Провалы как двигатель прогресса: неудачные эксперименты, которые закончились научным прорывом

«Провал» в науке — это не тупик, а развилка. Многие открытия начинались с ошибок, случайностей или полного несоответствия ожиданиям. От вакцины против полиомиелита до антидепрессанта, изменившего психиатрию, — некоторые жизненно важные лекарства появлялись там, где эксперимент «провалился».

В этом материале — четыре истории, в которых ошибка стала поворотным моментом и помогла ученым увидеть больше, чем они искали.

Первые эксперименты по созданию вакцины против полиомиелита шли совсем не по плану. Но именно эта ошибка заставила ученых взглянуть на задачу под другим углом.
​

С чего все началось. На фоне эпидемии американский вирусолог Джонас Солк начал изучать, сколько вирусов полиомиелита существует и какие виды могут вызвать заболевание. Этот интерес дал толчок к идее о разработке вакцины.

Свои первые исследования Солк с командой проводили, используя «живую» вакцину. Для этого применяли препарат с ослабленной формой вируса.

Ошибка. Эксперименты с «живой» вакциной не удавались. Ослабленные формы вируса вызывали нежелательные реакции, среди которых был паралич.

Ошибка заставила ученых взглянуть на проблему иначе. После первых неудач команда Солка сосредоточилась на использовании инактивированной формы вакцины. Полиовирус был инактивирован в растворе формальдегида — так ученые сохранили его антигенные свойства и обезопасили детей от нежелательных реакций.

После успешных лабораторных исследований оставалось только проверить инактивированную вакцину Солка на людях. В эксперименте участвовали 1,8 млн добровольцев, среди которых были сотни тысяч детей.

Не только масштабы были впечатляющими, но и сам подход к оценке эффективности для науки был в новинку. Эксперимент проходил в рамках двойного плацебо-контролируемого исследования, которое до сих пор считается основным методом в доказательной медицине.

Результат разработки Солка и его команды был таким:

• после двукратного введения вакцины у 90% добровольцев были антитела к полиовирусу;
• после трехкратного введения — у 99%;
• благодаря массовой вакцинации уровень заболеваемость полиомиелитом удалось снизить на 96%.

Так неудачный эксперимент не только не остановил научный азарт ученых, а даже наоборот — вдохновил на исследования других форм вакцины.

История этого научного провала доказывает, что под любой замок найдется свой ключ. Нужно только подождать.

С чего все началось. В 1962 году биолог Артур Уолпол и химик Дора Ричардсон открыли вещество тамоксифен. Ученые обнаружили, что оно подавляет активность эстрогенов, поэтому надеялись использовать его как противозачаточное средство.

Ошибка. Первые эксперименты препарата провалились. Тамоксифен оказался попросту бесполезным в контрацепции.

Ошибка заставила других ученых иначе взглянуть на свойства препарата. Исследователи обратили внимание, что вещество блокирует активность эстрогеновых рецепторов, то есть выступает в роли антагониста. Они также обнаружили, что эстрогены могут способствовать росту новообразований, которые имеют эстрогеновые рецепторы.

Зная, что некоторые виды новообразований молочной железы имеют гормональную природу, эксперты решили снова проверить свойства тамоксифена.

И спустя почти 10 лет после открытия тамоксифен дождался своего звездного часа — он стал одним из основных препаратов для лечения рака груди во всем мире.

Исследования показали, что тамоксифен блокирует эстрогеновые рецепторы в тканях молочной железы, благодаря чему рост раковых клеток может замедлиться или вовсе остановиться. Выяснилось, что на фоне применения препарата снижается риск рецидива на 30–50% и увеличивается выживаемость на 5–10 лет у женщин с гормонозависимым раком молочной железы.

Иногда для научного открытия нужно накопить неудачный опыт коллег и действовать дерзко в собственных экспериментах.
​

У пациентов с сахарным диабетом первого типа инсулин не вырабатывается или его производится слишком мало. Поэтому они ежедневно вводят гормон подкожно, чтобы поддерживать уровень глюкозы в крови в нормальных значениях.

Но такая возможность появилась у пациентов недавно. Еще в начале XX века дети с сахарным диабетом первого типа умирали, так и не дождавшись спасительного лечения.

С чего все начиналось. Путь к важному открытию проходил на фоне исследований, большинство которых заканчивались неудачей.

В 1889 году физиологи Оскар Минковский и Йозеф фон Меринг решили доказать научному сообществу, что поджелудочная железа не играет никакой роли в пищеварении. Для этого они удалили орган у собаки, но через время животное умерло.

После чего ученые решили удалить орган у другой собаки и ввести ей экстракт поджелудочной железы от здорового животного. Они ожидали, что экстракт сможет компенсировать утрату органа, однако собака впала в кому и погибла. Тогда они еще не знали, что экстракт нужно было очистить, ведь пищеварительные ферменты железы при ее дроблении разрушают инсулин.

В 1910 году Эдвард Альберт Шарпей-Шефер выдвинул гипотезу о том, что поджелудочная железа производит определенное вещество, которое необходимо для нормального усвоения глюкозы. По его мнению, при его недостатке этого вещества уровень сахара в крови повышается, что приводит к симптомам диабета. Это вещество он назвал инсулином, от латинского insula («островок»).

