Текст книги "Танец жизни. Новая наука о том, как клетка становится человеком"
Автор книги: Роджер Хайфилд
Соавторы: Магдалена Зерницка-Гетц
сообщить о нарушении
Текущая страница: 9 (всего у книги 17 страниц)
Этот период – важная веха онтогенетического развития [24]. Клетки мигрируют вдоль первичной полоски во время процесса, называемого гаструляцией, когда эмбрион принимает форму овального диска, содержащего три «генеративных слоя клеток»: энтодерму, которая создает желудочно-кишечный и дыхательный тракт; мезодерму, которая формирует сердце, соединительные и мышечные ткани; и эктодерму, из которой образуется нервная система и эпителиальный слой кожи, покрывающий эмбрион.
Энн настаивала на использовании термина «пре-эмбрион» до срока четырнадцати дней, чтобы подчеркнуть отличия от более позднего, сложного организма – собственно эмбриона. Помню, я поспорила с Энн по поводу этой идеи, потому что она мне не нравилась, как и Мери Варнок, переживающей, как бы люди не начали возмущаться, что «мы превращаем допустимость экспериментального использования человеческих эмбрионов в терминологическое жонглирование» [25].
Говоря упрощенно, ранний эмбрион можно представить как «родителя» первых трех типов стволовых клеток, один из которых будет творить новую жизнь при поддержке двух остальных. Способность раннего эмбриона к гаструляции и, что важно, к самоорганизации в сложную структуру настолько выдающаяся, что термин «пре-эмбрион» умаляет его значимость. Я чувствовала, что «эмбрион» – гораздо более подходящий термин, воплощающий все эти невероятные способности к росту и трансформации.
Поначалу в качестве крайнего срока выращивания человеческих эмбрионов для исследований было принято начало гаструляции. Но Мери Варнок хотела установить однозначный временной лимит (четырнадцать дней), а не стадию развития, которую можно по-разному интерпретировать в случае поздно развивающихся эмбрионов. Таким образом, комитет Варнок обозначил шкалу, по которой моральная ценность эмбриона возрастает вместе с его биологическим развитием, то есть очень поздний эмбрион больше похож на ребенка, чем ранний, а поздний выкидыш более огорчителен, чем ранний, о котором женщина может даже не знать [26].
Хотя ранний эмбрион не является человеком, я уверена, что он заслуживает защиты, и я полностью осознаю, что найти баланс между этой защитой и научными исследованиями не так-то просто. Замечание, сделанное Мери Варнок в начале доклада несколько десятилетий назад, по сей день остается актуальным: «Поднятые проблемы затрагивают фундаментальные вопросы морали и зачастую религии, и эти вопросы на протяжении веков не дают философам покоя. Невозможно, чтобы доклад, подобный этому, был одинаково хорошо принят во всех кругах, учитывая некоторые спорные темы, которые нам пришлось рассматривать. Обязательно посыплется критика, что мы перешли все границы или, наоборот, не дошли... Короче говоря, мы изо всех сил старались учесть аспекты как публичной, так и частной морали» [27].
Сегодня доклад Британского комитета по расследованию вопросов оплодотворения и эмбриологии человека 1984 года, больше известный как доклад Варнок, считается образцовым примером анализа этических аспектов ЭКО и искусственного зачатия с помощью донорской яйцеклетки и донорского эмбриона, а также суррогатного материнства, заморозки мужских и женских половых клеток, выбора пола и использования человеческих эмбрионов в исследованиях.
В своем докладе Мери Варнок искала способы примирить тех, кто считал ранний эмбрион человеком, с теми, кто рассматривал его как набор клеток. Однако доклад восприняли неоднозначно. Пожалуй, самым яростным ее оппонентом был главный раввин Иммануил Якубович, раз за разом атаковавший рекомендации комитета. В результате в Times вышла статья под заголовком «Варнок разрушает мораль» [28]. Она вспоминала с иронией, в каком восторге от этого заголовка был Джеффри, ее муж и коллега-философ, позже ставший вице-канцлером Оксфордского университета.
