Karl Landsteiner

Karl Landsteiner
Celé jméno	Karl Landsteiner
Datum narození	14. června 1868
Místo narození	Baden, Rakousko-Uhersko
Datum úmrtí	26. června 1943
Místo úmrtí	New York, Spojené státy americké
Státní příslušnost	;
Alma mater	Vídeňská univerzita
Povolání	biolog, lékař, imunolog, patolog
Ocenění	Nobelova cena za fyziologii nebo lékařství (1930)

Karl Landsteiner byl rakousko-americký biolog, lékař, imunolog a patolog. Jeho vědecká práce definovala základy moderní transfuzní medicíny a sérologie. V roce 1901 objevil a exaktně popsal systém lidských krevních skupin (systém ABO), za což mu byla v roce 1930 udělena Nobelova cena za fyziologii nebo lékařství.

Během své výzkumné kariéry působil na Vídeňské univerzitě, v nizozemském Haagu a ve Spojených státech amerických v Rockefellerově institutu pro lékařský výzkum v New Yorku. Kromě krevních skupin objevil v roce 1909 společně s Erwinem Popperem a Constantinem Levaditim virus dětské obrny a v roce 1940 identifikoval s Alexanderem Wienerem krevní Rh faktor. Těmito objevy zajistil bezpečnost krevních transfuzí a poskytl medicíně nástroje k prevenci posttransfuzních reakcí a hemolytické nemoci novorozenců.

👤 Životopis a rodinné zázemí

Karl Landsteiner se narodil 14. června 1868 v obci Baden nedaleko Vídně na území tehdejšího Rakouska-Uherska. Pocházel z židovské rodiny. Jeho otec, Leopold Landsteiner, působil jako doktor práv a známý novinář, který zastával funkci šéfredaktora deníku Die Presse. Leopold Landsteiner zemřel v roce 1874, když bylo Karlovi šest let. Následnou výchovu plně převzala jeho matka Fanny Hess Landsteinerová. Vztah mezi matkou a synem byl výjimečně úzký; posmrtnou masku své matky měl Landsteiner po zbytek života trvale vystavenou ve své pracovně.

V roce 1890, ve věku dvaadvaceti let, Landsteiner konvertoval k katolictví. Oženil se v roce 1916. Jeho manželkou se stala Leopoldina Helena Wlasto, která pocházela z rodiny s řeckými kořeny. Z manželství vzešel jeden syn, Ernst Karl Landsteiner, narozený v roce 1917, jenž v dospělosti působil jako chirurg. Landsteiner byl v osobním životě i na pracovišti znám jako mimořádně rezervovaný jedinec, který se vyhýbal veřejným vystoupením a plně se koncentroval na laboratorní analýzy. Měl výrazný zájem o detektivní literaturu a volný čas věnoval hře na klavír.

🎓 Akademická a raná vědecká dráha

Středoškolské vzdělání absolvoval na Státním gymnáziu v 9. vídeňském obvodu (Wasagasse), kde v roce 1885 odmaturoval s vynikajícím prospěchem. Následně byl přijat ke studiu medicíny na Vídeňské univerzitě. Již v průběhu lékařských studií projevil hluboký zájem o chemii a složení krevního séra. Ve věku třiadvaceti let publikoval svou vůbec první odbornou studii, ve které zkoumal vliv různého složení stravy na chemickou kompozici krve. Titul doktora medicíny (M.D.) mu byl udělen v roce 1891.

Landsteiner si uvědomoval, že pro pochopení fyziologických a imunologických procesů potřebuje hlubší chemické vzdělání. Proto v letech 1891 až 1896 opustil klinickou medicínu a pracoval v laboratořích tehdejších předních evropských chemiků. Nejprve působil ve Würzburgu u organického chemika Emila Fischera (budoucího nositele Nobelovy ceny). Následně se přesunul do Mnichova, kde pracoval v laboratoři Eugena Bambergera, a nakonec studoval v Curychu pod vedením Arthura Hantzsche. Získal tak bezprecedentní zkušenosti v organické syntéze, které později zásadně aplikoval při zkoumání specificity imunitních reakcí a tvorbě umělých antigenů. Po absolvování chemické průpravy se vrátil na kliniku a v roce 1894 získal kvalifikaci pro výkon chirurgické praxe v nemocnici Allgemeines Krankenhaus ve Vídni.

