Niels Kaj Jerne (1911–1994)

V roce 1984 získali Nobelovu cenu za fyziologii nebo lékařství tři imunologové: Dán Niels Kaj Jerne, Němec Georges Jean Franz Köhler a Brit César Milstein. Následující příspěvek představí prvního z nich.

Jutské kořeny, nizozemský druhý domov

Niels Kaj Jerne se narodil 23. prosince 1911 v anglickém Londýně (2) jako čtvrté z pěti dětí (3) dánských přistěhovalců. Oba rodiče – Hans Jessen Jerne (1877–1950) a Else Marie, rozená Lindbergová (1874–1956) (4) – pocházeli z rodů západojutských starousedlíků (2): všech 16 Nielsových prapraprarodičů z otcovy strany žilo roku 1777 v téže vsi na ostrůvku Fanø při západním pobřeží Jutského poloostrova. Nejeden z předků byl mořeplavcem (3); byl jím i děd, námořní kapitán Niels Jessen Jerne, než cestou z Dánska do Mexika se svou lodí utonul. Tehdy pětiletý (5) sirotek Hans Jessen Jerne pak zvolil dráhu podnikatele (3) následovaného rodinou v roce 1910 do Londýna a za 1. světové války do Nizozemska.

Tam Hansův a Elsin syn Niels Kaj v roce 1928 na Erasmově univerzitě v Rotterdamu završil bakalaureátem přírodních věd (2) školní vzdělání, jímž nizozemštinu povýšil na svou druhou mateřštinu (6). Pracovat začal v kanceláři banánové společnosti Elders & Fyffes a zdál se být už jistým otcovým následovníkem; přitom ale bral soukromé lekce literatury a kalkulu, cvičil se v latině a řečtině (3) a snil o studiu filozofie.

Leiden, Kodaň (1931–1951): studia, Tjek, Ústav sér

Po třech letech byl otcem od banánů osvobozen (6) a poslán na Leidenskou univerzitu studovat – ne však filozofii, nýbrž fyziku (2); v následujících dvou letech piloval antické jazyky, náruživě četl Nietzscheho, Prousta i zakázané erotické romány, činil se ve svazu studentů i v pití piva, jen své učebnice sotva otevřel a zkoušku nesložil žádnou (6).

Ve dvaadvaceti dostal od otce šanci vystudovat v Kodani lékařství (2), ale ztroskotal, když mu do života vstoupila „česká malířka“ (6), o rok starší (4) rodačka ze západočeské Aše s příjmením po česku přechýleným – Ilse Sonja Wahlova (3), v Dánsku přezdívaná Tjek (vysl. ,ček‘), po sňatku ve Frederiksbergu roku 1935 (3) jménem Tjek Jerne podepisující své krajinomalby dánského venkova a pobřeží a pod tímto jménem nakonec i pohřbená (4). Niels tehdy zanechal studia podruhé a ženu i syna Ivara (1936) (3) živil jako otcův zaměstnanec pomáhající při experimentech s novými metodami konzervace slaniny. Ta léta sám nazval svým „temným středověkem“ (6). Když pak trpělivý otec roku 1939 svolil k novému pokusu o studium lékařství, Niels tuto příležitost už nezahodil (6), a to ani po narození druhého syna Donalda v roce 1941 (3).

Z let 2. světové války máme v literatuře také skoupou zmínku o cestě vojenským letadlem na pár měsíců do Anglie a obtížném návratu do okupované vlasti (3). Tam Jerne zpočátku pomýšlel na dráhu venkovského lékaře (5); v roce 1943 však přijal místo výzkumníka v Oddělení biologických standardů Státního ústavu sér v Kodani (2), čímž se od praktické medicíny odvrátil k lékařské vědě. Tuto kariéru ovšem zahájil pozdě, navíc ani typem laboratorního vědce nebyl: v experimentování si neliboval, nejistota v přesnosti pipetování mu vadila. Za celý život vykonal sotva tolik pokusů jako průměrný student za rok; úměrně tomu učinil velmi málo vědeckých objevů (6).

Okouzlující duchaplností dosahoval inteligentní a vzdělaný muž nemalých úspěchů v osobních vztazích včetně vztahů se ženami (ač „nebyl žádný Adonis“). Věrností přitom neoplýval; své manželství vyhrotil roku 1945 nevěrou s manželčinou nejlepší přítelkyní, která mu přitom vyzradila podobnou nevěru, s níž se jí svěřila Tjek. Niels trval na rozvodu. Po marných prosbách, aby neodcházel, pustila si zoufalá Tjek jedné říjnové noci toho roku plyn a devítiletý Ivar ji ráno našel mrtvou.