В шестилетний период между этим докладом и парламентскими дискуссиями Мери Варнок и Энн Макларен «гастролировали» по стране, разъясняя свои соображения. В конце концов, когда был поднят юридический вопрос, парламентарии оказались перед выбором: запретить любые исследования эмбрионов или разрешить их при определенных обстоятельствах. К тому времени общественные дебаты перешли к новой теме, сфокусировавшись теперь на возможностях приспособить ЭКО к скринингу эмбрионов, выявляющему наличие генетических заболеваний [29]. Осознавая эти возможности, парламентарии разрешили проведение ЭКО и экспериментов, но законодательно запретили культивировать или использовать эмбрионы по истечении четырнадцатидневного срока.
Таким образом, Мери Варнок создала консенсус между публикой, СМИ, парламентариями и учеными по поводу регулирования этой деятельности. Великобритания по-прежнему соблюдает рекомендации ее комитета, закрепленные Законом об оплодотворении и эмбриологии человека 1990 года. Варнок как-то обмолвилась, что если она впадет в уныние, то непременно взбодрит себя мыслями об этом докладе: «По крайней мере, я это сделала».
С годами, когда общественность и органы, финансирующие науку, осознали потенциальную пользу ЭКО в борьбе с бесплодием, от которого страдают более 10% пар, первоначальное отвращение к «неестественным» детям из пробирки сменилось одобрением. В 2010 году Эдвардс (Стептоу умер в 1988-м) был награжден Нобелевской премией в знак признания его роли в развитии ЭКО.
Сегодня процедура ЭКО распространена во всем мире, и благодаря ей родились как минимум шесть миллионов детей (а может, и больше). В противном случае этих людей не было бы на свете вместе с примерно двенадцатью миллионами счастливых родителей, двадцатью четырьмя миллионами гордых бабушек и дедушек, а также прабабушек и прадедушек (среди которых сама Варнок), и вдобавок десятью и более миллионами друзей и родственников [30].
Методика ЭКО неоднократно совершенствовалась. Сегодня, например, сперматозоид можно вводить прямо в яйцеклетку в чашке Петри, а генетические тесты можно выполнять с использованием всего нескольких клеток, извлеченных из эмбриона для отбора экземпляров без генетических аномалий. Прогресс в этой области за последние сорок лет просто поразительный.
Существуют ли на сегодняшний день альтернативы использования человеческих эмбрионов в лабораторных исследованиях? С учетом важных отличий в развитии мыши (самая распространенная модель для изучения эмбрионов млекопитающих) и человека для полного понимания нашего собственного развития работа с человеческими эмбрионами незаменима.
И все же мы действительно должны уважать и защищать этот драгоценный ресурс. Например, из 763 509 эмбрионов, созданных в результате ЭКО с 1991 по 1998 год в Великобритании, 238 000 были уничтожены как непригодные к переносу [31]. Прагматики настаивают, что лучше не выбрасывать, а использовать этот важный ресурс для получения научной информации (но только при наличии информированного согласия родителей).
Надо ли пересматривать четырнадцатидневный лимит?
В декабре 2016 года моя команда опубликовала исследование, в котором описывалось культивирование человеческого эмбриона в лабораторных условиях семь дополнительных дней, до тринадцатого дня. В тот же месяц меня пригласили выступить на конференции в Лондоне, которую устроила организация Progress Educational Trust, разъясняющая общественности суть эмбриологических исследований. На конференции выступала и Мери Варнок по теме «Переосмысление этических аспектов эмбриональных исследований: геномное редактирование, 14 дней и дольше». Там мы и познакомились.
Как она позже признается в интервью с Роджером Хайфилдом, для нее стал сюрпризом тот факт, что понадобилось больше тридцати лет на разработку методов культивирования эмбрионов в течение периода, близкого к четырнадцати дням, рекомендованным в ее докладе 1984 года. Возможно, это говорило о том, насколько мало она была знакома с научными подробностями. В биологии человека есть важный этап, который делает культивирование человеческого эмбриона дольше одной недели особенно трудным. В течение этой первой недели человеческий эмбрион не увеличивается в размерах, только дробится на все более мелкие клетки, плавая в фаллопиевой трубе – среде, которую относительно легко сымитировать в лабораторных условиях. Через неделю после оплодотворения развивающийся эмбрион имплантируется в матку, чтобы прочно в ней закрепиться.
