Laureáti Nobelovy ceny

V roce 1965 získali Nobelovu cenu za fyziologii nebo medicínu tři pracovníci Pasteurova ústavu v Paříži – genetik Franćois Jacob, mikrobiolog André Michel Lwoff a biochemik Jacques Lucien Monod – za zásadní přínos pro bakteriální genetiku. 

ANDRÉ MICHEL LWOFF

(1902–1994)

Narodil se 8. května 1902 ve vsi Ainay-le-ChČteau v departementu Allier ve středofrancouzské oblasti Auvergne. Oba rodiče – psychiatr a darwinista Salomon, přesvědčený o existenci přírodního zákona pokroku, i malířka a sochařka Marie rozená Siminovičová – byli ruští emigranti. André projevoval od dětství náklonnost k experimentální přírodovědě, v roce 1920 se však na otcovo přání zapsal v Paříži ke studiu lékařství. Během prvního ročníku navštěvoval technický kurz histologie v laboratoři Edmonda Perriera v pařížském Přírodovědném muzeu a letní kurz v biologické stanici v bretaňském Roscoffu, kde jeho nadšení světem jednobuněčných upoutalo proslulého protozoologa Edouarda Chattona natolik, že mladíka hned zapojil do svého výzkumu a ještě téhož roku se devatenáctiletý student Lwoff po boku slavného vědce stal spoluobjevitelem a spoluautorem (Sur une famille nouvelle d’Acinétiens, les Sphénophryides, adaptés aux branchies des mollusques acéphales. C R Acad Sci 1921; 173: 1495–1498; se Chattonem). Jak si otec přál, pokračoval André ve studiu lékařství, rozhodl se však definitivně pro práci v laboratoři. Chatton ho nejen učinil svým asistentem a letním spolupracovníkem, ale otevřel mu dveře i do Pasteurova ústavu, dosud plného slavných osobností heroického období mikrobiologie, a uvedl ho k protozoologu Félixi Mesnilovi, který tu začínal jako Pasteurův tajemník, než se stal žákem Laverana a Mečnikova a pak tu po dlouhá léta vychovával nejlepší francouzské koloniální lékaře. V Mesnilově laboratoři, kde se prolínala protozoologie s entomologií, bakteriologií i tropickou patologií, trávil André veškerý čas, který mu při studiu zbýval, pronikal do tajů života nálevníků a publikoval cenné práce nejen se Chattonem a dalšími, ale i samostatně. Protisté zde byli chováni v čistých kulturách, ne však nálevníci, kteří se nejčastěji živí výlučně bakteriemi. Lwoff ale vypěstoval čistou kulturu stočenky hruškovité v tekuté syntetické půdě a nalezl tak podmínky k určení výživových nároků tohoto nálevníka a k jejich porovnávání s nutričními nároky jiných protistů (Le pouvoir de synthŹse d’un Protiste hétérotrophe, Glaucoma piriformis. C R Soc Biol 1924; 91: 344). Poté, co se stal výzkumným asistentem v protistologické laboratoři, oženil se 5. prosince 1925 s Marguerite Bourdaleixovou, v níž získal věrnou celoživotní spolupracovnici.

