По мнению учёных РАН, открытия лауреатов затрагивают фундаментальные вопросы иммунологии, квантовой физики, химии материалов и экономики.

Они объяснили, почему иммунитет не атакует собственный организм, показали квантовые эффекты в макрообъектах, создали «молекулярные конструкторы» для решения глобальных задач и определили взаимосвязи между инновациями и экономическим ростом.

Физиология и медицина

В этом году в области физиологии и медицины награды были удостоены японский учёный Симон Сакагучи и американские исследователи Мэри Брункоу и Фред Рамсделл.

«Нобелевская премия в этом году была присуждена за открытие регуляторных Т-клеток и установление их фундаментальной роли в поддержании иммунологической толерантности. До работ лауреатов было понятно, как иммунная система атакует чужое, но не было до конца ясно, почему она не атакует своё», — рассказал директор института иммунологии ФМБА России академик РАН Муса Хаитов.

Он пояснил, что в тимусе — ключевом органе иммунной системы, где созревают Т-клетки, — также уничтожаются те из них, которые могут нападать на собственный организм. Но эта система имеет ряд ограничений, которые позволили предположить наличие альтернативного периферического механизма сдерживания иммунных реакций.

В экспериментах с мышами, сообщил Муса Хаитов, Шимон Сакагучи показал, что удаление у здоровых животных определенного типа Т-лимфоцитов (с маркером CD25+), провоцирует тяжёлые аутоиммунные болезни. И наоборот, введение этих клеток обратно предотвращает недуг.

Иными словами, японский учёный доказал, что существует не просто пассивное отсутствие агрессии, сформированное в результате негативной селекции, а активный механизм подавления, который осуществляют специализированные клетки. Они получили название регуляторные Т-клетки (Tregs). Их открытие изменило базовую парадигму в иммунологии. Если раньше иммунитет видели, в основном, как систему «включения» атаки, то Сакагучи показал, что столь же критична система «выключения» и контроля.

Позднее, добавил Муса Хаитов, два других лауреата обнаружили, что мутации в гене FOXP3 у мышей и людей приводят к смертельному аутоиммунному заболеванию. А Шимон Сакагучи напрямую связал эти два открытия, продемонстрировав, что развитие и функция регуляторных Т-клеток зависят от FOXP3. Он показал, что этот ген — ключевой регулятор, который контролирует развитие и функцию регуляторных Т-клеток. 

«В совокупности работы этих выдающихся учёных объясняют, как поддерживается периферическая иммунная толерантность к собственным тканям организма, дают объяснение причинам многих аутоиммунных заболеваний и открывают новые пути для терапии аутоиммунных и онкологических заболеваний. Например, можно усиливать функции Tregs, чтобы подавлять нежелательные иммунные реакции (аутоиммунитет и трансплантация), или подавлять активность регуляторных Т-клеток, чтобы активировать иммунную систему в отношении опухолевых клеток (иммунотерапия рака)», — отметил академик РАН.

Физика

В номинации «Физика» Нобелевской премии были удостоены американец Джон Кларк, француз Мишель Деворе и британец Джон Мартинис. Как сообщили в Нобелевском комитете, награду присудили за открытие эффектов макроскопического квантово-механического туннелирования и квантования энергии в электрической цепи.

«Один из главных вопросов в физике — это максимальный размер системы, в которой могут проявляться квантово-механические эффекты. Лауреаты этого года провели эксперименты с электрической цепью, в которых продемонстрировали как квантово-механическое туннелирование, так и квантование энергетических уровней в системе, достаточно большой, чтобы её можно было держать в руке», — пояснили в Нобелевском комитете.

Как рассказал ведущий научный сотрудник Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе член-корреспондент РАН Александр Иванчик, туннелирование — один из ключевых эффектов квантовой механики. В классической физике частица не может пройти через область с энергией выше ее собственной, однако квантовые частицы благодаря своей волновой природе способны «туннелировать» через такие барьеры. Исторически этот эффект был теоретически описан в конце 1920-х годов.

«Впоследствии туннелирование стало фундаментом для объяснения множества явлений в физике и химии. Например, оно играет важную роль в ядерных реакциях и в работе полупроводниковых приборов. В настоящее время туннельный эффект лежит в основе работы множества устройств микроэлектроники, включая диоды, транзисторы, элементы памяти и датчики. Однако фундаментальное значение открытия, удостоенного Нобелевской премии, связано именно с тем, что квантовые эффекты могут проявляться на макроскопическом уровне», — подчеркнул российский учёный.

