Сигнальные пути

Представь себе шарик, который находится на вершине горы и начинает катиться вниз. Изначально он может оказаться в любой точке подножия, но чем дальше, тем больше сокращается число возможных траекторий и в конце концов остается единственный возможный путь. Выбор траектории клеточной дифференциации направляется теми самыми сигнальными молекулами ближайшего окружения, о которых я писала тебе раньше. Окружающая среда формирует клетку, так же как и человека. Марксизм определяет личность, как точку пересечения общественных отношений, современная психология – как точку пересечения отношений социальных. На молекулярном уровне все эти определения справедливы и для клетки.

Одна из самых интригующих черт биологического развития – его однонаправленность. Историй, подобных истории Бенджамина Баттона, который рождается стариком и постепенно превращается в младенца, в реальности не наблюдается. Мы настолько привыкли к данному обстоятельству, что редко задаемся вопросом – а почему, собственно, все происходит именно так? Гора и шарик – прекрасная метафора, но она оставляет открытым вопрос о том, какая именно сила или силы в клеточном мире явлются аналогом всемирного тяготения? Почему нормальная мышечная клетка не способна «откатиться» назад и превратиться, в клетку печени или кожи? Догадка Уоддингтона об эпигенетическом ландшафте, накладывающем ограничение на практически безграничное «самовыражение» генома, представляется тем более впечатляющей, что в момент, когда он ее сформулировал, ничего еще толком не было известно о молекулярной природе генетической информации, не говоря уже о более тонких механизмах, регулирующих ее реализацию. Сегодня мы знаем об этом больше.

Знаем, что в каждой клетке существует система эпигенетической (привет Уоддингтону!) регуляции, определяющая, какие именно гены будут в ней активны. Если говорить о геноме как о тексте, то здесь будет уместна аналогия не с бумажной книгой, а с электронным документом. Генетический «текст», состоящий из молекул ДНК, во всех клетках организма один и тот же, а вот «эпигенетическая разметка» разная, и в результате каждая клетка может «прочитать» и реализовать лишь часть этой информции. Специальные молекулярные метки на самой ДНК и на белках гистонах, наматываясь на которые она упаковывается в компактные структуры, определяют, какие из генов будут активны, а какие – нет. Эта «разметка» меняется в ходе развития клетки, суммируя накопленный ею опыт. Естественная среда любой клетки поддерживает статус кво, но, взяв мышечную клетку и поместив ее в среду с сигнальными молекулами для активации печеночных генов, превратить ее в клетку печени не получится. Да, физически эти гены присутствуют в обоих клетках, но в мышечных клетках они уже закрыты от считывания «эпигенетическими паролями» и эту защиту не так-то просто снять.

Так, люди, эмигрировавшие в зрелом возрасте в другую страну, до конца жизни сохраняют прежние язык, культуру и национальный менталитет, в то время как подростки стремительно ассимилируются в новом окружении. Так, детям бывает противно то, что родителям свято… «Эпигенетические метки» личности, опыт, запечатленный в миллионах нервных связей, пристрастия, вкусы, предрассудки не так-то просто изменить, даже имея на то желание и волю. Казалось, уже совсем заделался безродным космополитом, а почуешь запах соленого огурца или услышишь дурацкую песенку из детства, и сердце начинает колотиться с бессмысленным и сильным волнением.

В деревне в Провансе я видела старый дом, рядом с которым прежде росло дерево или, может быть, виноградная лоза. На старой штукатурке сохранились отпечатки ветвей. Следы остались, хотя само это дерево давно срублено и сожжено в очаге. Следы остаются надолго. Пустой монумент бывает более красноречив, чем сброшенный памятник.

Возможно ли повернуть этот процесс вспять? Вопрос о превращении ежа в ужа, а обычной клетки в стволовую имеет совсем не праздный характер. Именно терапия, основанная на свойствах стволовых клеток, в ближайшие годы или, во всяком случае, десятилетия обеспечит прорыв в лечении болезней, связанных с разрушением тканей, – от инфаркта-инсульта до возрастных изменений в мозге и выращивания новых зубов взамен изъеденных кариесом. Однако извлечение стволовых клеток из эмбриональных тканей человека (абортированных зародышей) вызывает большое количество морально-этических возражений и не в состоянии покрыть растущего спроса на данный биологический материал. Вот почему многие лаборатории в настоящее время работают над тем, чтобы «развернуть» эпигенетический ландшафт и заставить шарик вновь «закатиться» на горку.