V roce 1927 dosáhl doktorátu lékařství, odbyl si rok vojenské služby a pokračoval ve studiu přírodovědy i ve výzkumu protistů (L’infraciliature et la continuité génétique des blépharoplastes chez l’Acinétien Podophrya fixa (O. F. Müller). C R Soc Biol 1929; 100: 1191–1196; se Chattonem, Lwoffovou a Tellierem), určil nutriční nároky různých protistů (Culture des Protistes libres et parasites. C R 1er CongrŹs Intern Microbiol 1930; 2: 447) a zjistil, že tyto organismy může třídit podle postupného úbytku biosyntetických funkcí. V závěru doktorské práce z přírodních věd (Recherches biochimiques sur la nutrition des Protozoaires: le pouvoir de synthŹse. Paris 1932) vyslovil myšlenku, že evoluce může zahrnovat ztráty biochemických funkcí. Tuto pro mnohé skandální zpátečnickou myšlenku vášnivě hájil proti obecnému přesvědčení, že k vzestupnému procesu evoluce patří jen obohacující změny, a dokládal ji pokusy s cizopasnými bičíkovci žijícími v krvi hostitele a in vitro kultivovatelnými jen na krevních půdách (La fonction du sang dans les cultures des Trypanosomides. C R Soc Biol 1933; 113: 231). Díky grantu Rockefellerovy nadace pak v letech 1932–1933 u Otto Meyerhofa v heidelberském Ústavu císaře Viléma pro lékařský výzkum s manželkou studoval buněčný metabolismus bičíkovců a objevil, že Chritidia fasciculata vyžaduje k růstu hematin (La fonction du sang dans les cultures des Trypanosomides. C R Soc Biol 1933; 113: 231), čímž určil vůbec první růstový faktor. Velký objev zůstal téměř bez odezvy, Lwoff však v něm našel potvrzení své teorie. Další růstový faktor zjistil v roce 1936, když opět díky grantu Rockefellerovy nadace u Davida Keilina v Cambridgi se svou ženou purifikoval a identifikoval faktor V, potřebný pro Haemophilus influenzae (Sur la nature du facteur „V“. C R Acad Sci 1936; 203: 520; se Lwoffovou), jako totožný s „koenzymem“, který nedávno purifikoval Otto Warburg. Takto Lwoff s manželkou objevil, že růstové faktory působí jako koenzymy (Sur le rôle physiologique des codéhydrogénases pour Haemophilus parainfluenzae. C R Acad Sci 1936; 203: 896; se Lwoffovou). Svými objevy podobných molekulárních struktur a podobných funkcí u různých živých forem prokázal, že živé organismy jsou budovány z týchž materiálů. Na vrcholu plodné spolupráce se Chattonem v polovině 30. let André objevil a popsal celou skupinu parazitických nálevníků se dvěma hostiteli, prodělávajících komplexní evoluční cykly s mnohočetnými formami a úplnými proměnami (Les ciliés apostomes: I. Aperću historique et général. Arch Zool Exp Gén 1935; 77: 1–453; se Chattonem). Studium jejich substruktury a proměny ho vedlo k úvahám o genetické kontinuitě cytoplazmatické organely. V roce 1938 byl jmenován přednostou oddělení mikrobiální fyziologie, zřízeného v Pasteurově ústavu přímo pro něho, zakrátko však vypukla válka a v jejím prvním roce byl André povolán do armády, brzy nato poražené. Po návratu učinil své pracoviště aktivním střediskem odboje.

Po osvobození Paříže 25. srpna 1944 výzkum v Pasteurově ústavu opět ožíval. Nastoupil biochemik Jacques Monod a s ním byl Lwoff v roce 1946 pozván na letní sympozium v americkém Cold Spring Harboru, kde představil studii spontánních biochemických změn u bakterií (Some Problems Connected with Spontaneous Biochemical Mutations in Bacteria. Cold Spring Harbor Symp 1946; 11: 139–155). Seznámil se přitom s pokroky americké mikrobiologie ve válečných letech a osobně poznal průkopníky studia bakteriofágů, členy tzv. „fágové skupiny“ Salvadora Luriu, Alfreda Hersheye i hlavu skupiny Maxe Delbrücka, který věřil jen výsledkům práce členů skupiny, kdežto Frank Burnet, André Gratia nebo EugŹne Wollman se svými poznatky o lyzogenii nedocházeli u něho sluchu – představa bakterie spontánně tvořící fágové částice bez infekce virem zvnějška byla pro něho nemyslitelná. Nedlouho poté přijel Delbrück na kolokvium francouzského Národního střediska vědeckého výzkumu o biologických jednotkách nadaných genetickou kontinuitou, kde se z diskusí účastníků rodila molekulární biologie, kde Boris Ephrussi postuloval existenci geneticky autonomní cytoplazmatické organely mitochondrie a kde vystoupil i Lwoff (Les organites doués de continuité génétique chez les protistes. In: Des unités biologiques douées de continuité génétique 1949; 7–24). Tehdy se André rozhodl Delbrückovi dokázat, že lyzogenie skutečně existuje. Ujal se proto nedokončeného díla, od nějž před šesti lety kolegové z Pasteurova ústavu EugŹne a Elizabeth Wollmanovi navždy odešli k transportu do Osvětimi.

