John Vane (1927–2004)

V roce 1982 získali Nobelovu cenu za fyziologii nebo lékařství švédští biochemici Sune Bergström a Bengt Samuelsson z Karolinského institutu ve Stockholmu a britský biochemik a farmakolog John Vane z Wellcomeových výzkumných laboratoří v anglickém Beckenhamu (1). První dva jmenované jsme představili v ČLČ 2 a 3/2017, nyní přinášíme životní a profesní příběh Johna Vanea.

Bytostný pokusník

John Vane se narodil 29. března 1927 v Tardebiggu na severu Worcesterského hrabství ve středozápadní Anglii jako nejmladší ze tří dětí syna ruských přistěhovalců Maurice Vanea a jeho ženy Frances z rodu místních farmářů (2). Otec tesař (3), provozující malou výrobnu mobilních stavebních buněk, žil potom s rodinou na okraji Birminghamu. Tam John od 5 let navštěvoval základní školu, na předměstí Edgbaston pak Střední školu krále Edwarda VI., po vypuknutí války evakuovanou do Reptonu v Derbyshire jen přes první zimu, takže po návratu zažil všechny nálety na třetí nejbombardovanější britské město; přespával v domácím krytu, ve škole držel požární hlídky a podstupoval předvojenský výcvik (2). Z učitelů ho nejvíce zaujali fyzik Hall a autor školních učebnic chemie Lambert (4). Bytostného pokusníka odhalil ve 12letém Johnovi vánoční dárek dětské chemické soupravy s Bunsenovým kahanem připojeným k plynovému sporáku v kuchyni, kterou chlapec prvním výbuchem vymaloval a otce přiměl ke stavbě kůlny s přívodem plynu i vody na konci zahrady.

Od roku 1944 John studoval chemii na Birminghamské univerzitě, ale výuka bez pokusů ho nebavila. Když se chemik M. Stacey po dvou letech tázal na jeho plány, odpověděl John bez obalu: „Cokoli mimo chemii.“ A Stacey mu doporučil farmakologii (2). V oxfordské Koleji sv. Kateřiny našel přednosta ústavu J. H. Burn Johnovi skutečně zakotvení v experimentální farmakologii (5). Roku 1948 dosáhl Vane bakalářského stupně (6) a oženil se s Daphne Pageovou, kterou poznal při studentském táboření (7); v Oxfordu se jim pak narodily dcery Nicola a Miranda (2). V tamním Nuffieldově ústavu pro lékařský výzkum Vane dokončil doktorskou práci (Blood flow and its relation to secretion in the stomach and smaller intestine. DPhil thesis. University of Oxford, Oxford, 1952) a roku 1953 ji obhájil (2).

V letech 1953–1955 působil jako assistant professor u průkopníka biochemické farmakologie A. Welche v Ústavu farmakologie Yaleovy univerzity v americkém New Havenu (2), od roku 1955 jako senior lecturer v Oddělení základních lékařských věd Londýnské univerzity v Královské koleji chirurgů Anglie, které v letech 1954–1959 vedl a pokusy na izolovaných orgánech zde konal W. D. M. Paton (2).

Netrpělivostí ke zdokonalení superfúze vzorků tkáně

Už u Burna v Oxfordu si Vane osvojil a na Londýnské univerzitě dále užíval k měření přirozené citlivosti tkání a orgánů vůči hormonům a jiným biologicky činným sloučeninám (8) Magnusovu metodu farmakologického rozboru – bioassay – v Gaddumově modifikaci se superfúzí biologické tkáně fyziologickým roztokem (4). Roku 1957 tak zkoumal preparát proužku fundu krysího žaludku s vysokou citlivostí vůči serotoninu (A sensitive method for the assay of 5-hydroxytryptamine. Br J Pharmacol Chemother 1957; 12: 344–349). Zpravidla mnohadenní zdlouhavá procedura vyžadovala značnou trpělivost a té Vaneovi při zkoumání biologických účinků mnohdy nestabilních sloučenin s postupem času ubývalo (8). V následujících zdánlivě neplodných letech však vypracoval a roku 1964 uveřejnil výrazné zdokonalení metody bioassay tím, že vynalezl superfúzi několika (až 6 ve 2 řadách) vzorků tkáně v kaskádě umožňující souběžnou analýzu aktivních složek v perfuzní tekutině, a dále tím, že našel způsob okamžitého měření aktivity prchavých látek in vivo, když vynalezl techniku superfúze tkáně krví přiváděnou z tepny anestetizovaného a heparinizovaného zvířete plynule rychlostí 10–15 ml/min a po promytí vzorků tkání v několikavteřinovém mimotělním oběhu opět navracenou zvířeti nitrožilně. V průkopnické studii měřil působení krevních aminů (katecholaminů, histaminu, bradykininu) na tonus proužků hladké svaloviny krysího žaludku a dvanáctníku, morčecího ilea i kuřecího rekta (The use of isolated organs for detecting active substances in the circulating blood. Br J Pharmacol Chemother 1964; 23: 360–373).

