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

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.