V Oddělení biologických standardů Státního ústavu sér zasvěcoval studenta Jerneho do problematiky biologické standardizace přednosta, mikrobiolog Ole Maaløe (3), spoluautor Nielsova článku z roku 1949 o problémech Světovou zdravotnickou organizací (WHO) žádané standardizace rozličně účinných a nečistotami kontaminovaných preparátů difterického toxoidu (On standardization of diphtheria toxoid: some theoretical and practical considerations. Bull World Health Organ 1949; 2(1): 49–57).

V doktorské práci, dokončené a odevzdané roku 1951, Jerne zkoumal aviditu sérových protilátek imunizovaných morčat, králíků a dobrovolníků vůči difterickému toxinu a jejich proměnlivou interakční kinetiku (A study of avidity based on rabbit skin responses to diphtheria toxin-antitoxin mixtures. Acta Pathol Microbiol Scand 1951; 87 (Suppl): 1–183) a ve 40 letech dosáhl na Kodaňské univerzitě doktorátu v oboru lékařství (5).

Kodaň, Pasadena (1951–1955): fágy, teorie přirozeného výběru

Po promoci pokračoval jako seniorforsker v Oddělení biologických standardů, zastupoval Státní ústav sér v odborných komisích WHO, v roce 1952 působil v Indii a Indonésii jako poradce pro jihovýchodní Asii (3). Práce v Ústavu sér tehdy hostujících Günthera Stenta a Jamese D. Watsona na výzkumu bakteriofágů podnítila i jeho zájem; po imunizaci králíků (později i koní) studoval inaktivaci fágů antiséry (Bacteriophage inactivation by antiphage serum diluted in distilled water. Nature 1952 Jan 19; 169(4290): 117–118).

Jiný host kodaňského ústavu, biofyzik a genetik Max Delbrück, nabídl Jernemu studijní pobyt ve své laboratoři v pasadenském Kalifornském technologickém institutu k výzkumu imunitních odpovědí na bakteriofága T4 (3); Niels nabídku přijal a od léta 1954 do léta 1955 (6) u Delbrücka stážoval (7) ve společnosti Renata Dulbecca, Jamese D. Watsona a dalších. Vedle studie distribuce atomů rodičovského fosforu ve fágovém potomstvu (The distribution of parental phosphorus atoms among bacteriophage progeny. Proc Natl Acad Sci U S A 1955 Oct 15; 41(10): 704–709, s G. Stentem) se však po celou dobu zaměstnával myšlenkou, že antigen spíše než jako šablona instruující k produkci komplementárních struktur působí jako selektivní činitel vybírající si specificky z repertoáru již existujících protilátek.

Vzkříšením teorie postranního řetězce Paula Ehrlicha z roku 1900 jako první zpochybnil panující Paulingovu instruktivní teorii tvorby protilátek a náhradou za ni formuloval teorii tvorby protilátek přirozeným výběrem, podle níž protilátky všech specificit jsou před expozicí antigenu předem připraveny (8). V posledních dvou týdnech pasadenského pobytu v srpnu 1955 představil teorii v článku, jehož brzkou publikaci poté Delbrück zprostředkoval (The natural-selection theory of antibody formation. Proc Natl Acad Sci U S A 1955 Nov 15; 41(11): 849–857). Jerne správně soudil, že specificita protilátek je určována jejich bytostnými vlastnostmi a není ovlivňována antigeny (6); jeho schéma pro indukci specifických protilátek antigeny však většina kolegů v čele s Linusem Paulingem nepřijala a člen „fágové skupiny“ James D. Watson mu vytkl zpříma, že jeho teorie „smrdí“ (8). Dva roky nato (1957) pak David W. Talmage a krátce po něm Frank M. Burnet nezávisle na sobě Jerneho teorii imunity modifikovali konceptem klonální selekce (8).

Ženeva (1956–1962): WHO, biologické standardy

V letech 1956–1962 působil Jerne jako sekční šéf pro organizaci tvorby biologických standardů a imunologii WHO v Ženevě (The stability of biological standards. Bull World Health Organ 1956; 14(1): 167–182, s W. L. Perrym); působil také jako poradce WHO v molekulární biologii (9). Roku 1959 poprvé navštívil Prahu; na sympoziu (10) o mechanismech tvorby protilátek, organizovaném Jaroslavem Šterzlem, prezentoval selektivní teorii kolegům od instruktivní teorie tvorby protilátek už značně pokročilým (Theories of antibody formation. In: Holub M, Jarošková L (eds.). Mechanisms of antibody formation, proceedings of a symposium held in Prague, May 27–31, 1959. Publishing house of the Czechoslovak academy of sciences, Prague, 1960: 206–207). V letech 1960–1962 přednášel na Ženevské univerzitě biofyziku (2).