И лишь тогда эмбрион, лелеемый материнскими гормонами и факторами, начинает расти. Таким образом, это гораздо более сложная и насыщенная среда, которую, как показала практика, труднее воспроизвести в лабораторных условиях. Но раз нам это удалось, мы могли бы выяснить, как человеческий эмбрион растет и формирует отдельные ткани (эпибластный диск, амнион и гипобласт), которые начинают взаимодействовать. Тем не менее дискуссия на конференции в Лондоне была посвящена и этическим вопросам, поднятым этим исследованием: если возможно культивировать человеческий эмбрион дольше четырнадцати дней, насколько это позволительно с этической точки зрения?
Я вошла в лекционный зал Института детского здоровья (Университетский колледж Лондона) ровно в тот момент, когда Мери Варнок поднялась, чтобы обсудить правило четырнадцати дней и возможность его пересмотра в свете нашего технологического прорыва. Она согласилась, что да, продление срока позволило бы получить огромное количество информации, но нет, требовать продления слишком рано, ведь мы всего лишь приблизились к этому пределу.
В своей речи она, как и я, утверждала, что обществу нужно время, чтобы понять суть того, почему ученые могут и хотят культивировать эмбрионы еще дольше. В конце концов, понадобилось шесть лет, чтобы рекомендации из доклада 1984 года перешли в закон 1990 года, и за это время публика привыкала к самой идее экспериментирования на человеческих эмбрионах. Исследования, проведенные между седьмым и четырнадцатым днями развития эмбриона, предоставят новые сведения о причинах ранних выкидышей или способах профилактики или лечения расстройств, появляющихся в этот период. Они могут повысить эффективность ЭКО, позволив ученым идентифицировать маркеры успешного развития эмбриона, лучше разобраться в причинах его ранней потери во время беременности, глубже исследовать влияние на эмбрион лекарств, нездорового образа жизни или токсичных соединений, а также раскрыть механизмы развития некоторых аномалий развития, от врожденного порока сердца до биохимических и хромосомных нарушений. Необходимое для этой работы время предоставит обществу передышку и поможет ему решить, насколько ценны такие исследования и оправдывают ли они внесение изменений в существующее законодательство.
На момент написания этой книги многие полагали, что ради научного и терапевтического прогресса можно продлить срок культивирования эмбрионов на неделю или около того. Однако для установления нового предела надо тщательно очертить этические рамки, как поступила Мери Варнок десятки лет назад.
За четырнадцатидневным пределом существует несколько точек, через которые можно провести новую черту. Одна из них – самые ранние зачатки центральной нервной системы (формирование нервной трубки), появляющиеся примерно на двадцать первый день, то есть более чем через семь дней после образования первичной полоски (заметьте, что способность чувствовать боль возможна только при наличии связей с корой головного мозга, которые устанавливаются лишь на двадцать четвертой неделе беременности) [32]. Другая возможная граница – раннее развитие сердца эмбриона, которое представляет собой первый сформированный и функционирующий орган, появляющийся между шестнадцатым и двадцать четвертым днями, то есть почти через десять дней после образования первичной полоски [33].
Эта дискуссия имеет отношение к тому, что я думаю о любом изучаемом мною живом существе. Каждый в моей лаборатории обучен проявлять уважение к ранним мышиным эмбрионам. У меня есть правило, согласно которому специальные совещания, семинары, кофе-паузы и другие отвлекающие факторы обязаны ждать, пока не закончится эксперимент с мышиными эмбрионами и их не вернут в безопасную среду инкубатора, где они продолжат развиваться, словно в теле матери. И горе любому в моей лаборатории, кто не относится к жизни с уважением.
Никаких скользких путей
Двадцать пятого июля 2018 года мой соавтор Роджер Хайфилд помог организовать и отпраздновать сорокалетие Луизы Браун на серии мероприятий в Лондонском музее науки, где собралось около трех с половиной тысяч человек [34]. Сама Луиза появилась вместе с ним в музейном театре и была почетным гостем на специальной вечеринке, проходившей в том же музее на выставке «ЭКО: шесть миллионов детей спустя».