Od žararaky k angiotenzinům

V roce 1965 (5) přišel brazilský postdoc S. H. Ferreira zkoumat metodou krevní superfúze výtažek z jedu hada druhu křovinář žararaka (Bothrops jararaca) (9), v němž jeho učitel M. Rocha e Silva objevil vazodilatans bradykinin. Ferreira z jedu izoloval bradykinin potencující faktor (BPF) (9) a Vane – od roku 1966 profesor experimentální farmakologie Londýnské univerzity (7) – pak spolu s Ferreirou zjistil, že bradykinin je inaktivován ve značné míře během jediného průchodu plicním oběhem (The disappearance of bradykinin and eledoisin in the circulation and vascular beds of the cat. Br J Pharmacol Chemother 1967; 30: 417–424).

Rovněž v plicním oběhu našel s K. K. F. Ngem technikou krevní superfúze i rychlou přeměnu neaktivního dekapeptidu angiotenzinu I v aktivní oktapeptid angiotenzin II (Conversion of angiotensin I to angiotensin II. Nature 1967; 216: 762–766). Angiotenzin konvertující enzym (ACE) ztotožnil s bradykininázou, vyvrátil domněnky o čistě renální lokalizaci renin-angiotenzinového systému (Fate of angiotensin I in the circulation. Nature 1968; 218: 144–150) a vyvolal vlnu zájmu o metabolickou roli plic, orgánu s polovinou všech endotelových buněk (9).

Po čase sestavil řadu vzorků různých izolovaných orgánů s různou odezvou na endogenní hormony k měření adrenalinu krysím žaludkem a kuřecím rektem, angiotenzinu II krysím tračníkem, bradykininu kočičím lačníkem atp. (The release and fate of vaso-active hormones in the circulation. Br J Pharmacol 1969; 35: 209–242). S J. W. Aikenem prokázal, že BPF inhibuje konverzi angiotenzinu I v angiotenzin II (The renin-angiotensin system: inhibition of converting enzyme in isolated tissues. Nature 1970; 228: 30–34).

Přes prostaglandiny k objevu mechanismu působení aspirinu

Od poloviny 60. let poutaly jeho pozornost prostaglandiny, užívané k vyvolání porodu i potratu nebo k prevenci i léčbě peptického vředu; pro prchavost aktivity v řádu vteřin však obtížný předmět studia (8). Tehdy ho přítel z Yaleovy univerzity A. Welch, nyní ředitel výzkumu a vývoje farmaceutické společnosti Squibb v New Jersey, požádal o konzultantskou spolupráci a Vane hned zpočátku navrhl studium peptidů hadího jedu (9). Skupina M. Á. Ondettiho pak z peptidů BPF ve Squibbu izolovala, purifikovala a syntetizovala nonapeptid BPP9a (1971), nazvala jej teprotidem a Vane roku 1973 potvrdil účinnost teprotidu jako inhibitoru ACE u člověka, když nitrožilním podáním zamezil hypertenzi u dobrovolníků přijímajících nitrožilně angiotenzin I (Reduction of the pressor effects of angiotensin in man by a synthetic nonapeptide (BPP9a or SQ 20, 881) which inhibits converting enzyme. Lancet 1973; I: 72–74; s J. G. Collierem a B. F. Robinsonem).

S P. J. Piperovou prokázal spojitost mezi produkcí prostaglandinů a účinkem antiflogistik při anafylaxi (Release of additional factors in anaphylaxis and its antagonism by anti-inflammatory drugs. Nature 1969: 223: 29–35). Se stejnou spoluautorkou také objevil látku stahující králičí aortu (RCS) – prchavou látku, jejíž uvolňování z plic během anafylaxe inhibují některá antiflogistika (The release of rabbit aorta contracting substance (RCS) from chopped lung and its antagonism by anti-inflammatory drugs. Br J Pharmacol 1970; 40: 581P–582P; s Palmerem a Piperovou). V těchto pracích se začal zabývat kyselinou acetylsalicylovou (ASA) – analgetikem na světě nejrozšířenějším, avšak s dosud neznámou podstatou působení (8). Při zkoumání účinků plicních prostaglandinů na plicní oběh roku 1971 objevil, že ASA nevratně inhibuje cyklooxygenázu (COX) – enzym odpovědný za syntézu prostaglandinů a tromboxanů – přenosem acetylové skupiny z molekuly kyseliny acetylsalicylové na koenzym, a tak v inhibici biosyntézy prostaglandinu objevil mechanismus účinku léků založených na ASA (Inhibition of prostaglandin synthesis as a mechanism of action for aspirin-like drugs. Nat New Biol 1971; 231: 232–235).