🔬 Lékařská praxe a objev ABO systému

V roce 1896 nastoupil na pozici asistenta Maxe von Grubera v Hygienickém institutu Vídeňské univerzity. O rok později, v roce 1897, přešel na Patologicko-anatomický institut, jehož ředitelem byl Anton Weichselbaum, izolátor původce meningitidy. V této instituci zůstal do roku 1908. Během svého působení na pitevně pod Weichselbaumovým vedením provedl Landsteiner více než 3 600 pitev, což mu zajistilo extrémně detailní přehled o makroskopické patologii. V roce 1903 obhájil habilitační práci a získal titul docenta.

Historie krevních transfuzí do konce 19. století zaznamenávala převážně fatální výsledky. Lékaři často zkoušeli převádět krev ze zvířat na lidi nebo mezi lidmi navzájem, přičemž pacienti pravidelně umírali na rozsáhlý šok provázený žloutenkou, hemoglobinurií a selháním ledvin. V roce 1900 Landsteiner zpozoroval, že smíchání krevního séra jednoho jedince s červenými krvinkami jiného jedince v laboratorní zkumavce často vede ke shlukování buněk – aglutinaci. Dobová lékařská věda tento fenomén připisovala bakteriálním infekcím nebo celkové patologii vzorku. Landsteiner však formuloval hypotézu, že aglutinace představuje standardní imunologickou reakci mezi krvemi zdravých jedinců.

V zimě roku 1900 přistoupil k systematickému testování. Odebral vzorky krve sám sobě a svým pěti kolegům z laboratoře (byli jimi Dr. Sturli, Dr. Erdheim, Dr. Pletsching, Dr. Zaritsch a Dr. Störk). Krev nechal srazit, pomocí centrifugy oddělil krevní sérum a zbylé červené krvinky promyl ve fyziologickém roztoku. Poté systematicky testoval křížové reakce každého séra s každým vzorkem krvinek. Výsledky publikoval v roce 1901 ve studii „Ueber Agglutinationserscheinungen normalen menschlichen Blutes“.

Analýzou vzorců shlukování definoval tři oddělené skupiny, které nazval A, B a C. Identifikoval princip, podle kterého skupina A obsahuje na krvinkách antigeny A a v séru protilátky namířené proti skupině B. Skupina B disponuje antigeny B a protilátkami proti A. Skupina C nevykazovala na krvinkách žádné z těchto antigenů, avšak její sérum obsahovalo protilátky proti skupinám A i B (tato skupina byla později přejmenována na O z německého slova „ohne“, znamenajícího „bez“). V roce 1902 Landsteinerovi studenti Alfred von Decastello a Adriano Sturli analýzou většího vzorku populace (155 jedinců) objevili ještě čtvrtou, méně častou skupinu, která postrádala v séru jakékoliv protilátky a na krvinkách měla oba antigeny. Byla pojmenována jako skupina AB.

Tento objev stanovil pevná pravidla kompatibility: pacient nesmí obdržet krev, proti jejímž krvinkovým antigenům má v séru protilátky. První úspěšnou cílenou transfuzi krve na základě tohoto testování provedl Reuben Ottenberg v roce 1907 v nemocnici Mount Sinai v New Yorku.

🦠 Výzkum poliomyelitidy (dětské obrny)

Od roku 1908 působil Landsteiner jako prosektor v nemocnici Wilhelminenspital ve Vídni (v roce 1911 byl jmenován mimořádným profesorem patologické anatomie). Ve stejném roce zasáhla Vídeň silná epidemie dětské obrny (poliomyelitidy), onemocnění způsobujícího nevratné paralýzy zejména u dětských pacientů. V listopadu 1908 zemřel na toto onemocnění devítiletý chlapec. Landsteiner společně se svým asistentem Erwinem Popperem provedli pitvu a odebrali vzorky zasažené mozkové a míšní tkáně.

