Песнь клетки. Медицинские исследования и новый человек - Сиддхартха Мукерджи
Но другие называли Луизу чудом. На обложке журнала Time от 31 июля был помещен фрагмент знаменитой фрески Микеланджело “Сотворение Адама”, украшающей потолок Сикстинской капеллы31. Только между двумя протянутыми навстречу друг другу пальцами была пробирка, а в ней был изображен эмбрион: Луиза Браун в утробе матери. Мужчинам и женщинам, не имевшим возможности завести ребенка, это достижение давало невероятную надежду: бесплодие стало поправимым, по крайней мере, для тех людей, у кого сохранились жизнеспособные сперматозоиды и яйцеклетки.
Сейчас Луизе Джой Браун сорок три года. У нее мягкие и округлые черты лица, как у матери, открытая улыбка, как у отца, и темно-русые волосы – раньше каскад кудрей, теперь прямые и осветленные. Она работает в логистической компании и живет недалеко от Бристоля. Когда ей было четыре года, ей рассказали, что она “родилась чуточку иначе, чем все остальные”32. Возможно, это одно из самых сильных преуменьшений в истории науки.
В гою году Роберт Эдвардс за свою работу был удостоен Нобелевской премии. К сожалению, он скончался до декабрьской церемонии. Стептоу, который был старше Эдвардса на двенадцать лет, ушел из жизни в 1988 году. А Лэндрум Шеттлс умер в Лас-Вегасе в 2003-м; до конца жизни он настаивал, что был бы первым человеком, разработавшим метод ЭКО, если бы его труды не были уничтожены из-за косности руководства.
Данная книга повествует о клетке и о трансформации медицины. Хотя оплодотворение in vitro можно отнести к числу наиболее часто применяемых методов клеточной терапии, в его истории есть одна важная особенность: эта техника стала возможной благодаря целому ряду достижений в репродуктивной биологии и акушерстве, а не в клеточной биологии.
Рождение Луизы Браун ознаменовало возрождение репродуктивной медицины, однако процедурные аспекты ЭКО не претерпели значительных изменений под влиянием стремительно развивающейся клеточной биологии. Даже Эдвардс, который пришел к теме репродукции через интерес к аномалиям в расхождении хромосом при созревании яйцеклетки (в 1962 году он выпустил статью “Мейоз в ооцитах в яичниках взрослых млекопитающих”33), фактически больше ничего не написал о клеточном цикле, расхождении хромосом и молекулярной регуляции мейоза и митоза, хотя в 1980-е были опубликованы результаты Нёрса, Хартвелла и Ханта. И это странно, поскольку они с Хантом оба работали в Кембридже, а Нёрс – меньше чем в пятидесяти милях от них. И аспекты клеточной физиологии, которые, как нетрудно догадаться, имеют вполне естественное отношение к оплодотворению и к созреванию эмбриона (динамика клеточного деления, образование сперматозоидов и яйцеклеток, стадии митоза зиготы), оставались на отдаленной периферии этой сферы исследований.
Короче говоря, ЭКО воспринималось главным образом как гормональное вмешательство с последующей акушерской процедурой. Извлекаем яйцеклетки и сперматозоиды, затем закладываем их обратно, и на выходе получается ребенок. Лабораторная работа по оплодотворению яйцеклетки и созреванию эмбриона была лишь одним звеном в цепи. Инкубатор в буквальном смысле был черным ящиком, только влажным и теплым. И вопросы о том, как повысить способность яйцеклеток или сперматозоидов к оплодотворению и отобрать лучшие эмбрионы для имплантации, – а оба вопроса напрямую связаны с клеточной биологией – по-прежнему оставались нерешенными.
Однако открытия Нёрса, Хартвелла и Ханта наконец-то повлияли на данное направление исследований и начали его трансформировать. Теперь уже понятно: проблемы воспроизводства человека могут быть преодолены только через понимание воспроизводства клеток, что опять возвращает нас к тезису Рудольфа Вирхова: любая болезнь является болезнью клетки. Таким образом, ЭКО следует интерпретировать в терминах циклинов и CDK. Например, почему у некоторых женщин трудно извлечь яйцеклетки, даже при гормональной стимуляции? В 2016 году группа исследователей показала, что дело в тех самых молекулах, которые открыли Нёрс, Хартвелл и Хант, – в циклинах и CDK. Пока в яйцеклетках одна пара этих белков, CDK-1 и циклин, остается неактивной, клетки находятся в состоянии покоя. Спят в фазе GO. Но когда эти молекулы выделяются и активируются, яйцеклетка начинает созревать34. Однако, если яйцеклетки созревают “преждевременно”, они постепенно пропадают. И даже при гормональной стимуляции их запас исчерпывается. И в таких условиях организм оказывается бесплоден.
Интересно, что пробуждение клеток ото сна и последующее преждевременное созревание удается предотвратить с помощью одного недавно синтезированного препарата. Как можно догадаться, эта экспериментальная молекула действует за счет того, что блокирует активацию пары циклин-CDK. Теоретически такой препарат мог бы вернуть человеческую яйцеклетку в состояние сна, что повышает вероятность успешного ЭКО у некоторых женщин, страдающих от бесплодия.
В 2010 году группа исследователей с медицинского факультета Стэнфордского университета использовала более простой подход к проведению ЭКО, еще теснее связанный с динамикой клеточного цикла. Распространенная проблема оплодотворения in vitro заключается в том, что лишь один из трех эмбрионов достигает такой стадии развития, что из него получается жизнеспособный плод. Чтобы повысить вероятность развития плода, производят имплантацию нескольких эмбрионов, а это, в свою очередь, часто приводит к рождению двойняшек и тройняшек – с соответствующими медицинскими и родовыми осложнениями.
Возможно ли идентифицировать одноклеточные зиготы, которые с наибольшей вероятностью разовьются в здоровый и зрелый эмбрион? Можно ли идентифицировать такие зиготы заранее, до имплантации, и тем самым повысить шансы рождения единственного ребенка? Группа исследователей из Стэнфорда отобрала двести сорок два человеческих эмбриона и следила за их созреванием от одноклеточной зиготы до бластоцисты (полого многоклеточного эмбрионального шарика) – раннего признака здорового и жизнеспособного эмбриона35. Бластоциста состоит из двух частей. Плацента и пуповина, поддерживающие развитие ребенка, формируются из внешней оболочки, а сам эмбрион – из внутренней массы клеток, прикрепленной к стенкам заполненного жидкостью пространства. Как внешняя оболочка, так и внутренняя масса клеток возникают непосредственно из оплодотворенной яйцеклетки за счет быстрого деления, митоз за митозом.
Тот факт, что лишь каждый третий одноклеточный эмбрион превращается в бластоцисту, соответствует тридцатипроцентной вероятности успеха при ЭКО, что и наблюдается в клинической практике36. Прокручивая запись процесса созревания в обратном направлении