 Zvolil vlastní metodu: po měsíce lovil mikromanipulátorem jednotlivé bakterie z kultury Bacillus megatherium, každou z nich přenesl do samostatné kapičky a pozoroval, jak čas od času v některé kapičce bacil zmizel a objevilo se několik set fágových částeček (Production discontinue de bactériophages par une souche lysogŹne de Bacillus megatherium. C R Acad Sci 1949; 229: 679–682; s Gutmannem). Takto prokázal v každé bakterii přítomnost neinfekční formy fága a pro tuto „spící“ formu zavedl název „profág“. S Kanaďanem Louisem Siminovitchem a Dánem Nielsem Kjeldgaardem pak účinkem ultrafialového záření na kulturu Bacillus megatherium vyvolal bakteriální lýzu s produkcí fágových částeček (Induction de la production de bactériophages chez une bactérie lysogŹne. Ann Inst Pasteur 1950; 79: 815–858; se Siminovitchem a Kjeldgaardem). Pro indukci produkce fágů ultrafialovým zářením se velmi rychle ujalo označení Lwoffův jev (Weigle JJ, Delbrück J. J Bacteriol 1951; 62: 301–318). Všechny nové poznatky shrnul André Lwoff přehledně o tři roky později (Lysogeny. Bact Rev 1953; 17: 269–337). Řada zásadních objevů přilákala k výzkumu lyzogenie davy vědců, což Lwoffa, který nenáviděl soutěžení, odpuzovalo a přimělo ho, aby se raději poohlédl po jiném tématu.

Začal se zabývat viry napadajícími živočišné buňky, především poliovirem. Na cestě s manželkou po laboratořích v USA v roce 1955 se seznamoval s technikami buněčných kultur a virové analýzy. Po návratu prokázal, že smrt jednotlivých buněk infikovaných poliovirem nastává během růstového cyklu viru. Zkoumal, jak lze tento cyklus ovlivnit změnou teploty, složením aminokyselin, pH půdy, přidáním těžké vody nebo močoviny. Zvlášť k tomu vynalezl CO₂-inkubátor a mechanickou rotační třepačku. Zjistil rozdíly v teplotě optimální pro růst jednotlivých kmenů, stanovoval supraoptimální a infraoptimální teploty a objevil pozitivní vztah mezi supraoptimální teplotou a virulencí polioviru (atenuované kmeny včetně Sabinových pro perorální vakcinaci mají supraoptimální teplotu nízkou, kdežto divoké kmeny vysokou) a vyslovil hypotézu, že horečka při virózách je důsledkem zánětu, který je důsledkem virové replikace vedoucí k buněčné smrti. Navrhl přístroj k ohřívání nosní sliznice, nesetkal se však s porozuměním pro jeho realizaci.

