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

принимать звонки от журналистов, и предложили Саре тоже в этом поучаствовать. Важно было самим объяснить журналистам смысл нашего исследования, не дожидаясь, пока кто-нибудь его исказит или раздует сенсацию.

Поездка на поезде и большая часть времени в Париже прошли в телефонных разговорах с журналистами. Никто из нас не ожидал такого внимания.

Журналистам свойственно спрашивать одно и то же. Ради чего все это? Мы отвечали, что можно использовать эмбрионоподобные структуры, чтобы понять основные процессы создания организма, включая и то, как клетки переговариваются друг с другом. Построив ETS-эмбрионы из генетически модифицированных стволовых клеток и пользуясь специальными ингибиторами, мы могли выявить сигнальные пути, укрепляющие партнерство между клетками, которое имеет существенное значение для развития с момента имплантации до образования зародышевых листков. Поскольку ETS-эмбрионы попроще настоящих, их физические, клеточные и молекулярные механизмы, лежащие в основе переговоров между эмбриональными и внеэмбриональными стволовыми клетками в процессе эмбрионального роста и морфогенеза, легче поддаются анализу. Когда нужно послушать онтогенетические истории, эти структуры — отличные рассказчики. Но не идеальные. Им не хватает одного типа клеток, поэтому их рассказ не полон.

Наш следующий шаг был очевидным. Нам надо было расширить исследования и построить мышиные эмбрионы из трех типов клеток, как в природе. Это придало бы им завершенность, а может, и силу для перехода на следующие стадии развития. Они определенно были бы лучшей моделью для понимания принципов эмбриогенеза.

Искусство XEN

Построенные из двух типов клеток ETS-эмбрионы никогда не поведают всю историю эмбриогенеза целиком, потому что естественные эмбрионы зависят от третьего клеточного типа — клеток примитивной энтодермы, посылающей сигналы для эмбрионального развития и позже формирующей желточный мешок. Они образуют специализированную переднюю сигнальную структуру, AVE, о которой мы уже упоминали и которая считается ответственной за нарушение симметрии эмбриона для установки передне-задней оси. Но можно ли в роли примитивной энтодермы использовать стволовые XEN-клетки?

Я считала, что клеткам надо не только позволять самоорганизовываться, но и направлять их на этом пути или, по крайней мере, помогать. И так как у нас уже были эмбриональные структуры, эквивалентные постимплантационным эмбрионам, нам могли пригодиться структуры, которые сделаны на более ранней стадии развития — стадии бластоцисты.

В тот период члены моей команды то приходили, то уходили. Альма-матер Берны так впечатлилась ее экспериментами с эмбриональными моделями, что позволила ей остаться в Кембридже подольше, Сара защитила докторскую диссертацию и перешла в Wellcome Trust, а из Торонтского университета, что в Канаде, к нам присоединился Джанлука Амадей для проведения своих постдокторских исследований. Но Джан был не особо знаком с ранними мышиными эмбрионами. Потенциальная польза от их изучения предстала в моем воображении так ярко, что я позвонила лучшему из известных мне экспериментальных эмбриологов, Каролине Пиотровска-Нитше, и попросила ее прилететь из Эморийского университета в Атланте, чтобы присоединиться к нашей команде. Она согласилась.

Из-за своих обязательств Каролина могла остаться с нами только на две недели. Мне кажется, если бы она побыла подольше, мы бы прямо тогда и создали синтетическую бластоцисту, поскольку были на правильном пути. Я даже подумывала над тем, чтобы самой продолжить нашу работу. Однако мне не сильно хотелось, ведь в этом случае я не смогла бы видеться с семьей и друзьями до окончания экспериментов. И тогда удача улыбнулась мне снова.

Мне оказали честь, предложив должность директора Института молекулярной генетики Макса Планка в Берлине. Я много думала над этим предложением и, разумеется, не раз ездила в Берлин. Во время одного из таких визитов я прочитала лекцию о создании эмбрионоподобных структур. Среди слушателей была Эллен На из Берлинского медицинского университета «Шарите». Она экспериментировала с эмбриоидными телами и попросила меня взглянуть на созданные ею структуры. Хотя было неясно, сколько типов клеток входило в их состав, структуры выглядели многообещающе, и Эллен жаждала объединить наши усилия. Сотрудничество является важной составляющей нашей деятельности и причиной моей сильной любви к науке, поэтому я пригласила Эллен поработать с нами. Она могла приехать к нам лишь на пару недель. Но этого оказалось достаточно. Именно тогда Джан и Эллен смогли создать первые структуры из всех трех клеточных линий.

Результат был таким потрясающим, что мы решили это отпраздновать, собравшись вместе с Джаном и Эллен в выходные в лаборатории, ведь это был последний день нашей совместной работы с Эллен.

Но вскоре выяснилось, что рецепт эмбрионов из трех типов клеток плохо воспроизводим. Сегодня он работал, завтра нет. Мы учредили «Клуб любителей синтетических эмбрионов» и на его заседаниях диагностировали неисправности метода, чтобы сделать его более надежным. Мы решили во что бы то ни стало продолжать эксперименты. К тому времени Берна вернулась в нашу команду из Турции.

Берна и Джан трудились с полной отдачей каждый день, а я поощряла других сотрудников лаборатории помогать им. Быть может, самую важную роль сыграл Энди Кокс, мой постдок и управляющий лабораторией. Он был не только одаренным эмбриологом, но и очень творческим человеком. Когда нам пришлось переехать из Института Гёрдона в Кембридж, он помог обставить нашу новую лабораторию (и помогает обставить еще одну, пока я пишу эти строки). Энди отлично работал в команде, сосредоточиваясь на пользе для науки и всех людей, а не просто для того, чтобы присвоить себе успех. Когда какой-то проект или сотрудник лаборатории испытывал трудности при проведении экспериментов, я обычно просила Энди помочь. И он всегда соглашался. Благодаря Джану, Берне и Энди у нас наконец-то сформировался костяк команды, работающей над моделью эмбрионов из трех типов клеток.

К ноябрю 2017 года ежедневный мозговой штурм по поводу поиска лучших путей продвижения стал для нас привычным. Пока Джан, Берна и Энди занимались своими экспериментами, я искала другие подходы и новых ученых, чтобы дополнить наши усилия. К нам присоединились Тьерри Воэти его постдок Лия Чаппелл из Центра Сенгера, а также Ран Ван и Найхэ Цзин из Шанхая, чтобы проанализировать паттерны экспрессии генов в наших эмбрионоподобных структурах.

Несмотря на то что развитие этих структур выглядело высокоорганизованным, при объединении клеток мы по-прежнему полагались на случайные столкновения. Только теперь Берна, Джан и Энди к ЭС- и ТС-клеткам добавляли XEN-клетки. Они смешивали все три типа клеток и «подвешивали» их в питательной среде пирамидальной емкости, чтобы помочь им встретиться друг с другом. Каждый день они заботливо подкармливали этот клеточный коктейль питательными веществами.

Установив верную концентрацию клеток путем многочисленных проб и ошибок, мы наконец-то получили нечто похожее на эмбрион. Наблюдение под микроскопом за развитием этих структур напоминало просмотр блестящего документального