По его словам, в будущем эти исследования могут способствовать, к примеру, развитию технологий квантовой телепортации — мгновенной передачи квантового состояния — между крупными объектами. То есть не только между отдельными частицами, но также и между системами, которые состоят из множества атомов.

Химия

Премией по химии в текущем году отметили «разработку металл-органических каркасов», сообщили в Нобелевском комитете. Лауреатами стали японский учёный Сусуму Китагаве, британский и австралийский химик Ричард Робсон и американский исследователь иорданского происхождения Омар Ягхи.

«Награда присуждена за создание совершенно нового класса материалов — металл-органических каркасов (МОК, или MOF). Эти вещества построены по принципу «молекулярного конструктора», в котором металлические ионы служат «узлами», а длинные органические молекулы соединяют их в объёмные кристаллические решётки. Внутри таких решёток остаются пустоты, которые напоминают невидимые «комнаты». В них могут проникать и свободно перемещаться внутри молекулы газа или жидкости. Благодаря этому МОК обладают рекордной пористостью и площадью поверхности, в тысячи раз превышающей площадь обычных материалов», — рассказал заведующий лабораторией Института органической химии имени Н.Д. Зелинского РАН академик РАН Валентин Анаников.

По его словам, открытие, отмеченное Нобелевской премией, имеет огромную практическую пользу. В частности, металл-органические каркасы рассматривают как инструмент для решения важнейших задач человечества.

Например, они способны улавливать и хранить углекислый газ, что поможет в борьбе с изменением климата, и извлекать влагу из сухого пустынного воздуха — это открывает путь к новым источникам пресной воды. Помимо этого, МОК могут безопасно аккумулировать или фильтровать токсичные вещества, разлагать загрязнители окружающей среды, выступать в роли катализаторов для химических реакций и даже накапливать водород или метан для будущей «зелёной» энергетики.

По мнению академика РАН, значимость работ лауреатов в том, что они открыли принципиально новую архитектуру вещества — материалы, которые можно создавать «под заказ», подбирая свойства под конкретные нужды. Это предлагает почти безграничные перспективы для науки и технологий XXI века — от энергетики и экологии до медицины и промышленности.

Экономика

Лауреатами этого года в области экономических наук стали американо-израильский историк экономики Джоэл Мокир, французский экономист Филипп Агион и канадский исследователь Питер Ховитт. Они показали, как «новые технологии могут способствовать устойчивому росту», отметили в официальном сообщении Нобелевского комитета.

«За последние два столетия мир впервые в истории столкнулся с устойчивым экономическим ростом. Это позволило огромному количеству людей выбраться из нищеты и заложило основу нашего процветания. Лауреаты этого года объяснили, как инновации стимулируют дальнейший прогресс. Они научили нас тому, что устойчивый рост — это не само собой разумеющееся. Ведь на протяжении большей части истории человечества нормой был не рост, а экономическая стагнация. Исследователи показали, как важно осознавать угрозы дальнейшему росту и противодействовать им», — рассказали на сайте организации.

По мнению директора Института народнохозяйственного прогнозирования РАН члена-корреспондента РАН Александра Широва, каждый из награждённых внёс свой вклад в экономическую теорию, но общая идея, которую отметили в Нобелевском комитете, заключается в выявлении закономерностей влияния инноваций на экономическое развитие различных стран.

«Это один из основных вопросов современной науки. Нобелиаты определили взаимосвязи между инновациями и экономическим ростом и показали различия этих процессов в разных странах. Они изучили, почему одни страны, правильно используя инновации, смогли ускорить темпы своего развития, а другие, наоборот, замедлились. Причём нобелиаты проводили анализ на длительных временных интервалах, которые охватывали сотни лет», — рассказал учёный.

Он пояснил, что эта проблема до сих пор окончательно не решена. Хотя ответ кажется очевидным и заключается в том, что инновации должны стимулировать экономику. Однако главный парадокс, который отметили лауреаты в своих трудах, состоит в том, что не все страны, которые порождали инновации, могли ими в полной мере воспользоваться. Зачастую возникал конфликт, при котором различные экономические агенты сопротивлялись внедрению новшеств.

Например, европейские государства, которые лидировали в создании инноваций, не смогли извлечь из них максимальную выгоду. В итоге этими достижениями лучше воспользовались в США.