Клеймо в генах: изобретен способ следить за каждой клеткой тела

Внутренняя цельность и острое осознание собственного «я» мешают современному человеку как следует прочувствовать тот факт, что он — не более чем конгломерат отдельных клеток, числом около тридцати триллионов. Между тем, дела обстоят именно так. Вся сложность человеческого организма — результат последовательного деления этих клеток и их последующих миграций. Множество элементов того, что принято называть «судьбой» — от музыкального слуха, математических способностей и физической силы до вероятности заболеть гриппом будущей осенью — зависит от истории делений отдельных клеток тела. И потому технология, разработанная биологами из Гарварда, имеет все шансы к тому, чтобы революционизировать биологию и медицину. Она позволяет, ни много ни мало, проследить историю и родословную каждой клетки человеческого (да и не только) организма. Подобная задача раньше имела решение только в случае самых простых многоклеточных. У любимца эмбриологов, круглого червя C. elegans, общее число клеток немногим больше тысячи (из них чуть более трехсот составляют нервную систему). Никакого способа подступиться к животным посложнее — например, к мыши, не говоря уже о человеке — просто не существовало. Его разработка потребовала немалой изобретательности. Вообще говоря, проследить родословную каждой клетки тела от оплодотворенного яйца не так уж и сложно. Дело в том, что на протяжении жизни клетка накапливает мутации в своих генах, и эти мутации наследуются всеми клетками-потомками, каждая из которых, в свою очередь, вносит свой вклад в мутационный процесс. Чтобы восстановить родословную, достаточно всего-то полностью расшифровать геном каждой клетки и проследить за отдельными мутациями. К сожалению, для такой работы понадобится, по самым оптимистичным оценкам, тысячи лет. Все было бы гораздо быстрее и удобнее, если бы мутации не были рассеяны по всему геному, а накапливались в одном специально предназначенном для этого небольшом его участке. Кроме того, хорошо бы, чтобы они возникали там почаще и по возможности регулярно. Эти задачи и решила команда молекулярных биологов во главе с профессором Джорджем Черчем. Ученые назвали свой метод «генетическим штрих-кодом». Он основан на той самой технологии CRISPR, которая уже нашла множество революционных применений в биомедицине. В геном мыши — исследователи начали именно с грызунов — был вставлен этот самый «штрих-код». На самом деле это генетическая последовательность, кодирующая особую РНК. Авторы назвали ее home-guiding, то есть «ведущей домой». Каждый раз, когда в клетке появляется белок cas9 (компонент системы CRISPR), эта последовательность заставляет его разрезать саму себя, что приводит к возникновению мутации. Естественно, в разных клетках мутации разные. После этого ученым остается только взглянуть на все интересующие их «штрих-коды» и по рисунку мутаций в них восстановить историю о том, как из одной клетки возникали ткани, органы и их отдельные части. Чтобы продемонстрировать возможность нового метода, исследователи дали ответ на вопрос, давно мучивший эмбриологов. Мозг млекопитающего разделяется на правую и левую половину, а также на переднюю и заднюю часть. Какое разделение возникает при развитии организма раньше? Сравнив клеточные «штрих-коды», ученые без всяких сомнений ответили: сперва будущий мозг подразделяется на переднюю и заднюю части, и лишь затем делится вдоль. Мы привыкли к тому, как стремительно меняют жизнь электронные технологии. Вторжение биомедицинских технологий не так наглядно, хотя молекулярная дактилоскопия на наших глазах изменила криминалистику (и, как следствие, мир криминала), а иммунодиагностика и метод «полимеразной цепной реакции» позволяют за минуты ставить диагноз, который раньше требовал многих дней лабораторной работы. Есть все основания считать, что метод, разработанный биологами Гарварда, займет столь же заметное место в биологии и медицине будущих десятилетий.