Песнь клетки. Медицинские исследования и новый человек - Сиддхартха Мукерджи
Каждый орган тела отражает общий принцип: для его функционирования необходимо сочетание клеточной кооперации и клеточной специализации. Возможно, кровь является наилучшей моделью для демонстрации того, как системы клеток реализуют эти функции. Непрерывная циркуляция крови – главный путь доставки кислорода и питательных веществ ко всем тканям. Кроме того, она обеспечивает координированный ответ на повреждение: тромбоциты и факторы свертывания используют систему циркуляции для наблюдения и перемещения по организму, чтобы быстро реагировать на травмы. Кровь обеспечивает реакцию на инфекцию: белые клетки крови перемещаются по тем же сосудам, создавая последовательные защитные барьеры на пути патогенов.
Изучение биологии всех этих систем привело к созданию новых вариантов клеточной медицины, таких как переливание крови, активация иммунитета, модуляция активности тромбоцитов и другие. Таким образом, от единичных клеток мы переходим к системам многих клеток: к кооперации, защите, устойчивости и самоидентификации – основным преимуществам и возможностям многоклеточного существования.
Беспокойные клетки. Кровообращение
Клетка… это основа: связующее звено между дисциплинами, методами, технологиями, идеями, структурами и процессами. Ее важнейшая роль в жизни и в науках о жизни связана с этим центральным положением и с неисчерпаемой способностью клетки обнаруживаться во всех подобных связующих взаимоотношениях1.
Морин О’Мэлли, специалист по философии микробиологии, и Стефан Мюллер-Уилл, историк науки, 2010
Здесь для меня много неясного и тревожного2.
Рудольф Вирхов, из письма отцу, 1842
Давайте посмотрим, на каком этапе нашей истории мы находимся. Мы начали с рассказа об открытии клеток – их структуры, физиологии, метаболизма, дыхания и внутренней анатомии. Бегло обсудили мир одноклеточных микробов и революцию в медицине, вызванную их открытием (внедрение антисептики, а затем использование антибиотиков). Затем мы рассмотрели процесс клеточного деления: образование новых клеток из уже существующих (митоз) и производство клеток для полового размножения (мейоз). Мы идентифицировали четыре фазы клеточного деления (Gl, S, G2 и М), назвали главных организаторов этого процесса (белки циклины и CDK) и наблюдали их согласованный, гармоничный танец. Мы обсудили, как наше понимание клеточного деления трансформирует медицинскую онкологию и оплодотворение in vitro (ЭКО) и как репродуктивные технологии в сочетании с клеточной биологией заставили нас внедриться в новую в этическом плане область манипуляций с человеческими эмбрионами.
Но до сих пор мы имели дело с отдельными клетками. С одноклеточными микробами, проникающими в тело и вызывающими инфекционные заболевания. С делящейся зиготой, плавающей в чашке Петри подобно одинокой планете. С яйцеклетками и сперматозоидами в отдельных пробирках, путешествовавших на такси между госпиталями Манхэттена. С ганглионарными клетками сетчатки, спасенными от дегенерации с помощью генной терапии.
Однако задача клеток многоклеточного организма заключается не в том, чтобы существовать или выживать в одиночестве; их задача – служить нуждам всего организма. Они должны функционировать как часть экосистемы, как элемент целого. “Клетка – это основа”, – писали в 2010 году Морин О’Мэлли и Стефан Мюллер-Уилл. Каждая клетка живет и функционирует “с неисчерпаемой способностью обнаруживаться во всех подобных связующих взаимоотношениях”.
Давайте как раз и перейдем к рассмотрению этих связующих взаимоотношений – между разными клетками, между клетками и органами и между клетками и организмами.
По понедельникам я в основном занимаюсь кровью. По образованию я гематолог. Я изучаю кровь и лечу людей с болезнями крови, включая раковые и предраковые заболевания лейкоцитов. В понедельник я прихожу на работу до появления первых пациентов, когда утренний свет еще падает на черную поверхность лабораторных столов под косым углом. Я закрываю жалюзи и рассматриваю мазки крови под микроскопом. Капельку крови растирают по предметному стеклу, получая слой из единичных клеток, окрашенных специфическими красителями. Эти стекла – как предисловие к книге или анонс фильма. Клетки начинают раскрывать историю пациентов еще до того, как я встречаю их самих.
Я сижу за микроскопом в полутемной комнате с блокнотом под рукой и тихонько разговариваю сам с собой, разглядывая стекла. Это старая привычка. Проходящий мимо человек вполне мог бы подумать, что я не совсем нормален. Каждый раз, разглядывая очередное стекло, я бормочу себе под нос урок, который преподал мне мой профессор гематологии на медицинском факультете, высокий мужчина с вечно текущей в нагрудном кармане ручкой: “Выделите основные клеточные компоненты крови. Красные клетки. Белые клетки. Тромбоциты. Исследуйте каждый тип в отдельности. Запишите, что видите в отношении каждого типа. Действуйте методично. Количество, цвет, морфология, форма, размер”.
Это мое любимое время рабочего дня. Количество, цвет, морфология, форма, размер. Да, я действую методично. Я люблю разглядывать клетки, как садовник любит разглядывать растения – не только всю картину в целом, но и части ее частей: листья, ветки, характерный запах грунта вокруг папоротника, выдолбленные дятлом верхние ветви деревьев. Кровь разговаривает со мной, но лишь в том случае, если я внимателен.
Грета Б. – женщина средних лет с диагнозом “анемия”. Врачи полагали, что анемия вызвана избыточными менструальными кровотечениями, и прописывали добавки с содержанием железа. Но анемия не исчезала. Женщина задыхалась, сделав всего несколько шагов. На отдыхе в горах Сьерра-Невада на высоте около двух тысяч метров над уровнем моря она едва могла дышать. Врачи повысили дозу добавок, но это не помогало.
Болезнь Греты оказалась гораздо загадочнее, чем поначалу считали врачи. Если взглянуть на состав ее крови, становилось понятно, что это не просто анемия. Да, количество эритроцитов было ниже нормы, как и ожидалось. Но и уровень лейкоцитов тоже был понижен – чуточку ниже нормы для ее возраста. И тромбоцитов тоже было самую малость меньше нормы.
Мазок крови Греты под микроскопом раскрывал более сложную историю. Я разглядывал его, как дикое животное разглядывает незнакомую местность: останавливаясь, принюхиваясь, ловя какие-то обрывки мыслей в голове. Эритроциты казались почти нормальными. Почти. Я подчеркнул слово. Рассматривая мазок, я нашел несколько эритроцитов с отчетливо различимым синим пятном в центре – остатком ядра, которого нет в большинстве зрелых эритроцитов, поскольку они обычно исторгают ядро, находясь еще в костном мозге. “Этих остатков ядер здесь быть не должно”, – пробормотал я вслух и записал это в блокнот.
Белые клетки крови выглядели еще страннее. Обычно белые клетки крови представлены несколькими вариантами лейкоцитов (об этом мы поговорим позднее). В мазке Греты лейкоциты одного типа, называемые нейтрофилами, выглядели очень необычно. В ядрах нормальных нейтрофилов бывает от трех до пяти сегментов, напоминающих архипелаг из трех или пяти островков, соединенных узкими перешейками. Но в