Pittsburská univerzita (1962–1966): plaková zkouška

Od roku 1962 působil Jerne jako člen imunologického odborného poradního sboru WHO, v letech 1962–1966 jako přednosta ústavu a profesor mikrobiologie na Pittsburské univerzitě (2). Tam tehdy obohatil imunologickou laboratorní techniku, když v roce 1963 se svým postdokem Albertem A. Nordinem přenesením Dulbeccovy virologické techniky vyvinul hemolytickou plakovou zkoušku k počítání hemolytických zón kolem jednotlivých protilátkotvorných buněk suspendovaných v agaru, jejichž protilátky lyzují ovčí erytrocyty rovněž suspendované v agaru (Plaque formation in agar by single antibody-producing cells. Science 1963 Apr 26; 140(3565): 405). Jednalo se o první kvantitativní test protilátkotvorných buněk, což se v následujících desetiletích stalo neodmyslitelnou součástí experimentů buněčné imunologie. 

V letech 1963–1966 byl členem Poradního výboru pro lékařský výzkum Panamerické zdravotnické organizace (2). Roku 1964 se v Mexiku oženil s Ursulou Alexandrou Kohlovou (3) a na svém druhém pražském sympoziu (10) přednášel opět o selektivní teorii tvorby protilátek (Studies on the primary immune cellular response in mice. In: Šterzl J. (ed.). Molecular and cellular basis of antibody formation. Proceedings of a symposium held in Prague on June 1–5, 1964. Czechoslovak academy of sciences, Prague, 1965: 459–461).

Frankfurt nad Mohanem (1966–1969): Ústav experimentální terapie

V letech 1966–1969 působil ve Frankfurtu nad Mohanem jako profesor experimentální terapie Univerzity Johanna Wolfganga Goetheho a ředitel Státního ústavu pro experimentální terapii Paula Ehrlicha (2). Byl zvolen čestným členem berlínského Ústavu Roberta Kocha (1966) a zahraničním čestným členem Americké akademie umění a věd (1967) (2).

S Claudií Henryovou pomocí hemolytické plakové zkoušky zjistil u primární imunitní odpovědi na podání ovčích erytrocytů myším supresi protilátkou 7S a zesílení protilátkou 19S, kompetitivitu účinku těchto protilátek ve směsi a účinnost protilátek z jednoho živočišného druhu i u jiného druhu (Competition of 19S and 7S antigen receptors in the regulation of the primary immune response. J Exp Med 1968 Jul 1; 128(1): 133–152).

Basilej (1969–1980): Ústav pro imunologii, teorie rozmanitosti a sítě

Když farmaceutická společnost Hoffmann-La Roche zakládala ve švýcarské Basileji jako nové středisko výzkumu (5) tamní Ústav pro imunologii, byl jeho prvním ředitelem v roce 1969 jmenován Niels Jerne (2). Ústav budoval jako jedinečnou horizontální strukturu bez nadbytečných šéfů, s rovnocennými, svobodnými badateli, jež hledal sám po celém světě; pro přijaté šťastlivce stvořil „vědecké nebe“ (8) a pro imunologii špičkové pracoviště se třemi budoucími laureáty Nobelovy ceny (Jerne a Köhler 1984, Tonegawa 1987).

Hledal tehdy také odpověď na otázku, kde tělo bere dostatek buněk k pokrytí celého antigenního spektra, když jedna buňka může rozpoznat jen jeden antigen. Usoudil, že jen velmi malé množství protilátkových specificit je zakódováno v zárodečné dráze a všechny jsou zaměřeny k rozpoznávání antigenů slučitelnosti tkání (histokompatibility) toho druhu. Dále že buňky rozpoznávající tyto antigeny ve zvláštním orgánu klonálně expandují, některé z nich mutují k jiným specificitám, nemutované hynou a alospecifické buňky procházejí tímto orgánem nezměněny.

Teorii imunologie tehdy obohatil podruhé: formuloval teorii původu rozmanitosti protilátek. V prosinci 1969 ji představil na konferenci, poté v kapitole knihy (Generation of antibody diversity and self-tolerance. A new theory. In: Smith RT, Landy M (eds.). Immune surveillance. Academic Press, New York, 1970: 345–363), později také v prvním čísle nového imunologického časopisu The European Journal of Immunology (The somatic generation of immune recognition. Eur J Immunol 1971; 1(1): 1–9).

Předseda rady Evropské organizace molekulární biologie (1971–1975), doktor přírodních věd h. c. Chicagské univerzity (1972) a čestný člen Amerického sdružení imunologů (1973) (2) věnoval imunologii třetí teoretický příspěvek, když v letech 1973–1974 formuloval teorii imunitní sítě. Na základě objevů J. Oudina, H. Kunkela a P. Gella v 50. a 60. letech, že molekuly protilátek obsahují složky antigenní povahy nazvané idiotypy, Jerne předpokládal, že ze své povahy mohou idiotypy přitahovat jiné protilátky (anti-idiotypy, proti-protilátky). Soudil, že vyvážená tvorba kaskádové sítě idiotypů a anti-idiotypů může být jedním z hlavních mechanismů regulace imunitní odpovědi (Towards a network theory of the immune system. Ann Immunol (Paris) 1974 Jan; 125C(1–2): 373–389). Jerneho autorita podnítila v následujícím desetiletí velké badatelské úsilí v Basileji, Francii, Německu i jinde, avšak s málo přesvědčivými výsledky, jež jeho teorii nevyvracely, ale domněnku o zásadní významnosti tohoto fyziologického mechanismu pro regulaci imunitní odpovědi ani plně nepotvrzovaly, což vrátilo antigenu postavení řídicí síly (3).

