Howard Martin Temin (1934–1994)

V roce 1975 získali Nobelovu cenu za fyziologii nebo medicínu tři američtí badatelé na poli virologie a molekulární biologie – v New Yorku narozený David Baltimore, rodilý Ital Renato Dulbecco a rodák z Filadelfie Howard Martin Temin.

Prostřední ze tří synů v židovské rodině advokáta Henryho Temina a jeho ženy Annette, za svobodna Lehmanové, přišel na svět v pennsylvánské Filadelfii 10. prosince 1934. Zatímco jeho starší bratr Michael se stal právníkem a mladší bratr Peter proslul jako profesor ekonomie, Howard našel už v dětství trvalou zálibu v živé přírodě a po absolvování Centrální střední školy v rodném městě vystudoval v letech 1951–1955 biologii na nedaleké Swarthmore College. Patery letní prázdniny v letech 1949–1952 a 1955 strávil přitom v Jacksonově laboratoři v Bar Harboru ve státě Maine a léto 1953 v Institutu pro onkologický výzkum ve Filadelfii. V 18 letech publikoval první odborný článek.

Biologii se specializací na experimentální embryologii studoval pak od roku 1955 v Kalifornském technologickém institutu (Caltech) v Pasadeně. V tamní Dulbeccově laboratoři ho dr. Harry Rubin o rok později uvedl do výzkumu viru Rousova sarkomu (RSV), čímž způsobil, že Temin v roce 1957 změnil specializaci na živočišnou virologii a RSV učinil tématem doktorské práce. Nedlouho předtím Renato Dulbecco vyvinul techniku plakových testů pro živočišnou virologii a s Marguerite Vogtovou položil základy kvantitativního studia lytických virů v buněčné kultuře. Nyní Temin vynalezl postup opakovatelný in vitro s nádorovým virem, když techniku experimentů v tkáňové kultuře zdokonalil převrstvením fibroblastů kuřecího zárodku agarem brzy po jejich vystavení viru, čímž potomstvo každé virové částice uvěznil v témže ložisku a prokázal, že k iniciaci ložiska stačí jediná částice RSV (Characteristics of an Assay for Rous Sarcoma Virus and Rous Sarcoma Cells in Tissue Culture. Virology 1958; 6: 669–688; s Rubinem). Týmž postupem zjistil rezistenci infekce virem newcastleské nemoci i značnou citlivost infekce RSV vůči předešlé expozici hostitelských buněk paprskům X či UV a dospěl k domněnce, že genom RSV musí být integrován s genomem buňky, dříve než může začít produkce viru (A Radiological Study of Cell-Virus Interaction in the Rous Sarcoma. Virology 1959; 7: 75–91; s Rubinem). S týmž spolupracovníkem také zjistil, že infekce RSV nemění dramaticky přežití hostitelské buňky, ale mění ji geneticky, kdežto lytické viry ji usmrcují (A Kinetic Study of Infection of Chick Embryo Cells in Vitro by Rous Sarcoma Virus. Virology 1959; 8: 209–222; s Rubinem).

V roce 1959 odešel Harry Rubin do Berkeley. Temin v Caltechu zůstal, dosáhl doktorátu živočišné virologie a v Dulbeccově laboratoři infikoval klonované fibroblasty kuřecího zárodku různými izoláty RSV, aby demonstroval genetický vliv virů na morfologii buněk. Usoudil, že virus se stává rovnocenným buněčnému genu řídícímu morfologii buňky, a uvažoval o možném vztahu schopnosti RSV řídit morfologii buněk infikovaných in vitro k onkogenicitě viru in vivo (The Control of Cellular Morphology in Embryonic Cells Infected with Rous Sarcoma Virus in Vitro. Virology 1960; 10: 182–197).

V roce 1960 byl povolán jako „assistant professor“ onkologie do McArdleovy laboratoře pro výzkum nádorů Lékařské fakulty Wisconsinské univerzity v Madisonu. Se dvěma techniky začínal ve špinavém sklepě se žumpou v místnosti pro tkáňové kultury a s parovodním potrubím pro celou budovu v místnosti pro biochemii. V roce 1962 se oženil s genetičkou z newyorského Brooklynu Raylou Greenbergovou a měl s ní pak dcery Sarah Beth (pozdější vědeckou ředitelku Aliance proti rakovině plic) a Miriam (činnou v Dětském fondu Spojených národů a v boji proti AIDS).

