Фредерик Гриффит (1877–1941) был британским бактериологом , который занимался эпидемиологией и патологией бактериальной пневмонии . В январе 1928 года он сообщил о том, что сейчас известно как эксперимент Гриффита , первой широко признанной демонстрации бактериальной трансформации , в результате которой бактерия отчетливо меняет свою форму и функцию . [2]
Он показал, что Streptococcus pneumoniae , вовлеченный во многие случаи крупозной пневмонии , [3] может трансформироваться из одного штамма в другой штамм. Наблюдение было приписано неопознанному основному принципу, [2] позже известному в лаборатории Эвери как «трансформирующий принцип» (сокращенно TP) [4] и идентифицированному как ДНК . [5] Ведущий американский исследователь пневмококков Освальд Т. Эвери предположил, что Гриффит не применил адекватный контроль . [6] Осторожный и тщательный исследователь и сдержанный человек, Гриффит имел тенденцию публиковать только те результаты, которые он считал действительно значимыми, и результаты Гриффита были быстро подтверждены исследователями в лаборатории Эвери. [6] Его открытие было одним из первых, показавших центральную роль ДНК в наследственности. [5]
Фредерик Гриффит родился в Прескоте , Мерсисайд (ранее в Ланкашире ), Англия, в конце 1877 года [1] (зарегистрирован в декабре квартала в Прескоте, регистрационный округ Ланкашира, том 8b, страница 670) и учился в Ливерпульском университете . После этого он работал в Ливерпульской королевской больнице , лаборатории Джозефа Ти и Королевской комиссии по туберкулезу . В 1910 году Фред Гриффит был нанят местным правительственным советом.
Во время Первой мировой войны (1914–18) лаборатория местного совета правительства была взята на себя национальным правительством, а именно правительством Великобритании, и стала Патологической лабораторией Министерства здравоохранения , где Гриффит был медицинским офицером. Правительство Великобритании тратило деньги на лабораторию экономно, и она оставалась очень простой, хотя Гриффит и его коллега Уильям М. Скотт «могли сделать больше с банкой керосина и примусом, чем большинство людей могли бы сделать с дворцом». [6]
Гриффиту отправляли образцы пневмококков, взятые у пациентов по всей стране, он собирал их в большом количестве и печатал — другими словами, классифицировал — каждый образец пневмококков для поиска закономерностей эпидемиологии пневмонии, а Гриффит экспериментировал на мышах для лучшего понимания ее патологии. [7] Гриффит провел основные эксперименты — на самом деле очень много экспериментов — в 1920-х годах.
С началом Второй мировой войны (1939–1945) лаборатория была расширена и преобразована в Экстренную лабораторную службу общественного здравоохранения .
Пневмококки имеют две общие формы — шероховатую (R) и гладкую (S). Форма S более вирулентна и имеет капсулу , которая представляет собой скользкую полисахаридную оболочку — снаружи пептидогликановой клеточной стенки, распространенной среди всех классических бактерий — и препятствует эффективному фагоцитозу врожденными иммунными клетками хозяина . При подкожной инъекции формы S мыши заболевали пневмонией и умирали в течение нескольких дней. Однако форма R, лишенная капсулы — ее внешней поверхностью является клеточная стенка — относительно авирулентна и не вызывает пневмонию так часто.
Когда Гриффит вводил убитый нагреванием S мышам, как и ожидалось, никаких заболеваний не возникало. Однако когда мышам вводили смесь убитого нагреванием S и живого R, наступала пневмония и смерть. Живой R трансформировался в S — и реплицировался как таковой — что часто характеризуют как эксперимент Гриффита. Точнее, пункт шесть реферата Гриффита сообщает, что R имеет тенденцию трансформироваться в S, если было введено большое количество живого R, одного, и что добавление большого количества убитого нагреванием S делало трансформацию надежной [2]. Гриффит также побуждал некоторые пневмококки трансформироваться туда и обратно. [2]
Гриффит также сообщил о трансформации серологического типа — бактериальной антигенности — отличной от наличия или отсутствия капсулы. Бактериолог Фред Нойфельд из Института Роберта Коха в Берлине , Германия, ранее идентифицировал пневмококковые типы, подтвержденные и расширенные Альфонсом Доше в лаборатории Освальда Эвери в Америке в больнице Рокфеллера. [7] Типы I, II и III были каждый отдельной антигенной группой, тогда как тип IV был совокупностью различных антигенностей, не соответствующих другим типам. [7]
Иллюстрируя пластичность Streptococcus pneumoniae , в аннотации статьи Гриффита сообщается: «S-форма типа I была получена из R-формы типа II, а R-форма типа I была преобразована в S-форму типа II» [2] .