Продвинуться дальше гипотез и неудачных экспериментов научному сообществу не удавалось. Но все изменилось благодаря Фредерику Бантингу, Чарлзу Бесту и Джону Маклеоду, в результате работы которых миллионы пациентов получили спасительную инъекцию инсулина.

Неудачные эксперименты коллег стали для команды Бантинга основой для собственных исследований. Ученые опирались на работы Минковского и Меринга, поэтому дополнительно очищали инсулин. А благодаря гипотезе Шарпей-Шефера точно знали, что гормон нужно получать из клеток островков Лангерганса.

Ученым удалось получить инсулин из атрофированной поджелудочной железы. Затем были клинические исследования с участием людей — в том числе на самом Фредерике Бантинге и Чарлзе Бесте. Среди добровольцев был тот самый 14-летний мальчик Леонард Томпсон — первый в мире пациент с сахарным диабетом, которому ввели инсулин.

Новость об открытии облетела в 1922 году весь мир. Ученые в буквальном смысле лично спасали многих детей. Например, однажды Бантинг приехал со шприцем, полным инсулина, на вокзал, чтобы ввести его 10-летней девочке, которая из-за ухудшения состояния не успела доехать к нему на прием.

Так накопленный научный опыт (и не всегда удачный) подарил миллионам пациентов надежду. До открытия инсулина родители безнадежно сидели у кроватей своих детей с сахарным диабетом первого типа, ожидая их скорой гибели. А открытие инсулина помогло маленьким пациентам буквально оживать после диабетической комы.

Исследователи хотели получить препарат от ожирения, но получили лекарство, которое изменило психиатрию.
​

С чего все начиналось. Флуоксетин был открыт в 1972 году фармацевтической компанией Eli Lilly and Company. И в начале исследований его хотели использовать для лечения ожирения.

Ошибка. Эксперимент провалился: средство не так эффективно избавляло пациентов от лишних килограммов, однако повышало у них настроение.

Ошибка заставила других ученых иначе взглянуть на свойства препарата. Начались исследования, которые доказали, что препарат способен повышать настроение, снижать тревогу и чувство страха, а также бороться с другими признаками депрессии и обсессивно-компульсивного расстройства.

Рекламная кампания Прозака, а именно под этим торговым названием препарат вышел на рынок, была довольно широкой. О лекарстве писали книги и даже сняли фильм. По всей Америке висели плакаты о пользе «таблетки для счастья».

Для плакатов маркетологи выбирали простые метафоры. Они буквально говорили: без Прозака жизнь — грустная тучка, а с препаратом — в жизнь возвращается солнце

Позиционирование препарата отличалось от предшественников: в рекламных роликах участвовали не грустные пациенты, а счастливые матери и молодые, улыбающиеся американцы. Рекламный ролик можно посмотреть по ссылке.

Преимуществ от такой популярности было достаточно. Благодаря новому лекарству и его активному продвижению о психических расстройствах перестали говорить шепотом: депрессия постепенно становилась заболеванием, которое можно лечить. Началась активная публичная дискуссия о депрессии, что способствовало борьбе со стигматизацией этого состояния.

Но флуоксетин нельзя назвать идеальным лекарством. У него тоже есть побочные эффекты. Например, некоторые исследования показали, что прием препарата повышает двигательную активность быстрее, чем развивается антидепрессивный эффект. После приема Прозака многие пациенты чувствовали прилив сил, при этом тяжелые мысли не покидали их. И якобы на фоне такого состояния некоторые из них (чаще молодые люди) совершали суицид. Впоследствии ученые не нашли доказательств этой взаимосвязи.

Таким образом, благодаря первой неудачной попытке применить лекарство от одного заболевания, ученые смогли использовать его для другого. И подарить миллионам пациентов лекарство от серьезного психического заболевания.

На первый взгляд некоторые исследования могут показаться провальными. Но даже из неудачного эксперимента можно сделать полезные выводы.

Переосмысление подхода. Неудачные эксперименты часто дают информацию, которая может быть столь же ценной, как и результаты успешного исследования. Неудачные эксперименты помогают ученым понять, что работает неправильно, где нужно что-то улучшить. И в конечном счете это приводит к новым гипотезам и более точным результатам.

Взгляд со стороны. В науке часто возникают ситуации, когда результаты экспериментов не соответствуют ожиданиям. Такие моменты дают ученым возможность взглянуть на ситуацию иначе. Так не раз происходило при исследованиях ряда препаратов: когда для лечения какого-то заболевания они не подходили, но благодаря кругозору ученых их удавалось использовать в терапии других состояний.

Стимул для научного поиска. Неудачи не всегда приводят к разочарованию. Часто они становятся вдохновением: в результате ученый ищет новые пути и стремится «пробить стену» своими знаниями и неординарным подходом.

Развитие критического мышления. Анализ неудачи помогает предупредить ее повторение в будущем. А публикация результатов неудачных экспериментов способствует обмену опытом среди исследователей. Это помогает другим избежать тех же ошибок и ускоряет научный прогресс.

Основа для инноваций. Неудачи часто побуждают ученых искать новые методы и развивать технологии. Ведь если традиционный подход оказывается неэффективным или не помогает прийти к нужному результату, возможно, он просто устарел.