На вечеринке было примерно две сотни человек, включая Дженни Джой, дочь Роберта Эдвардса; Грейс Макдональд, маму второго ЭКО-ребенка; Мартина Джонсона, бывшего аспиранта Роберта Эдвардса и почетного профессора репродуктологии в Кембриджском университете, вдохновившего меня своими исследованиями клеточной полярности; Кея Элдера, клинического ассистента Патрика Стептоу; Джона Уэбстера, который помогал Луизе появиться на свет; множество тех, кто родился с помощью ЭКО; специалистов по репродукции и многих других. Было очевидно, что ЭКО принесло счастье многим людям, и это благодаря заверениям, полученным публикой и пациентами от Управления по оплодотворению и эмбриологии человека – первого в мире органа власти, регулирующего лечение бесплодия и исследования эмбрионов, который был создан усилиями Мери Варнок.
Лимит, закрепленный в правиле четырнадцати дней, существует уже больше тридцати лет, и для его изменения, безусловно, понадобится решение обеих палат парламента. Хотя четырнадцатидневный лимит никогда не удовлетворял всем взглядам и ценностям общества, он бесспорно способствовал научному прогрессу, одновременно сохраняя доверие публики как к научным исследованиям, так и к системе регулирования. Теперь, когда настало время пересмотреть лимит, мы можем сделать это и не бояться, что перемены вызовут хаос.
Однако мы не должны считать Великобританию эталоном добра и справедливости, ведь в разных странах свои культурные нормы, ценности и представления о риске и выгоде, и нам придется к ним прислушиваться. Не следует и уклоняться от дебатов, поскольку это может привести к еще большим ограничениям научных исследований.
Исследования человеческих эмбрионов затрагивают вековые моральные устои и поднимают глубокие вопросы. Все это Бен Херлблат, профессор Школы естественных наук при Аризонском университете и мой друг, описал в своей превосходной и проницательной книге Experiments in Democracy: Human Embryo Research and the Politics of Bioethics («Эксперименты с демократией: исследования человеческих эмбрионов и биоэтика») [35]. По его словам, это вопрос не только морального статуса эмбриона, но и человеческой целостности и идентичности, – проводятся ли исследования надежно, продуманно и публично или же плохо, на скорую руку и за закрытыми дверями? Не могу с ним не согласиться.
Я верю во взвешенный подход, позволяющий проводить исследования в полном соответствии с нашими ценностями и под руководством нашего проверенного на практике регулятивного потенциала; иначе мы дорого за это заплатим. Мы рискуем лишить будущие поколения ценной терапевтической и гуманитарной пользы, поскольку ничего не делать – это хуже, чем искать возможности делать добро.
Что касается моих исследований, то новый метод более продолжительного культивирования эмбрионов позволил нам задаться вопросом: что происходит, когда некоторые клетки эмбриона развивают аномальный набор хромосом? Так называемая мозаичная анеуплоидия – не редкость для ранних эмбрионов, и важно понять, насколько она несовместима с нормальным развитием [36]. Существовало много гипотез. Возможно, анеуплоидные клетки не создают проблем и остаются незамеченными. Или направляются в основном в ту часть эмбриона, которая превращается в плаценту или желточный мешок, где такие аномалии допустимы. А может, эти клетки используются в создании эмбриона и ликвидируются лишь в той его части, которая развивается в плод? Я очень надеялась ответить на все эти вопросы. Кроме любопытства, мною двигало и осознание того, что любые сведения помогут огромному количеству пар, которые, как я, столкнулись с результатами пренатального теста, показавшего, что их развивающийся эмбрион может иметь аномальное число хромосом.
Глава 8
Саймон
Я не планировала еще одного ребенка, но это не значит, что я его не хотела. Просто у меня уже была дочь, четверо детей Дэвида, непрерывно появляющиеся научные гипотезы для исследований, чтение лекций студентам, ждущие своего часа статьи и заявки на грант, а также множество поездок на лекции и конференции. Мой рабочий день нередко переходил в глубокую ночь, поэтому на семью, друзей и увлечения оставалось совсем мало времени. Мне казалось, что я работаю сразу на трех восьмичасовых работах. К счастью, жизнь любит преподносить сюрпризы.
Несколько недель я чувствовала себя иначе, однако старалась игнорировать свое состояние, готовясь к собеседованию для конкурсного продления финансирования от фонда Wellcome Trust. Каждые пять лет я вынуждена была проходить через этот стресс, чтобы продолжать научную деятельность и работу моей лаборатории.
