Танец жизни. Новая наука о том, как клетка становится человеком - Зерницка-Гетц Магдалена

Между тем наше исследование породило новые вопросы. В каких случаях аномальные клетки отбраковываются, а в каких — нет? Запускается ли самоубийство какой-то определенной клеточной аномалией? Участвуют ли в этом нормальные клетки? Возможно, в начале жизни эмбриона есть критические периоды, во время которых можно исправить ошибки? Можно ли обнаружить эти контрольные точки и лежащие в их основе механизмы? Используют ли эмбрионы апоптоз после имплантации в матке, чтобы очистить себя от оставшихся аномальных клеток? Когда мы проводили эти эксперименты, для отслеживания судьбы клеток мы могли выращивать эмбрионы только до стадии имплантации. На момент написания этой главы мы пытаемся ответить на некоторые из перечисленных вопросов с помощью более продолжительного культивирования эмбрионов при участии моей нынешней аспирантки Шрути Синглы.

Саймон

Научное исследование вынашивается гораздо дольше, чем любое человеческое дитя. Задолго до того, как эксперименты в моей лаборатории выявили замечательные механизмы самовосстановления эмбриона, устраняющие клетки с хромосомными аномалиями, а также задолго до публикации результатов наших экспериментов с мышами я родила Саймона в больнице Рози в Кембридже. Вновь, как и в случае с Наташей, центр моего эмоционального притяжения был смещен. Ребенок на какое-то время переворачивает жизнь с ног на голову.

К тому времени мы с Дэвидом решили переехать из Грейт-Гренсдена в Кембридж, чтобы не тратить время на дорогу в Наташину школу и обратно в час пик. Последние недели беременности я по полной программе готовилась к переезду, бесконечно упаковывая вещи, совершая звонки и строя планы.

За месяц до родов сделка по продаже нашего прежнего дома провалилась. Однако владелец нового дома сжалился над нами и, несмотря на отсутствие в тот момент денег на оплату, мы заселились в январе, прямо перед моими родами.

Во избежание возможных рисков я решила сделать кесарево сечение. К счастью, я не ошиблась. Принимавший у меня роды врач, Гордон Смит (который позже по чистой случайности станет наблюдающим врачом Хелен Болтон), продемонстрировал нам во время кесарева сечения не один, а целых два узла на пуповине, соединявшей меня с сыном. Если бы я выбрала естественные роды, неизвестно, чем бы это закончилось.

Перед завершением операции ребенка передали мне на руки. Мне не верилось, что этот маленький человечек был моим навсегда. Он был идеальный. Я получила то, за что сражалась долгие месяцы. Несмотря на полученные ранее успокаивающие результаты амниоцентеза, я испытала огромное облегчение, увидев, что мой малыш абсолютно нормальный. Меня охватила такая эйфория, что я согласилась поговорить с дозвонившимся ко мне в больницу журналистом, который интересовался... нет, не Саймоном (о нем знали только друзья и близкие), а нашей статьей о судьбе клеток четырехклеточного эмбриона, которая была опубликована в тот самый день в Nature [5]. Самой не верится, что я тогда ответила на звонок.

В больнице я провела всего одну ночь, в окружении цветов и с новорожденным в люльке рядом с моей кроватью. На следующее утро мне не терпелось забрать его в наш новый дом, к Дэвиду, Наташе и моей маме, которая прилетела по такому случаю из Варшавы. Дома мама сфотографировала меня, держащую кормящегося малыша в одной руке и журнал с нашей статьей — в другой. Теперь я могла наслаждаться одним из счастливейших моментов в моей жизни.

Столько всего предстояло сделать! Надо было купить куклу Наташе, настаивавшей на собственном ребенке. И выбрать имя для нового члена семьи. У нас был целый список, но в итоге мы решили назвать его Саймоном в честь нашего друга, историка Саймона Шамы, мужа Джинни Папайоану, одной из моих ближайших подруг.

