Laureáti Nobelovy ceny

V roce 1964 obdrželi Nobelovu cenu za fyziologii nebo medicínu dva němečtí biochemici vyškolení v Mnichově – do Ameriky brzy vyhnaný Konrad Emil Bloch a celoživotní Mnichovan Feodor Felix Konrad Lynen.

KONRAD EMIL BLOCH
(1912–2000)

Narodil se 21. ledna 1912 v pohraničním městě Nisa (polsky Nysa, německy Neisse) v tehdy německém Horním Slezsku jako druhé dítě v zámožné a kultivované židovské rodině. Když se ho strýc tázal, přeje-li si k 13. narozeninám violoncello nebo kánoi, matka za něho pohotově odpověděla, že samozřejmě violoncello, a tak je Konrad dostal a musel hrát. Na niském reálném gymnáziu si studium nepřipouštěl, chemie ho nebavila vůbec. Po maturitě v roce 1930 praktikoval v niské strojírně a lübeckých hutích, aby se tak vpravil do přípravy na budoucí kariéru v hornoslezském báňském nebo hutním průmyslu, a 5. listopadu téhož roku se zapsal ke studiu hornictví a hutnictví na mnichovské technice.

Hned v prvním ročníku si od metalurgie, která mu nepřirůstala k srdci, odskočil na jednu přednášku z organické chemie, a v té osudové chvíli ho tam čerstvý laureát Nobelovy ceny Hans Fischer vzdor monotónnímu přednesu nadchl tak, že do druhého ročníku už Konrad přestoupil na obor chemie a od letního semestru 1932 do zimního semestru 1934–1935 pravidelně navštěvoval Fischerovy přednášky i jeho praktikum organické chemie. Nadto docházel na zasedání Mnichovské chemické společnosti, kde o svých výzkumech v organické chemii referovali další nositelé Nobelovy ceny Richard Martin Willstätter (1915), Heinrich Otto Wieland (1927) a Adolf Otto Reinhold Windaus (1928).

Blochovi náhle zchudli, když hospodářská krize zruinovala otcovu záclonářskou továrnu. Konrad, jehož sestra tehdy studovala ve Vratislavi práva, musel pravidelně žádat o povolení odkladu platby kolejného a studijních poplatků. Zatím se v Německu dral k moci nacismus, NSDAP vyhrávala volby a Hitler se v lednu 1933 stal kancléřem. Několik týdnů nato složil Konrad s vyznamenáním předběžnou diplomovou zkoušku, rok poté první část hlavní diplomové zkoušky a na jaře 1935 dokončil studium s hodnocením „sehr gut bestanden“ a ziskem titulu inženýra chemie, když předtím zažádal o souhlas s pokračováním studia a připuštění k doktorské promoci (v žádosti uvedl, že je „neárijec“ a že jeho otec sloužil v letech 1914–1918 na válečné frontě jako poručík polního dělostřelectva). Nejprve ještě v Mnichově, dokud měl peníze na podnájem u vdovy Teutschové (pozdější tchyně), a potom už z rodné Nisy se musel připomínat, než se v půli května dočkal úřední odpovědi odvolávající se na to, že ho přednosta Ústavu organické chemie Fischer jako doktoranda odmítl. Bloch neuspěl ani v Utrechtu u Fischerova žáka Fritze Kögla.