Bakteriologické kultivace z těchto vzorků byly negativní. Landsteiner a Popper zhotovili emulzi z infikované tkáně a následně ji injikovali intraperitoneálně (do břišní dutiny) pokusným morčatům, králíkům a myším. Všechna tato zvířata zůstala zdravá. Zlom nastal, když Landsteiner použil k injekci opice druhu makak rhesus a paviány. Opice vyvinuly akutní paralýzu odpovídající lidským klinickým symptomům obrny.

V další sérii experimentů protlačili tkáňovou emulzi přes porcelánový bakteriologický filtr (Chamberlandův filtr). Získaný filtrát, zbavený jakýchkoli případných bakterií, stále dokázal infikovat pokusné opice. Společně s pařížským výzkumníkem Constantinem Levaditim tak v roce 1909 bezpečně potvrdili a publikovali fakt, že původcem poliomyelitidy je drobný infekční agens, který projde bakteriálním filtrem, tedy virus. Tento objev vytvořil zvířecí model nemoci a umožnil pozdější kultivaci viru, jež vedla k vývoji očkovacích látek imunologů, jako byli Jonas Salk a Albert Sabin.

💼 Poválečné období a přesun do Spojených států

Konec první světové války uvrhl Rakousko do hluboké hospodářské a sociální krize provázené hyperinflací. Financování lékařského výzkumu ve Vídni zkolabovalo, navíc Landsteiner trpěl nedostatkem paliva i potravin pro svou rodinu. V roce 1919 proto opustil domovinu a přijal pozici hlavního patologa v katolické nemocnici (R. K. Ziekenhuis) v Haagu v Nizozemsku. Podmínky pro výzkum zde sice nebyly srovnatelné s velkými univerzitami, avšak během tří let v Nizozemsku se mu podařilo publikovat dvanáct zásadních vědeckých prací, v nichž se poprvé začal věnovat zkoumání haptenů.

V roce 1922 mu Simon Flexner, tehdejší ředitel Rockefellerova institutu pro lékařský výzkum, nabídl plnohodnotnou výzkumnou pozici v New Yorku. Landsteiner nabídku akceptoval a na jaře roku 1923 emigroval se svou rodinou do Spojených států amerických. Americké občanství získal v roce 1929. Institut mu poskytl špičkové laboratorní zázemí. Spolupracoval zde s význačnými vědci své doby, jako byli Oswald Avery, Walter Goebel nebo Michael Heidelberger.

🩸 Objev systémů MN, P a Rh faktoru

Ve Spojených státech pokračoval v detailním zkoumání struktury červených krvinek. Uvědomoval si, že systém ABO není jediným faktorem definujícím individualitu krve. V roce 1927, ve spolupráci se serologem Philipem Levinem, injikovali vzorky lidské krve králíkům. Sledováním protilátek, které králíci vytvořili, identifikovali dva nové systémy antigenů přítomné na lidských krvinkách. Tyto systémy nazvali MN systém a P systém. Protože tyto antigeny jen velmi zřídka vyvolávají produkci protilátek v lidském těle, nehrají primární roli při transfuzích, ale staly se zcela klíčovým nástrojem ve forenzní sérologii pro identifikaci krevních stop na místě činu a při určování paternity.

Další průlom nastal v roce 1937, kdy Landsteiner spolupracoval s dalším newyorským serologem, Alexanderem Wienerem. Prováděli experimenty, při kterých injikovali červené krvinky opic druhu Makak rhesus (Macaca mulatta) pokusným králíkům a morčatům. Výsledné sérum těchto zvířat bylo následně testováno proti lidským krvinkám. Zjistili, že zvířecí protilátky shlukují krev zhruba 85 % lidí (bělošské populace v New Yorku). Z toho vyvodili, že tito lidé mají na krvinkách stejný antigen jako dané opice. Tento objev byl oficiálně publikován v roce 1940 a antigen dostal název Rh faktor.