Я познакомилась с Саймоном в 2003 году во время поездки в Нью-Йорк, когда мы с Джинни отправились на выставку After Matisse / Picasso («После Матисса / Пикассо») в Музей современного искусства, и Саймон был с ней за компанию. До того дня я не знала, какой он замечательный человек и к тому же знаменитый, являющийся, помимо прочего, автором сценария и ведущим таких документальных сериалов, как A History of Britain («История Британии») и моего любимого Power of Art («Сила искусства»), в котором он описал драматическую историю создания восьми шедевров. Я не верю в магию, но, как выяснилось, имя я выбрала идеальное — мой Саймон тоже очень творческий.

Пока я пишу эти строки, мы все еще живем в Ньюнхэме, и сегодня мой Саймон празднует двенадцатый день рождения. Он чудесный ребенок, и я очень счастлива, что он есть в моей жизни. Он добавил в нее юмор и веселье, свое искусство и, самое главное, всепоглощающий энтузиазм. Он обогатил мою личность во многих отношениях.

Разумеется, я по-прежнему не могу воссоздать все, что происходило внутри меня в течение долгих месяцев до его рождения, но я думаю, что насторожившие меня результаты теста CVS могли быть обусловлены двумя причинами.

Вероятнее всего, тест обнаружил те клетки с хромосомными аномалиями, которые имелись исключительно в плаценте и не затронули Саймона. Вторую причину подсказывает один из моих экспериментов с мышиными химерами: Саймон мог начинать как мозаичный эмбрион, в основном нормальный, но содержащий несколько аномальных клеток. Проведенное вместе с Хелен исследование показало, что, если эмбрион хотя бы наполовину состоит из нормальных клеток, этого достаточно, чтобы исправить проблему и обеспечить нормальное развитие.

В тот счастливый год, когда родился Саймон, наша научная деятельность повернула в новом направлении. Мы опирались на те навыки, которые моя команда оттачивала годами, маркируя, отслеживая и собирая вместе индивидуальные клетки для создания нового вида живого существа: вместо яйцеклеток и сперматозоидов мы использовали разные типы стволовых клеток, чтобы сделать в лабораторных условиях эмбрионоподобную структуру.

Глава 9

Как синтезировать эмбрион

Простой девиз, начертанный на доске в аудитории Калифорнийского технологического института Ричардом Фейнманом, был сфотографирован для будущих поколений. Девиз гласит: «Чего я не могу создать, того я не понимаю».

Эту фразу подхватили биологи, чтобы объяснить, почему для понимания механизмов жизни используется инженерный подход, особенно в синтетической биологии. Если вы можете воспроизвести чудеса природы в лабораторных условиях, тогда вы действительно понимаете, каким образом ей удается провернуть тот или иной трюк. В настоящее время наука перешла от редукционистского молекулярного взгляда к холистическому восприятию всего живого существа [1].

Для нас послание Фейнмана стало актуальным, когда после мозаичных эмбрионов мы решили предпринять следующий логический шаг и создать эмбрионоподобные структуры из стволовых клеток — материнских или базовых клеток, способных дифференцироваться во все типы клеток, составляющие организм.

Эмбриональные стволовые (ЭС) клетки, которые мой бывший наставник Мартин Эванс изолировал из раннего эмбриона, обладают поистине волшебными свойствами: они могут порождать все типы клеток и создавать любую ткань, но сами по себе не способны вырасти в эмбрион. Нам было интересно узнать причину этого и выяснить, что нужно, чтобы построить эмбрион in vitro, не используя тотипотентную оплодотворенную яйцеклетку.

Клетки, создающие организм и дающие начало ЭС-клеткам, окружены двумя другими типами клеток, которые предоставляют необходимую для выращивания эмбриона информацию, хотя не принимают в этом непосредственного участия: мультипотентные экстра-эмбриональные трофобластные стволовые (ТС) клетки и экстраэмбриональные энтодермные (XEN) стволовые клетки. Следующий вопрос казался очевидным: возможен ли союз этих трех клеточных типов, чтобы они смогли самоорганизоваться и расти по принципам, открытым Аланом Тьюрингом? Если бы нам удалось совершить этот подвиг и создать в лаборатории «синтетические эмбрионы», быть может, мы бы тогда по-настоящему поняли композицию клеточного танца, согласно которому эмбрион строит самого себя.