Studium funkcí buněčných ribonukleových kyselin tehdy dospělo k rozlišení stálé ribozomální RNA, krátkověké messenger RNA pro přenos informace z DNA k ribozomům a stálých transferových RNA pro přenos aminokyselin k ribozomům. Záhadou zůstával způsob, jak může RSV trvale ovlivnit děděnou morfologii infikovaných buněk. Temin v McArdleově laboratoři izoloval a charakterizoval buňky infikované RSV a morfologicky změněné, virus však neprodukující, ale nádory u vnímavých kuřat navozující tak jako buňky virus produkující (Further Evidence for a Converted, Non-Virus-Producing State of Rous Sarcoma Virus-Infected Cells. Virology 1963; 20: 235–245). Prokázal tak, že informaci pro produkci viru mohou buňky infikované RSV v nepřítomnosti této produkce podržet. Tuto informaci v infikované buňce, nezbytnou k produkci viru, označil jako provirus. Mechanismus infekce RSV analyzoval biochemicky pomocí antibiotika aktinomycinu D jako již známého inhibitoru infekce a produkce RSV inhibicí DNA-dependentní syntézy RNA a zjistil, že infekci a produkci transformujícího RSV inhibuje aktinomycin reverzibilně už při nízké koncentraci, kdežto infekci a produkci lytického viru až při vysokých dávkách. Temin usoudil, že provirus RSV je tvořen DNA (The Effects of Actinomycin D on Growth of Rous Sarcoma Virus in Vitro. Virology 1963; 20: 577–582), domněnku testoval hybridizací virové RNA označené triciovaným uridinem s buněčnými DNA izolovanými z neinfikovaných a infikovaných buněk a zjistil více DNA v infikovaných než v neinfikovaných buňkách (Homology between RNA from Rous Sarcoma Virus and DNA from Rous Sarcoma Virus-Infected Cells. Proc Natl Acad Sci USA 1964; 52: 323–329). K objasnění mechanismu, jímž onkogenní virus obsahující pouze RNA infikuje a transformuje buňky, vynalezl DNA-provirovou hypotézu, podle níž po infekci buňky RNA virem je z virového genomu syntetizován DNA provirus obsahující všechnu genetickou informaci RNA viru, a z DNA proviru je syntetizována RNA virového potomstva. Hypotéze objasňující citlivost infekce vůči inhibitorům syntézy DNA a DNA-dependentní syntézy RNA i trvalou dědičnost RSV v transformovaných buňkách (předpokladem, že DNA provirus se může integrovat do genomu hostitelské buňky) neprospíval podíl nepřímých důkazů, riziko artefaktů produkovaných inhibitory a hlavně rozpor s centrálním dogmatem molekulární biologie, podle nějž genetická informace proudí vždy od DNA přes RNA k bílkovinám, kdežto provirová hypotéza její tok obrací. To hypotéze ubíralo na přijatelnosti.

V roce 1964 dosáhl Temin hodnosti mimořádného profesora a přemístění svého pracoviště do novostavby. V následujících letech zkoumal úlohu specifických faktorů séra v ovládání množení buněk neinfikovaných a infikovaných RSV. Prokázal, že faktor telecího séra podněcující proliferaci fibroblastů kuřecího zárodku v kultuře je totožný se somatomedinem (Studies on Carcinogenesis by Avian Sarcoma Viruses. III. The Differential Effect of Serum and Polyanions on Multiplication of Uninfected and Converted Cells. J Natl Cancer Inst 1966; 37: 167–175). V roce 1966 se stal řádným profesorem onkologie. V roce 1970 znovu připomněl svou provirovou hypotézu, když se Satoshim Mizutanim v RSV objevil RNA-dependentní DNA polymerázu (RNA-Dependent DNA Polymerase in Virions of Rous Sarcoma Virus. Nature 1970; 226: 1211–1213; s Mizutanim) – enzym obracející tok genetických dat opačným směrem, brzy nato přiléhavě přejmenovaný na reverzní transkriptázu. V téže době dospěl David Baltimore v Massachusettském technologickém institutu nezávisle k týmž výsledkům na myších a publikoval je na bezprostředně předcházejících stránkách téhož časopisu. Zakrátko pak Temin se studentem Davidem Boettigerem inaktivačními pokusy prokázal, že provirus RSV je tvořen DNA (Light Inactivation of Focus Formation by Chicken Embryo Fibroblasts Infected with Avian Sarcoma Virus in the Presence of 5-Bromodeoxyuridine. Nature 1970; 228: 622–624; s Boettigerem). Tyto nálezy potvrdily, že onkogenní RNA viry přepisují své RNA genomy do DNA a že provirové DNA jsou integrovány do chromozomů infikovaných buněk. DNA-provirová hypotéza byla teď už všeobecně přijata a onkogenní RNA viry se zpětným tokem informace z RNA k DNA přezvány na retroviry.