Незадолго до этого важного дня я прислушалась к голосу подсознания, нашептывающему, что я испытываю то самое, особенное психологическое состояние, ощущение, будто «что-то не так», которое уже переживала в начале первой беременности. Неужели я опять беременна?
Сразу после того как закончилось собеседование с примерно двадцатью именитыми учеными, я сделала тест. Он оказался положительным. Сказать, что я была в смятении, значит, ничего не сказать. Это был шок. Я вскочила в поезд до Кембриджа, чувствуя себя, с одной стороны, невероятно счастливой, а с другой – обеспокоенной, ведь Дэвид не планировал нового ребенка. Я решила придержать эту новость.
Казалось, что с того дня события разворачивались очень быстро. Поскольку мне было сорок два года, врач посоветовал проверить, нормально ли развивается беременность. Он порекомендовал сделать биопсию ворсинок хориона (chorionic villus sampling, CVS) – тест, позволяющий выявить наличие генетических аномалий (ведущих к врожденным патологиям) раньше, чем беременность станет заметной.
Тест CVS проводится примерно на третий месяц беременности и подразумевает взятие образца клеток из плаценты – органа, с помощью которого питается развивающийся ребенок. Так как ребенок и плацента формируются из одного и того же раннего эмбриона, по плацентарным клеткам можно судить о вероятности наличия генетических аномалий у ребенка.
Биопсия проводится либо трансабдоминально, путем введения иглы в живот, либо трансцервикально, то есть через шейку матки. Я выбрала первый вариант. После небольшой местной анестезии и под ультразвуковым контролем в живот вводится длинная игла, которая осторожно засасывает клетки из ворсинок хориона, этих тонких пальцеобразных проекций плацентарной ткани. Процедура CVS сама по себе несет определенный риск, и описание процедуры выглядит неприятно, но причиняемый ею дискомфорт, скорее, психологический, чем физический. Если тест обнаруживает аномалии, вы оказываетесь перед душераздирающим выбором. Но если результаты нормальные, с плеч будто падает тяжкий груз.
Примерно через неделю в моем кабинете раздался тот роковой телефонный звонок. Результаты CVS показали аномалии. Четверть протестированных клеток плаценты, которую я делила с моим развивающимся малышом, имела три копии (трисомию) второй хромосомы вместо нормальных двух. Конечно, результат касался только плаценты, и я утешала себя, что ребенок может быть в порядке. Но в то же время я понимала, что возможно, и даже наверняка, мой эмбрион не здоров и содержит значительное количество аномальных клеток. В конце концов, плацента и ребенок развиваются из одного и того же эмбриона, a CVS используется для прогнозирования аномалий именно у ребенка.
Мои глаза наполнились слезами. Я схватила бумагу и ручку, как поступала всегда, когда мне нужно было поговорить с собой, и принялась вырисовывать свои соображения по поводу причин плохих результатов. Если бы в тот момент кто-нибудь зашел в кабинет, он бы подумал, что я набрасываю идеи одного из наших проектов.
Хотя аномалия имела генетическую природу, проблема заключалась не в самой последовательности ДНК, а в количестве ее упаковок, то есть хромосом. В норме ребенок наследует двадцать три пары хромосом, включая одну пару половых (XY – у мальчиков и XX – у девочек). В целом одна половина ДНК достается ребенку от матери, вторая – от отца. Но мои плацентарные клетки имели множество копий одной конкретной хромосомы, что означало груз в виде избыточных генов – инструкций ДНК, управляющих синтезом белка в клетке. Дополнительные копии генов из этой лишней хромосомы могли привести к нарушениям развития.
Но каков был реальный риск нарушений? Мои инстинкты и знания, основанные на десятилетиях эмбриологических исследований, предполагали, что результаты теста нельзя интерпретировать однозначно.
Трисомия
Распространенный пример хромосомной аномалии касается одной из самых маленьких хромосом – 21-й хромосомы, которую дети наследуют в количестве трех копий вместо обычных двух, и поэтому аномалия зовется трисомией-21. Данная хромосома включает примерно 200 генов, а результатом нарушения тонкого равновесия генных продуктов в клетках является синдром Дауна.