Identifikace Rh faktoru vyřešila dvě závažné medicínské záhady té doby. První z nich byly posttransfuzní reakce u pacientů, kteří dostali krev správné skupiny ABO, avšak přesto utrpěli hemolytický šok (což bylo způsobeno podáním Rh-pozitivní krve Rh-negativnímu příjemci). Druhou záhadou byla hemolytická nemoc novorozenců (erythroblastosis fetalis). Landsteiner s Wienerem objasnili její patofyziologii: pokud je matka Rh-negativní a plod Rh-pozitivní (po otci), může při porodu dojít k přestupu plodu krve do těla matky. Matka si vytvoří IgG protilátky proti Rh faktoru. Při dalším těhotenství s Rh-pozitivním plodem tyto protilátky překročí placentu a destruují fetální krvinky, což vede k těžké anémii, žloutence a často k úmrtí plodu.

🧪 Imunochemie a definice haptenů

Mimořádný význam měla pro medicínu Landsteinerova práce v oboru imunochemie. Definoval koncept takzvaných haptenů (termín odvodil z řeckého "haptein", což znamená "připevnit"). Hapten je malá organická molekula, která je sama o sobě příliš malá na to, aby v těle vyvolala imunitní reakci (nemá imunogenitu). Pokud se však fyzicky naváže na velkou nosnou bílkovinu (například v krevním séru), stává se z ní plnohodnotný antigen schopný vyvolat produkci protilátek.

Při těchto výzkumech využil Landsteiner své zkušenosti z organické chemie. Syntetizoval chemicky umělé antigeny tak, že pomocí diazoniových solí připojoval různé malé aromatické aminy k proteinům. Tento postup ukázal ohromující specifičnost imunitního systému. Landsteiner v experimentech exaktně demonstroval, že protilátky dokážou rozlišit i tak nepatrné rozdíly ve struktuře, jako je prostorové uspořádání atomů. Například protilátka vytvořená proti orto-izomeru určité látky nereagovala s jejími meta- či para-izomery. Své poznatky shrnul v monografii vydané v roce 1936 s názvem „The Specificity of Serological Reactions“ (Specificita sérologických reakcí), která ustanovila imunochemii jako samostatný striktně analytický obor. Zároveň jeho poznatky vedly k pochopení kontaktních alergií, kde se chemické látky z okolního prostředí chovají právě jako hapteny.

🏆 Ocenění a závěr života

Za určující objev krevních skupin byla Landsteinerovi v roce 1930 ve Stockholmu udělena Nobelova cena za fyziologii nebo lékařství. Nominace na toto ocenění byly podány již v předchozích letech, neboť význam krevních transfuzí se plně projevil zejména při chirurgických zákrocích na raněných během první světové války. V roce 1926 získal berlínskou Aronsonovu cenu a v roce 1938 obdržel Cameronovu cenu za terapeutika od Univerzity v Edinburghu. Bylo mu uděleno několik čestných doktorátů z univerzit v Chicagu, Cambridge a z bruselské Université Libre de Bruxelles.

Přestože v roce 1939 formálně odešel do penze a získal status emeritního člena Rockefellerova institutu, neustal ve své každodenní práci a pokračoval v laboratorních analýzách nezměněným tempem. Dne 24. června 1943 byl přímo ve své laboratoři postižen rozsáhlým infarktem myokardu. Byl převezen do spřátelené nemocnice Mount Sinai v New Yorku, kde tomuto srdečnímu selhání podlehl o dva dny později, 26. června 1943, ve věku 75 let. V roce 1946 obdržel posmrtně ocenění Lasker-DeBakey Clinical Medical Research Award. Celkem za svůj život autorsky připravil přes 330 vědeckých prací.

📈 Chronologie vědecké kariéry

Následující tabulka obsahuje kompletní chronologický přehled všech doložených fází, objevů a klíčových milníků v životě Karla Landsteinera. Nejsou vynechány žádné dekády ani dostupná historická data.