Nakonec mu Fischer přece jen pomohl přímluvou k místu asistenta ve Švýcarském ústavu pro výškový výzkum v Davosu. Mimo dosah „norimberských zákonů“, přijatých v září 1935 říšským sněmem, zkoumal tu Bloch lipidy mykobakterií tuberkulózy. Prostudoval k tomu práci Rudolfa Andersona z americké Yaleovy univerzity o mastných kyselinách těchto mikrobů, načež Andersonovu domněnku o přítomnosti cholesterolu v mykobakteriích odhalil jako omyl a autora na něj upozornil. Američan svou práci přezkoumal a Konradovi dal vděčně za pravdu. Bloch se tehdy v Davosu pokoušel o doktorát, ale propadl u zkoušky, když opomněl citovat publikaci jednoho ze zkoušejících. Navíc mu v roce 1936 nebyl další pobyt ve Švýcarsku povolen. V zoufalství zkusil hledat pomoc u Andersona a ten mu obratem poslal dva dopisy – jeden pro úřady od děkana lékařské fakulty s nabídkou asistentury biochemie na Yaleově univerzitě, druhý soukromý pro Konrada s přiznáním, že placené místo tam pro něho nemají. Bloch předložil první dopis americkému konzulovi ve Frankfurtu, dostal vízum pro vstup do Spojených států amerických a na konci roku 1936 bez prostředků odcestoval.

Anderson ho nasměroval na ústav biochemie Koleje lékařů a chirurgů newyorské Kolumbijské univerzity. Přednosta ústavu Hans Thacher Clarke poznal, že má před sebou velmi slibného uchazeče, ale při pomyšlení na starosti se sháněním prostředků se ho chystal odmítnout, jen se nakonec ještě zeptal, hraje-li na nějaký hudební nástroj. Konrad odpověděl, že na violoncello, a tu se ukázalo, že Clarke je klarinetista a milovník komorní hudby. Bloch byl okamžitě přijat jako postgraduální student biochemie s podporou Wallersteinovy nadace a slova jeho matky, že dává přednost violoncellu před kánoí, se dodatečně naplnila.

V roce 1938 obhájil doktorskou práci na téma z biochemie aminokyselin a zůstal na Kolumbijské univerzitě, když ho do své laboratoře pozval krajan Rudolf Schönheimer, vypuzený z nacistického Německa před pěti lety a v New Yorku teď zkoumající biochemické dráhy pomocí Hevesyho metody značkování biomolekul stabilními izotopy. Nedávno zde laureát Nobelovy ceny za chemii (1934) Harold Clayton Urey, objevitel deuteria a těžké vody, vypracoval metodu výroby těžké vody a značkování organických sloučenin deuteriem a izotopem kyslíku. Jeho bývalý doktorand a člen Schönheimerovy badatelské skupiny David Rittenberg zavedl v této laboratoři deuterium jako biologický indikátor do studia metabolismu, zvláště pak tvorby lipidů a cholesterolu. Už v roce 1932 objasnili Wieland a Windaus stavbu cholesterolu, ne však jeho tvorbu. Windaus nevěřil ve schopnost živočišného organismu syntetizovat složitou molekulu cholesterolu, neumí-li syntetizovat jednodušší tyrozin nebo tryptofan. Schönheimer a Rittenberg však v roce 1937 na myších prokázali vestavbu deuteria do cholesterolu a usoudili, že živočišný cholesterol musí být syntetizován spojováním mnoha malých molekul.

Nový člen skupiny Bloch se pustil do studia biosyntézy cholesterolu. Schönheimer uvažoval, zda hydroxylový kyslík v cholesterolu pochází z vody či z kyslíkové molekuly, a navrhl Konradovi, aby to pomocí izotopové značkovací metody vyzkoumal. Bloch však v mezích tehdejších technických možností nemohl uplatnit hmotnostní spektrometrickou analýzu stabilně vázaného kyslíku ve složitých organických sloučeninách a další pokusy zodpovědět Schönheimerovu otázku vzdal. Tehdy se v New Yorku potkal s dcerou své mnichovské bytné Lore Teutschovou, která tu žila už od roku 1933, a 15. února 1941 se s ní oženil. Měli pak spolu syna Petra a dceru Susan.