Ve Wellcomeových laboratořích na stopě prostacyklinu

Po 18 plodných letech v Královské koleji chirurgů (1955–1973) nedbal mínění přátel, že pravou vědu lze provozovat pouze na akademické půdě, a roku 1973 přijal funkci skupinového ředitele výzkumu a vývoje Wellcomeovy nadace. Do Wellcomeových laboratoří v Beckenhamu na jihovýchodním okraji Londýna ho následovalo několik spolupracovníků, aby se tam stali jádrem Oddělení výzkumu prostaglandinů a Vaneův doktorand S. Moncada vedoucím tohoto oddělení. Vane svého kroku nikdy nelitoval (2), jen si občas v soukromí posteskl, že ho ředitelské povinnosti odvádějí od přímé účasti na výzkumu (4).

V roce 1975 charakterizoval B. Samuelsson chemicky látku stahující proužky králičí aorty (RCS) a přejmenoval ji na tromboxan A₂ (9). Vane s Moncadou, Buntingem a krakovským kolegou R. Gryglewskim při pátrání po enzymu tvořícím tromboxan A₂ z kyseliny arachidonové roku 1976 v králičích a prasečích aortách nečekaně objevil prostaglandin X (PGX), jak nazval dosud neznámý, vazodilataci a inhibici shlukování destiček působící nestálý produkt přeměny endoperoxidů (An enzyme isolated from arteries transforms prostaglandin endoperoxides to an unstable substance that inhibits platelet aggregation. Nature 1976; 263: 663–665). Ve spolupráci své skupiny se znalci chemie prostaglandinů od Upjohna určil chemickou strukturu PGX, syntetizoval jej a přejmenoval PGX na prostacyklin (The chemical structure of prostaglandin X (prostacyclin). Prostaglandins 1976; 12: 915–928; s Whittakerem, Buntingem a kol.).

Rytíř a nobelista

11. října 1982 oznámil stockholmský Nobelův výbor, že „za své objevy týkající se prostaglandinů a příbuzných biologicky aktivních látek“ obdrží Nobelovu cenu za fyziologii nebo lékařství pro rok 1982 rovným dílem S. K. Bergström, jeho lundský žák a stockholmský kolega B. I. Samuelsson a nezávisle na nich pracující biochemik a farmakolog z Wellcomeových laboratoří v Beckenhamu J. R. Vane (1). Ten měl nobelovskou přednášku (Adventures and excursions in bioassays: the stepping stones to prostacyclin. Br J Pharmacol 1983; 79: 821–838) ve Stockholmu 8. prosince 1982 a 10. prosince představil trojici laureátů švédskému králi profesor klinické fyziologie a rektor Karolinského institutu B. Pernow. V prezentačním projevu zmínil Vaneův objev prostacyklinu a objev podstaty analgetických a antipyretických vlastností kyseliny acetylsalicylové v inhibici tvorby prostaglandinů (1).

Za služby farmaceutické vědě byl pak Vane roku 1984 povýšen do rytířského stavu (3). V roce 1985 (3) složil funkci ředitele ve Wellcomeově nadaci a při Lékařské koleji Nemocnice sv. Bartoloměje založil roku 1986 Výzkumný ústav Williama Harveyho nazvaný po objeviteli krevního oběhu působícím zde třetinu 17. století (9). Tuto instituci pro výzkum kardiovaskulárních a zánětlivých chorob (10) řídil do roku 1997 (7).

Koxiby versus ASA

Na začátku 90. let byly známy 2 izoformy cyklooxygenázy: „konstitutivní“ COX-1, tvořící prostaglandiny pro fyziologické mechanismy, a „inducibilní“ COX-2, tvořící prostaglandiny pro proces zánětu. Vane předpokládal, že léky typu ASA působí protizánětlivě inhibicí COX-2, kdežto dráždění žaludeční sliznice vyvolávají inhibicí COX-1, a testováním hypotézy roku 1993 s kolegy prokázal u člověka pevnou souvztažnost mezi inhibicí COX-1 a gastrointestinálním poškozením. Znamenalo to naději, že selektivní inhibitory COX-2 budou působit protizánětlivě bez vedlejších účinků klasických nesteroidních antiflogistik (Selectivity of nonsteroidal antiinflammatory drugs as inhibitors of constitutive and inducible cyclooxygenase. Proc Natl Acad Sci U S A 1993; 90: 11693–11697; s Mitchellovou, Akarasereenontem et al.).

První selektivní inhibitory COX-2 celekoxib a rofekoxib však neinhibovaly tvorbu tromboxanu A₂ a per os podstatně inhibovaly biosyntézu prostacyklinu; nárůst vedlejších kardiovaskulárních účinků v klinických pokusech pak vedl ke stažení rofekoxibu (Vioxx) z trhu (4) a Vane nad přednostmi koxibů vůči ASA vyjádřil rozpaky (Back to an aspirin a day? Science 2002; 296: 474–475).

Vlastním srdcem

Od roku 1992 (4) žil s koronárním bypassem a své přednášky ilustroval snímkem vlastního srdce v otevřeném hrudníku (7). Zotavení po druhé operaci roku 2002 (4) zmařily zlomeniny dolní končetiny a kyčle v květnu 2004; po několikaměsíčním pobytu v pečovatelském domě zemřel 19. listopadu 2004 v Princess Royal University Hospital v jihovýchodním londýnském obvodu Bromley na zápal plic (3).

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