Один из самых выдающихся американских экспертов по пневмококкам, Освальд Эвери , в Нью-Йорке в больнице Рокфеллера, которая открылась в 1910 году на территории кампуса Рокфеллеровского института, первоначально объяснил, что эксперименты Гриффита, должно быть, были плохо проведены и стали жертвой заражения. Биограф Эвери и его коллега в Рокфеллеровском институте, микробиолог Рене Дюбос , нанятый Рокфеллеровским институтом из Франции, позже описал открытия Гриффита как «взорвавшуюся бомбу в области пневмококковой иммунологии». [8]
Коллега Эвери Мартин Доусон в больнице Рокфеллера подтвердил каждое из сообщенных Гриффитом открытий. [9] [10] Еще до публикации Гриффита Фред Нойфельд также подтвердил их и просто ждал публикации открытий Гриффита, прежде чем опубликовать свое подтверждение. [6] [11] В последующие годы болезнь Эвери, болезнь Грейвса , держала его далеко от своей лаборатории, поскольку другие исследователи в ней экспериментировали, чтобы определить, в основном методом исключения, какой компонент был трансформирующим фактором. [12]
В 1930-х годах микробиологи пытались развеять мономорфистский принцип, господствовавший как институциональная догма [13] , которая в значительной степени сохранялась и в 21 веке. [14]
Первая лекция памяти Гриффита указывает, что Фред Гриффит умер ночью 17 апреля 1941 года [15] — хотя четвертая лекция указывает, что он умер в своей квартире в феврале 1941 года [6] — вместе с другом и коллегой Уильямом М. Скоттом во время воздушного налета во время Лондонского блица во время Второй мировой войны . Несколькими неделями ранее Скотт стал директором лаборатории, которая с началом войны стала Службой лабораторий неотложной помощи общественному здравоохранению. Оба некролога, датированные 3 мая 1941 года, в его некрологе в The Lancet кратко упоминалось об этом историческом открытии [16] , а в его некрологе в British Medical Journal об этом не упоминалось. [17]
В 1944 году идентификация трансформирующего фактора была опубликована в журнале Journal of Experimental Medicine Эвери, Колином Маклеодом и Маклин Маккарти из больницы Рокфеллера. [18] Эта идентификация отошла от преобладающего мнения о том, что белковое содержимое хромосом , вероятно, является анатомической структурой генов, хотя потребовалось еще десятилетие — до статьи Уотсона и Крика в Nature 1953 года , указывающей на молекулярную структуру ДНК и предполагающей, как такая, казалось бы, простая молекула, как ДНК, может кодировать структуру белков — для того, чтобы интерпретация ДНК как генов стала широко принятой. [19] [20]
Биологи не делали ничего, кроме предположений относительно доклада Гриффита о трансформации, пока в 1951 году не начались генетические исследования. [21] Доклад Гриффита был фактически проигнорирован клиницистами и медицинским сектором в целом. [6]
В 1931 году Фредерик Гриффит стал соавтором статьи об остром тонзиллите — его последствиях , эпидемиологии и бактериологии. [22] В 1934 году Гриффит сообщил о многочисленных результатах серологического типирования Streptococcus pyogenes . [23] Более неформально, а также в медицинском смысле просто называемый стрептококком, [24] S pyogenes участвует в состояниях, начиная от обычно незначительной стрептококковой ангины , иногда фатальной скарлатины , часто фатальной послеродовой лихорадки и обычно фатального стрептококкового сепсиса . [25] Стрептококковая инфекция была частой коинфекцией, осложняющей выздоровление от крупозной пневмонии, вызванной пневмококковой инфекцией. [26]
К 1967 году было показано, что пневмококковая трансформация происходит in vivo естественным образом, и было дополнительно показано, что лечение стрептомицином во время двойной инфекции двумя штаммами пневмококков может усилить трансформацию — и вирулентность — в то время как впервые было показано, что пневмококковая трансформация происходит в дыхательных путях. [27] В 1969 году было показано in vivo , что во время медикаментозного лечения хозяина пневмококки могут приобретать гены от устойчивых к антибиотикам стрептококков, уже находящихся у хозяина, и, таким образом, пневмококки могут стать устойчивыми к эритромицину . [28]