Depresemi sužovaný Schönheimer si 11. září 1941 vzal život. Členové jeho skupiny David Shemin, David Rittenberg i Konrad Bloch se obávali, že si budou muset hledat práci jinde, ale Clarke je vyzval, aby se o osiřelé výzkumné projekty podělili a pokračovali. Shemin si tedy vzal na starost metabolismus aminokyselin, Rittenberg se ujal proteinů a na Blocha připadly lipidy. Otázku syntézy cholesterolu však neopouštěl. Podnícen hypotézou o přeměně acetátu ve steroly kvasnic, založenou na studii Sonderhoffa a Thomase s deuteriem, sladil Bloch výzkum s Rittenbergem ve společný experiment s podáváním deuteriem značkovaného acetátu krysám a myším a následným zjištěním, že podstatné možství deuteria je zabudováváno do cholesterolu, a tak pomocí značkování acetátu deuteriem prokázal, že acetát je prekurzorem cholesterolu (On the Utilization of Acetic Acid for Cholesterol Formation. J Biol Chem 1942; 145: 625–636; s Rittenbergem). Nezodpovězeno dosud zůstávalo, kolik z 27 sterolových uhlíků má původ v kyselině octové. Pomocí izotopů Bloch také prokázal, že cholesterol je prekurzorem žlučových kyselin (Biological Conversion of Cholesterol to Cholic Acid. J Biol Chem 1943; 149: 511–517; s Bergem a Rittenbergem).

V roce 1944 získal americké státní občanství a pokračoval ve spolupráci s Rittenbergem, který zavedl do experimentální praxe izotopy ¹⁵N, ¹³C a ¹⁸O. Octan sodný značkovaný deuteriem a ¹³C podávali myším a krysám a v jejich lipidech a cholesterolu našli pak značkovaný vodík i uhlík. Bloch tak s Rittenbergem prokázal, že oba atomy uhlíku kyseliny octové jsou užity k syntéze mastných kyselin a cholesterolu (The Utilization of Acetic Acid for the Synthesis of Fatty Acids. J Biol Chem 1945; 160: 417–424; s Rittenbergem). Pomocí izotopů studoval také tvorbu steroidních hormonů, přičemž jediným praktickým zdrojem k izolaci dostatečného množství progesteronového metabolitu pregnandiolu byla lidská těhotenská moč, ale jeho žádost o povolení podat značkovaný cholesterol pacientce gynekologické kliniky byla zamítnuta. Nakonec si pomohl sám – opatřil si pregnandiol díky „dobrovolné domácí spolupráci“ a prokázal, že cholesterol je prekurzorem progesteronu (The Biological Conversion of Cholesterol to Pregnanediol. J Biol Chem 1945; 157: 661–666).

V roce 1946 přešel na Biochemický ústav Chicagské univerzity, jehož přednostou byl přítel Earl Alison Evans, v roce 1948 tu dosáhl mimořádné a v roce 1950 řádné profesury biochemie. Nyní konečně vyřešil otázku, kolik z 27 atomů uhlíku v cholesterolu pochází z kyseliny octové: na bezacetátovém mutantovi plísně Neurospora crassa, kultivovaném na půdě s acetátem značkovaným radioizotopem, prokázal, že cholesterol získává z exogenního acetátu všechny své uhlíkové atomy (Isotopic Acetate and Isovalerate in the Synthesis of Ergosterol by Neurospora. J Biol Chem 1951; 189: 429–433; s Ottkem, Tatumem a Zabinem). Při stopování mezikroků biosyntézy cholesterolu se studentem Robertem Langdonem prokázal, že molekuly acetátu se spojují k tvorbě skvalenu (Biosynthesis of Squalene. J Biol Chem 1953; 200: 129–134; s Langdonem). Tento uhlovodík akumulují zvláště játra paryby ostrouna (Squalus), Bloch se tedy vypravil za ním na výzkumnou stanici na Bermudách, marně se však trápil se živočichy hynoucími v zajetí dříve, než stačili značkovaný acetát metabolizovat. Raději se tedy vrátil do Chicaga k obyčejným krysím játrům, aby s Langdonem prokázal, že skvalen je cyklizován v lanosterol (The Utilization of Squalene in the Biosynthesis of Cholesterol. J Biol Chem 1953; 200: 135–144; s Langdonem). S organickým chemikem Robertem Burnsem Woodwardem navrhl mechanismus cyklizace skvalenu jako alternativu k hypotéze Roberta Robinsona (The Cyclization of Squalene in Cholesterol Synthesis. J Am Chem Soc 1953; 75: 2023–2024; s Woodwardem). Zbývající podrobnosti procesu biosyntézy cholesterolu o 36 krocích, jehož poslední úsek od lanosterolu k cholesterolu čítá 19 reakcí, doplnili v následujících desetiletích sám Bloch i další badatelé, především John Cornforth a George Popják.