Dosavadní pojetí virů a jejich třídění ho neuspokojovalo. V roce 1957 navrhl definici virů jako infekčních částic obsahujících jen jeden typ nukleové kyseliny a reprodukujících se pouze ze svého vlastního genetického materiálu, k čemuž připojil další charakteristiky jako neschopnost samostatného množení, chybění metabolismu, chybění informace týkající se enzymů pro energetický metabolismus, chybění transferové RNA (The Concept of Virus. J Gen Microbiol 1957; 17: 239–253). Pro objevené virové struktury zavedl nové odborné názvy jako virion pro infekční virovou částici, kapsida pro bílkovinný obal viru, kapsoméra pro stavební složku obalu (Remarques sur les caractéristiques de la particule virale infectieuse. Ann Inst Pasteur 1959; 97: 281–289; s Andersonem a Jacobem). V roce 1959 byl jmenován profesorem mikrobiologie na Přírodovědecké fakultě pařížské Sorbonny, nadále však vedl i svou laboratoř v Pasteurově ústavu. S Robertem Hornem a Paulem Tournierem navrhl nové třídění virů podle 1. povahy genetického materiálu (DNA či RNA), 2. souměrnosti obalu (helikoidální či kubické), 3. přítomnosti či chybění obalu kapsidy, 4. velikosti. Bylo tak možno definovat skupiny s odlišnými hierarchiemi i předpovědět existenci dosud neznámých skupin (A System of Viruses. Cold Spring Harb Symp Quant Biol 1962; 27: 51–55; s Hornem a Tournierem).

10. prosince 1965 přijal ve Stockholmu s kolegy z Pasteurova ústavu Jacobem a Monodem po uvedení profesorem Svenem Gardem Nobelovu cenu „za své objevy týkající se genetické kontroly syntézy enzymů a virů“. Dne 11. prosince 1965 pak pronesl svou nobelovskou přednášku (Interaction among Virus, Cell, and Organism. Science 1966; 152: 1216–1220). Po svém jmenování ředitelem Ústavu vědeckého výzkumu rakoviny ve Villejuifu v roce 1968 zakrátko z Pasteurova ústavu odešel. Za půlstoletím badatelské práce se ohlédl vzpomínkovým článkem (From Protozoa to Bacteria ad Viruses – Fifty Years with Microbes, Annu Rev Microbiol 1971; 25: 1–27). Tento elegantní, všestranně kultivovaný člověk, milovník hudby a výtvarného umění byl i jako vědec především umělcem. Vědu bral jako záležitost smyslů, jako hru, a takto se jí oddával i v laboratoři. Pracoval nejraději sám, vlastníma rukama, se ženou Margueritou, jedním či dvěma spolupracovníky a jedním laborantem. Velké týmy nenáviděl, i žáků měl málo. Při své přímosti, otevřenosti a upřímné angažovanosti měl mnoho věrných přátel a neméně nesmiřitelných nepřátel. V roce 1972 splnil své předsevzetí, že po dosažení důchodového věku složí všechny vědecké a společenské funkce: z místa ředitele Ústavu vědeckého výzkumu rakoviny ve Villejuifu odešel na odpočinek a od té chvíle se plně věnoval malování. Jen ještě připravil vydání Monodových vybraných spisů (Monod J. Selected Papers in Molecular Biology. New York 1978; ed. s Ullmannovou) a další posmrtnou poctu Monodovi v podobě kapitoly ve sborníku vzpomínek (Ullmannová A. (ed.) Origins of Molecular Biology: A Tribute to Jacques Monod. New York 1979) v roce, kdy po 54 letech společného života a společné práce ztratil svou ženu Marguerite. Dva roky nato pak uzavřel svou literární dráhu výborem nejrůznějších zamyšlení, vyjádření k palčivým tématům svobody slova, rasismu, antisemitismu, trestu smrti, mučení, vzpomínek na velká přátelství s filozofem Julienem Bendou i s velkým spisovatelem a posléze kolaborantem Louisem-Ferdinadem Célinem (Jeux et combats. Paris 1981). Zemřel v Paříži 30. září 1994 ve věku 92 let, poté co prožil téměř celé 20. století, v němž biologie ze shluku cizorodých disciplín vyspěla ve vědu. Sám zásadně přispěl k jejímu sjednocení a stal se jedním z uznávaných otců molekulární biologie.  

MUDr. Pavel Čech

Kabinet dějin lékařství 3. LF UK

Ruská 87, 100 00 Praha 10

e-mail: pavel.cech@lf3.cuni.cz