V roce 1974 byl Temin jmenován profesorem onkovirologie a cytologie Americké onkologické společnosti. Spolu s Davidem Baltimorem a Renatem Dulbekkem dostal v roce 1975 „za své objevy týkající se interakce mezi nádorovými viry a genetickým materiálem buňky“ Nobelovu cenu za fyziologii nebo medicínu. Na slavnosti ve Stockholmu 10. prosince 1975 uvedl trojici laureátů jménem Královské švédské akademie biochemik Peter Reichard z Královského Karolinského institutu. V projevu při nobelovském banketu v sále plném kuřáků vyjádřil Temin své rozhořčení nad tím, že jedno z hlavních dostupných opatření k prevenci nádorů, totiž boj proti kouření, se dosud nedočkalo širšího přijetí. 12. prosince 1975 představil v nobelovské přednášce svou provirovou hypotézu (The DNA Provirus Hypothesis: The Establishment and Implications of RNA-Directed DNA Synthesis. Science 1976; 192: 1075–1080) a neopomněl přitom zmínit, že k pochopení existence proviru dospěli v roce 1963 nezávisle i českoslovenští kolegové Jan Svoboda, Pavel Chýle, Dušan Šimkovič a Ivan Hilgert v pokusech na krysích buňkách infikovaných RSV.

Luc Montagnier v Pasteurově ústavu a Robert C. Gallo se spolupracovníky v amerických Národních ústavech zdraví (NIH) identifikovali počátkem osmdesátých let 20. století virus vyvolávající AIDS. V ovzduší sporů o prvenství objevu se Temin podílel na rozhodnutí výboru NIH o neutrálním pojmenování vyvolavatele „virus lidské imunodeficience“ (HIV). V roce 1988 publikoval článek o HIV jako původci AIDS (HIV Causes AIDS. Science 1988; 241: 515–516; s Blattnerem a Galloem). V letech 1985–1994 působil ve 12 národních i mezinárodních výborech zaměřených na HIV a AIDS včetně poradního sboru Světové zdravotnické organizace pro HIV a AIDS (od roku 1993).

V roce 1992 usoudil, že nadešel čas experimentů k prevenci AIDS. HIV byl identifikován jako lentivirus, subtyp retrovirů s několika geny navíc, nezbytnými k replikaci. Žádný prostý retrovirus nebyl izolován z lidí a žádný lentivirus z kuřete, myši ani kočky, které naopak hostí mnohé prosté retroviry. Temin uvažoval, že člověk se vyvinul k rezistenci vůči prostým retrovirům, a že zavedením genů gag, pol a env z HIV do prostého retroviru by bylo možno připravit vakcínu proti HIV (A Proposal for a New Approach to a Preventive Vaccine against Human Immunodeficiency Virus Type 1. Proc Natl Acad Sci USA 1993; 90: 4419–4420). S Kathy Boris-Lawrieovou začal tuto hypotézu testovat na živočišných lentivirech, na virech bovinní leukémie a na viru opičí imunodeficience jako modelech. Ještě před dokončením přípravných pokusů však celoživotní nekuřák Howard Martin Temin 9. února 1994 v 59 letech zemřel v Madisonu na rakovinu plic.

MUDr. Pavel Čech

Kabinet dějin lékařství 3. LF UK

Ruská 87, 100 00 Praha 10

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