Po roční stáži v Ústavu organické chemie curyšské techniky u laureáta Nobelovy ceny za chemii (1939), Chorvata s českými předky Leopolda Ružičky a také u budoucího laureáta téže ceny (1975), odchovance Chemické fakulty Českého vysokého učení technického v Praze Vladimira Preloga, byl Bloch v roce 1954 povolán jako profesor biochemie do Chemického ústavu Harvardovy univerzity. V roce 1956 se vrátil k úkolu z roku 1940 a se studentem Tche Tsing Tchenem prokázal, že zdrojem hydroxylového kyslíku v cholesterolu je molekulární kyslík (On the Mechanism of Cyclization of Squalene. J Am Chem Soc 1956; 78:1516–1517; s Tchenem).

Dne 10. prosince 1964 obdržel ve Stockholmu Nobelovu cenu pro rok 1964 rovným dílem s o rok starším absolventem mnichovské Ludwig-Maximilians-Universität, Wielandovým žákem Feodorem Felixem Konradem Lynenem „za své objevy mechanismu a regulace metabolismu cholesterolu a mastných kyselin. Úvodní „laudatio“ přednesl profesor Sune Bergström z Královského Karolinského institutu. 11. prosince 1964 měl pak Bloch nobelovskou přednášku (The Biological Synthesis of Cholesterol. Nobel Lecture. Science1965; 150: 19–28).

Po třech desítkách let v exilu se harvardský profesor dočkal čestného doktorátu mnichovské techniky. A ještě jedné zvláštní pocty se mu dostalo za jeho dílo o cholesterolu: radní massachusettského města Lexingtonu, kde bydlel, vyzvídali, čím by svého nejslavnějšího občana nejlépe uctili. Bloch na to, že by věděl: pracuje šest dní v týdnu a na městskou skládku, otevřenou jen ve všedních dnech, nemůže proto odnášet odpadky, a tak by uvítal, kdyby byla přístupna také v neděli. Městská rada se usnesla a lexingtonská skládka má i nedělní provoz.

V roce 1968 byl Bloch jmenován přednostou chemického ústavu Harvardovy univerzity. V té době se věnoval výzkumu biogeneze terpenů a sterolů a enzymatickému vzniku nenasycených mastných kyselin(Enzymatic Synthesis of Monounsaturated Fatty Acids. Acc Chem Res 1969; 2: 193–202). Po 28 letech harvardské profesury odešel oblíbený badatel i učitel v roce 1982 na odpočinek. Sepsal stručný vlastní životopis (Summing up. Annu Rev Biochem 1987; 56: 1–19) a řadu povídek o biochemii, které pak sebral do knižního vydání (Blondes in Venetian Paintings, the Nine-Banded Armadillo, and Other Essays in Biochemistry. New Haven, CT: Yale University Press 1994). V povídce s wildeovským názvem „The importance of being contaminated“ o užitku z nečistot v materiálu nehájí výzkumnickou nedbalost, nýbrž pozornost každému neobvyklému nálezu. Na odpočinku v Lexingtonu prožil posledních 18 let. Zemřel 15. října 2000 na klinice v nedalekém Burlingtonu.

MUDr. Pavel Čech
Kabinet dějin lékařství 3. LF UK
Ruská 87, 100 00 Praha 10
e-mail: pavel.cech@lf3.cuni.cz