В большинстве случаев дополнительная хромосома появляется в процессе аномального клеточного деления при образовании сперматозоидов или яйцеклеток. Иногда аномальное деление происходит после оплодотворения, и пострадавший эмбрион представляет собой мозаику, смесь из нормальных клеток и клеток с дополнительной копией хромосомы. Также бывает ситуация, когда до или во время зачатия кусок одной хромосомы цепляется к другой – процесс, называемый транслокацией.
Но результаты моего теста показали, что плацентарные клетки содержат дополнительную копию второй хромосомы – второй по величине и гораздо более крупной, чем двадцать первая. Эта конкретная хромосома несла в себе 1300 генов, синтезирующих белки.
Лишняя копия такой большой хромосомы означала огромное множество дополнительных генов. Когда такая хромосомная аномалия затрагивала развивающегося ребенка, в зависимости от местоположения и количества аномальных клеток, мог появиться целый спектр нарушений роста и развития. Мы с Дэвидом распечатали все статьи, которые смогли найти, чтобы узнать, может ли вообще ребенок, часть клеток которого имеет подобную трисомию, появиться на свет. Выяснилось, что может, но с серьезными дефектами. Странно, но после этого моя любовь к еще не родившемуся малышу только возросла.
Возможно, выявленная моим тестом аномалия развилась исключительно в плаценте, а значит, мой ребенок имел высокие шансы родиться совершенно здоровым. Раз так, то, видимо, аномалия возникла на очень ранних этапах формирования плаценты, поскольку изрядное количество плацентарных клеток несли одинаковую трисомию. На этот исход я и надеялась, хотя не была уверена.
Согласно альтернативной версии, аномалия возникла в раннем эмбрионе до того, как его клетки решили, во что им превратиться – в плаценту или в собственно эмбрион. Это сулило серьезные проблемы, если только аномальные клетки не были каким-то образом уничтожены. Но могло ли это случиться? Существовала ли такая вещь, как самовосстановление? Тогда наука еще не знала ответа.
Информация о судьбе аномальных клеток в эмбрионах, нормальных по всем остальным параметрам, имела ключевое значение для понимания судьбы эмбрионов, являющихся смесью клеток с нормальным и аномальным количеством хромосом. Считается, что у людей анеуплоидия и описанный мозаицизм ответственны за высокую частоту неудачных беременностей как после обычного зачатия, так и после ЭКО. Однако судьба аномальных клеток развивающегося эмбриона была покрыта мраком тайны.
Неожиданный результат CVS буквально за одну ночь повернул мои исследования в новом, адресованном этой проблеме направлении. Я знала, что данные появятся слишком поздно, чтобы как-то мне помочь, – наука требует времени. Но я цеплялась за надежду, что мое исследование поможет другим парам, оказавшимся в похожей ситуации. В этом случае моя личная драма могла привести хоть к чему-то хорошему.
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.
Удостоверившись, что можем создавать аномальные клетки, мы решили узнать, могут ли обработанные реверсином эмбрионы вообще развиваться. Хелен обработала реверсином четырехклеточные эмбрионы и обнаружила, что через четыре дня они создали меньше клеток, чем необработанные эмбрионы. Но, несмотря на это, они по-прежнему сформировали три базовых типа клеточных линий.
Чтобы выяснить, могут ли обработанные реверсином эмбрионы превратиться в мышей, нам надо было подсадить их приемным матерям. Это происходило до того, как мы научились культивировать эмбрионы in vitro. И пока среди нормальных эмбрионов на каждые десять приходилось семь имплантированных, у обработанных реверсином эмбрионов данное соотношение было вдвое меньше. Важно отметить, что ни один обработанный реверсином эмбрион не смог превратиться в жизнеспособную мышь. Эти эксперименты показали, что, когда значительное количество клеток эмбриона имеет хромосомные аномалии, эмбрионы погибают, даже если им удается имплантироваться и какое-то время развиваться.
Теперь мы могли сосредоточиться на главном вопросе: как развивается эмбрион, если только часть его клеток имеет хромосомные аномалии? Чтобы ответить, нам надо было создать мозаичные эмбрионы, у которых аномальные клетки существовали вместе с нормальными, и мы решили провернуть это путем создания химер вроде тех, что делала Каролина (см. главу 5).