Rok	Instituce / Místo působení	Událost / Fáze kariéry
1868	Baden, Rakousko-Uhersko	Narození Karla Landsteinera (14. června).
1885	Gymnázium Wasagasse, Vídeň	Ukončení středoškolského studia, nástup na lékařskou fakultu.
1891	Vídeňská univerzita	Zisk titulu doktor medicíny (M.D.); publikace první práce o vlivu diety na krev.
1891–1892	Univerzita ve Würzburgu	Studium a výzkum organické chemie pod vedením Emila Fischera.
1892–1893	Univerzita v Mnichově	Chemický výzkum v laboratoři Eugena Bambergera.
1893–1894	Univerzita v Curychu	Chemický výzkum pod vedením Arthura Hantzsche.
1894–1896	Allgemeines Krankenhaus der Stadt Wien	Návrat do Vídně, praxe v oboru chirurgie a klinické medicíny.
1896–1897	Hygienický institut (Vídeň)	Asistent profesora Maxe von Grubera.
1897–1908	Patologicko-anatomický institut (Vídeň)	Asistent profesora Antona Weichselbauma, provedení tisíců pitev.
1900	Patologicko-anatomický institut (Vídeň)	První laboratorní pozorování jevu aglutinace lidských krvinek v cizím séru.
1901	Patologicko-anatomický institut (Vídeň)	Publikace studie s přesnou definicí krevních skupin A, B, C (dnes O).
1902	Patologicko-anatomický institut (Vídeň)	Objev krevní skupiny AB provedený Landsteinerovými studenty.
1903	Vídeňská univerzita	Dokončení habilitačního řízení, udělen titul docenta.
1908	Wilhelminenspital (Vídeň)	Nástup na pozici hlavního prosektora v nemocnici.
1908–1909	Wilhelminenspital / Pasteurův ústav	Experimenty s opicemi prokazující infekčnost dětské obrny.
1909	Wilhelminenspital (Vídeň)	Úspěšná filtrace a izolace viru dětské obrny (ve spolupráci s E. Popperem).
1911	Vídeňská univerzita	Jmenován mimořádným profesorem patologické anatomie.
1916	Vídeň, Rakousko	Sňatek s Leopoldinou Helenou Wlasto.
1917	Vídeň, Rakousko	Narození syna Ernsta Karla Landsteinera.
1919	R. K. Ziekenhuis, Haag (Nizozemsko)	Emigrace z Rakouska kvůli ekonomické krizi, pozice patologa v nemocnici.
1919–1922	R. K. Ziekenhuis, Haag	Zahájení intenzivního výzkumu haptenů a produkce 12 vědeckých publikací.
1922	Rockefellerova univerzita (New York)	Akceptace pracovní nabídky od Simona Flexnera.
1923	Rockefellerova univerzita (New York)	Fyzický přesun rodiny do USA a začátek výzkumu na plný úvazek.
1926	Berlín, Německo	Udělení Aronsonovy ceny za vědecký přínos.
1927	Rockefellerova univerzita (New York)	Identifikace nových systémů krevních skupin MN a P s Philipem Levinem.
1929	New York, USA	Zisk státního občanství Spojených států amerických.
1930	Stockholm, Švédsko	Udělení Nobelovy ceny za fyziologii nebo lékařství za systém ABO.
1936	Rockefellerova univerzita (New York)	Vydání stěžejní monografie „Specificita sérologických reakcí“.
1937	Rockefellerova univerzita (New York)	Pokusy s krví opic druhu makak rhesus a detekce nového antigenu.
1938	Edinburgh, Spojené království	Udělení prestižní Cameronovy ceny Univerzitou v Edinburghu.
1939	Rockefellerova univerzita (New York)	Formální penzionování a udělení statusu emeritního člena, pokračování ve výzkumu.
1940	Rockefellerova univerzita (New York)	Publikace o objevu Rh faktoru ve spolupráci s Alexandrem Wienerem.
1943	Rockefellerova univerzita / Nemocnice Mount Sinai	Zasažen infarktem při práci v laboratoři 24. června, úmrtí 26. června.
1946	New York, USA	Posmrtné udělení Lasker-DeBakey Clinical Medical Research Award.

Zdroje