейший эксперимент был опубликован в 1976 году совместно с Нобумичи Ходзуми. Исследователи сравнили ДНК эмбриональных клеток мыши и клеток опухоли, производивших иммуноглобулин. Оказалось, что последовательности, кодирующие разные части иммуноглобулиновой цепи, в этих двух типах клеток организованы по-разному.

В наследуемом геноме соответствующие участки находились раздельно, а в клетках, производивших антитела, они оказывались соединёнными. Это стало прямым свидетельством того, что во время созревания лимфоцитов ДНК генов иммуноглобулинов действительно перестраивается. Таким образом, клетка не просто считывает один заранее приготовленный ген антитела. Она формирует рабочую последовательность из отдельных генетических элементов. Последующие исследования многих лабораторий подробно раскрыли этот процесс, который описывают как V(D)J-рекомбинацию.

Это открытие изменило представление о том, насколько неизменной должна оставаться ДНК соматической клетки. Для большинства генома последовательность действительно сохраняется, но развивающиеся лимфоциты используют контролируемую перестройку определённых участков ДНК как часть нормальной программы развития. Комбинация разных V-, D- и J-сегментов, а также дополнительные механизмы разнообразия позволяют иммунной системе создавать чрезвычайно большой репертуар рецепторов и антител из ограниченного набора наследуемых последовательностей. В 1987 году Тонэгава единолично получил Нобелевскую премию по физиологии или медицине за открытие генетического принципа образования разнообразия антител.

После работ, принесших ему Нобелевскую премию, Тонэгава сделал необычный для учёного такого уровня поворот и сосредоточился на нейробиологии. В Массачусетском технологическом институте его лаборатория использовала генетически модифицированных мышей, молекулярные методы и физиологические эксперименты, чтобы исследовать обучение и память. Эти работы помогали связывать изменения конкретных генов и синапсов не только с клеточными процессами, но и с поведением животного.

Особое место заняли исследования энграмм — ансамблей нейронов, активность которых связана с формированием и воспроизведением определённого воспоминания. Используя генетическое маркирование и оптогенетику, исследователи лаборатории Тонэгавы смогли помечать нейроны, активировавшиеся во время формирования памяти у мышей, а затем искусственно реактивировать эти клетки. Такие эксперименты дали прямые причинные свидетельства того, что определённые нейронные ансамбли участвуют в хранении и вызове конкретного опыта. Позднейшие работы позволили исследовать распределение энграмм между областями мозга и изменение эмоциональных ассоциаций воспоминаний.

Научная карьера Тонэгавы соединила две очень разные проблемы: происхождение разнообразия иммунных рецепторов и физическую организацию памяти в мозге. В обоих случаях его исследования были построены вокруг похожего принципа — найти экспериментальный способ превратить абстрактный биологический вопрос в измеримое изменение на уровне клеток и молекул. Тонэгава умер 11 июля 2026 года, оставив после себя фундаментальные работы как в иммунологии, так и в нейронауках.