Танец жизни. Новая наука о том, как клетка становится человеком

Как это часто бывает в науке, я начала с гипотезы. К моменту получения моего диагноза моя команда отследила судьбы достаточного количества эмбрионов, чтобы подкинуть мне идею о том, что между клетками эмбриона существует соревнование, где победителями становятся самые плюрипотентные клетки, которые и продолжают развиваться в плод, в то время как менее плюрипотентным достается та часть эмбриона, что превращается в плаценту. Возможно, нечто подобное происходит между нормальными и аномальными клетками, когда аномальные клетки преимущественно занимаются созданием плаценты, а не самого эмбриона, поскольку аномальные клетки могут быть менее плюрипотентными, чем нормальные. Разумеется, это была лишь гипотеза. Я была готова ко всему.

Зачастую обнаруженная наукой реальность гораздо интереснее любого воображения. Исследование покажет, что я ошибалась. Я мыслила в правильном направлении, но действительные подробности оказались иными — неожиданными и потрясающими.

Мозаики и химеры

Поскольку мы, разумеется, не могли проверить мою гипотезу на человеческих эмбрионах, мы использовали мышиные. Чтобы разобраться в воздействии аномальных клеток на мозаичный эмбрион, нам пришлось создать сотни мышиных эмбрионов и исследовать тысячи составляющих их клеток. Это огромное усилие требовало преданных своему делу ученых и соответствующего финансирования.

Пока я собиралась с мыслями, чтобы обдумать, как именно буду проверять эту гипотезу, я провела вслед за CVS еще один тест — амниоцентез, при котором мне опять под ультразвуковым контролем вводили иглу, на этот раз в амниотический мешок, окружавший моего развивающегося ребенка, чтобы взять на анализ небольшое количество прозрачной амниотической жидкости. Амниотическая жидкость, защищающая малыша, содержит фетальные клетки, по которым можно диагностировать хромосомные нарушения. Они не были обнаружены. Мы вздохнули с облегчением. И все же, пока я не взяла на руки своего новорожденного ребенка, я не могла полностью успокоиться.

Еще одна хорошая новость заключалась в том, что у меня теперь было достаточно средств для проведения исследований, помогающих объяснить результаты моих анализов. По итогам собеседования, проведенного в тот день, когда я узнала о своей беременности, фонд Wellcome Trust выдал стипендию для моих старших научных сотрудников. Денег, изначально предназначенных для другого проекта, было достаточно, чтобы немедленно направить их часть на моделирование мозаичных эмбрионов.

Я приступила к поискам нового члена команды, которого можно было вдохновить на эту работу.

По стечению обстоятельств у Хелен Болтон была степень по медицине и заявка на написание докторской диссертации под моим руководством, поданная тем летом. Мы несколько раз встретились, чтобы обсудить проект, и замысел ей понравился. Для поддержки ее обучения мы решили подать в Wellcome Trust заявку на дополнительное финансирование и были польщены ее одобрением, можно было расширять наши исследования.

Работы предстояло очень много. Для начала надо было найти надежный способ (в идеале — не один) создания аномальных клеток. Далее нам требовалось каким-то образом их пометить, чтобы отследить их судьбу, пока они будут развиваться среди нормальных клеток. Создать аномальные клетки оказалось намного труднее, чем изначально казалось. Хелен пробовала нарушить процесс сегрегации хромосом множеством разных способов, и в итоге мы остановились на препарате под названием реверсии, который уже использовали в нашей лаборатории для другого исследования.

Реверсии — это небольшая молекула-ингибитор. Мы хотели подавить с ее помощью ключевой процесс сегрегации хромосом, молекулярную контрольную точку, которая в норме приостанавливает деление клетки пополам (митоз) до тех пор, пока правильное количество ДНК-содержащих хромосом не распределится между двумя дочерними клетками. Реверсии блокирует активность фермента под названием «киназа монополярного веретена 1» (monopolar spindle 1 kinase), обеспечивающего равное распределение хромосом во время деления клетки надвое [1].

Для демонстрации того факта, что реверсии и в самом деле вызывает хромосомные аномалии, мы проанализировали необработанные и обработанные реверсином эмбрионы, пометив три случайно выбранные хромосомы методом флуоресцентной гибридизации, или FISH (fluorescence in situ hybridization). Суть этого метода состоит в добавлении зонда (короткой последовательности ДНК) с флуоресцентной меткой. Когда зонд присоединяется к похожему участку ДНК, тот начинает светиться под люминесцентным микроскопом. Такое «зондирование» показало, что предложенный Хелен реверсии увеличивает в эмбрионах количество хромосомных аномалий.

Эффект обработки реверсином был преходящий, и как только Хелен вымывала препарат, контрольная точка сегрегации восстанавливалась. И это важно, поскольку мы могли ограничить присутствие хромосомных аномалий конкретным «окном» развития эмбриона.