Zahraniční přidružený člen americké Národní akademie věd (1975) (2), doktor přírodních věd h. c. Kolumbijské univerzity v New Yorku (1978), zahraniční člen Americké filozofické společnosti a doktor přírodních věd h. c. Kodaňské univerzity (1979), člen britské Královské společnosti (1980) (2) a profesor pařížského Pasteurova ústavu (1980–1981) složil roku 1981 (5) úřad v Basileji (7) a po roce působení ve funkci zvláštního poradce ředitele Pasteurova ústavu (2) pro stavbu velké budovy imunologie (3) skončil v roce 1982 při zhoršujícím se zdraví i v Paříži. S tituly doktora přírodních věd h. c. z Basileje, člena Akademie věd Francouzského institutu, emeritního člena a čestného předsedy poradního sboru basilejského Ústavu pro imunologii (1981), laureáta frankfurtské Ehrlichovy ceny (1982), čestného člena Britské společnosti pro imunologii a doktora lékařství h. c. Erasmovy University v Rotterdamu (1983) (2) se s manželkou Ursulou Alexandrou (5) natrvalo usadil v městečku Castillon du Gard (8) poblíž jihofrancouzského města Nîmes, kde na počátku své basilejské éry koupil bývalou přádelnu hedvábí (3).

Stockholm (1982): Nobelova cena

V roce 1984 byli Nobelovou cenou za fyziologii nebo medicínu rovným třetinovým dílem poctěni Niels Kaj Jerne, Georges Jean Franz Köhler z Ústavu pro imunologii ve švýcarské Basileji a César Milstein z Laboratoře molekulární biologie Cambridgeské univerzity v Anglii „za teorie týkající se specifičnosti ve vývoji a kontrole imunitní soustavy a za objev principu tvorby monoklonálních protilátek“ (1). Ve stockholmské nobelovské přednášce 8. prosince 1984 shrnul Jerne své myšlenky o nesmírné složitosti a regulaci imunitní soustavy obratlovců; upozornil na vnějškové, ale „pozoruhodné podobnosti s lidskou řečí“, i když „tato poznávací soustava se vyvinula a funguje bez mozku“, a v jejím výkladu uplatnil teorii generativní gramatiky Noama Chomského (The generative grammar of the immune system. EMBO J 1985 Apr; 4(4) 847–852. Biosci Rep 1985 Jun; 5(6): 439–451. Science 1985 Sep 13; 229(4718): 1057–1059).

10. prosince 1984 představil trojici laureátů švédskému králi profesor imunologie Karolinského ústavu ve Stockholmu Hans Wigzell na téže slavnosti, kde Nobelovu cenu za literaturu pro nepřítomného českého básníka Jaroslava Seiferta převzala jeho dcera Jana. V prezentační adrese uvedl Wigzell Jerneho jako velkého teoretika imunologie a připomněl zejména tři jeho základní příspěvky k vývoji oboru: teorii tvorby protilátek přirozeným výběrem, teorii původu rozmanitosti protilátek a teorii imunitní sítě. Pak popsal příspěvek G. J. F. Köhlera a C. Milsteina, kteří spolu v laboratoři Britské rady lékařského výzkumu v Cambridgi objevili monoklonální protilátky, čímž čistou protilátku učinili široce dostupnou pro experimentální i klinické použití (1).

Castillon du Gard (1982–1994): odpočinek

Posledních 12 let se churavějící Jerne zdržoval v Castillonu; v horním patře svého sídla s vyhlídkou na most 2 tisíce let starého římského vodovodu přes řeku Gard se mimo dosah bláhového shonu oddával potěšení z místního červeného vína, poslechu Händelových oper a Bachových kantát i četbě imunologické literatury, děl Kierkegaarda, Nietzscheho, Goetheho či moderních nizozemských novel v originále, přičemž na nočním stolku měl trvale Život proti smrti Normana O. Browna a Shakespearovy Sonety (3). V Castillonu pak 7. října 1994 (9) tento přední imunolog 20. století zemřel na rakovinu (8).

Adresa pro korespondenci:

MUDr. Pavel Čech

Kabinet dějin lékařství 3. LF UK

Ruská 87, 100 00  Praha 10

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