Карл Циммер - Она смеется, как мать [Могущество и причуды наследственности] [litres]

Ученый из Стэнфордского университета Леонард Херценберг решил создать такой анализ крови, который заменил бы амниоцентез. Он брал у беременных женщин кровь, в которой, как показал Десаи, содержалось некоторое количество клеток плода. Теперь Херценберг мог изучать их, не создавая риска для беременности.

Основная задача этого проекта состояла в том, чтобы найти способ быстро и аккуратно отделять клетки плода от материнских. Херценберг со своими учениками придумал, что можно наносить флуоресцентные метки на белки HLA, сидящие на поверхности клеток. Исследователи использовали метки, прицепляющиеся к HLA-белкам, унаследованным ребенком от отца и отсутствующим на клетках матери. Это гарантировало, что светиться будут только клетки ребенка.

В 1979 г. Херценберг с учениками показал, что их новый метод действительно можно использовать для выявления клеток плода в крови матери [868] Herzenberg et al. 1979. . Чтобы улучшить этот метод, ученица стэнфордского биолога Дайана Бьянки провела исследования в Университете Тафтса [869] См.: Bianchi 2007; Bianchi et al. 1996; Martin 2010. . В своей собственной лаборатории она придумала новый подход. Херценберг помечал множество различных типов клеток плода. Бьянки разработала метку, помечавшую только стволовые клетки, из которых образуются белые и красные кровяные тельца. У взрослых эти стволовые клетки спрятаны в костном мозге и никогда не попадают в кровоток. Любые стволовые клетки в крови женщины почти наверняка являются клетками плода.

Бьянки создала новый набор молекулярных меток, который успешно использовала для вылавливания стволовых клеток плода. Она радовалась своим достижениям, но только до тех пор, пока беременные женщины, которых она наблюдала, не начинали рожать.

У ряда рожениц исследовательница находила стволовые клетки с Y-хромосомами. Это было ожидаемо, если будущая мама была беременна мальчиком. Но некоторые из этих женщин родили девочек.

Еще более поразительными были результаты контрольного наблюдения, которое Бьянки провела над небеременными женщинами. У кое-кого из них тоже обнаружились клетки с Y-хромосомой. Бьянки выяснила, что все они когда-то родили сыновей.

Попытка Бьянки создать новый анализ крови полностью провалилась. Ей не удалось найти надежный способ выделить клетки плода именно от текущей беременности. Но она получила потрясающий утешительный приз – сделала открытие, что клетки плода внутри матери могут жить годами.

Бьянки решила продолжать изучение этих клеток на материале других матерей мальчиков. Она отобрала для своих исследований нескольких женщин, у которых никогда не было переливания крови или трансплантации органов. У шести из восьми таких женщин исследовательница обнаружила клетки плода с Y-хромосомой. Одна из них была мамой 27-летнего сына, а это значит, что его клетки сохранялись в теле матери более четверти века.

Когда Бьянки попыталась опубликовать статью о своих исследованиях, три журнала ее отклонили. Рецензенты возражали, что клеткам плода нет никакого смысла так долго сохраняться в чужом теле. Наконец, в 1996 г. журнал Proceedings of the National Academy of Sciences согласился опубликовать ее результаты. В статье Бьянки с коллегами было сказано: «Таким образом беременность может создать у женщины долговременный слабо выраженный химеризм».

Чтобы отличить эту форму химеризма от остальных, Бьянки придумала новый термин – «микрохимеризм». После выхода ее статьи и другие ученые подтвердили, что он наблюдается у большинства матерей. Проще всего это определяется с помощью Y-хромосомы. Но некоторые исследователи начали изучать у матерей и другие фрагменты ДНК детей. Они показали, что у всех беременных женщин на сроке 36 недель в кровотоке присутствуют клетки плода. После рождения их количество снижается, но примерно у половины матерей клетки плода сохраняются в крови на протяжении десятилетий после вынашивания ребенка [870] Forsberg et al. 2016. .

Подобные микрохимерические клетки плывут против течения наследственности, это передача наследственной информации в обратную сторону [871] Khosrotehrani and Bianchi 2005. . Другие формы химеризма тоже играют в разные игры с наследственностью. Очень часто клетки матери попадают в организм ее ребенка, где могут сохраняться и размножаться еще долгое время после ее смерти. По некоторым оценкам, 42 % детей получают клетки от своих матерей [872] Jeanty, Derderian, and Mackenzie 2014. .

Химеры даже создают ответвления от потока наследственности. Ученые Копенгагенского университета взяли образцы крови у 154 девочек 10–15 лет [873] Müller et al. 2016. . Исследователи искали в их крови клетки, несущие Y-хромосому. В 2016 г. они сообщили, что нашли такие клетки у 21 девочки, т. е. более чем у 13 %. Поскольку у них еще не было собственных сыновей, ученые пришли к выводу, что клетки с Y-хромосомой принадлежали их братьям, сохранились в их матерях после рождения сыновей и затем проникли в организмы дочерей, когда те находились еще на эмбриональной стадии развития. Возможно также, что то были клетки плода мужского пола, оставшиеся у их матерей после выкидыша или аборта.

Очень сложно оценить истинные масштабы микрохимеризма, потому что чужеродные клетки могут проникать в самые дальние закоулки человеческого тела. Если таких клеток нет в крови, это еще не значит, что они не прячутся в каком-нибудь органе, куда ученым трудно добраться. Лучший способ находить химеризм – вскрытие умерших.

В 2015 г. группа исследователей из Лейденского университета в Нидерландах именно так и поступила [874] Rijnink et al. 2015. . Они искали в голландских больницах образцы тканей женщин, которые на момент смерти были беременны мальчиками либо умерли в течение месяца после рождения сына. Исследователи нашли 26 таких женщин и взяли образцы тканей из их почек, печени, селезенки, легких, сердца и мозга. У некоторых из них клетки их сыновей были во всех органах. Из 17 исследованных сердец пять были химерными. Из 19 исследованных легких химерными оказались все. Клетки сыновей были и в пяти мозгах из пяти проверенных.

Вскрытие тел пожилых женщин показало, насколько долго клетки плода могут существовать в материнском организме. Ревматолог Центра Фреда Хатчинсона по исследованию рака Ли Нельсон совместно с коллегами исследовала останки 59 женщин, умерших в среднем в возрасте около 70 лет [875] Chan et al. 2012. . У 63 % женщин ученые обнаружили Y-хромосому в некоторых клетках мозга.

Клетки плода не просто мигрируют в тела своих матерей. Они идентифицируют ткани, которые их окружают, и развиваются в соответствующие типы клеток. В 2010 г. сингапурский биолог Джеральд Удольф совместно с коллегами доказал это с помощью генномодифицированной линии мышей [876] Zeng et al. 2010. . Ученые изменили Y-хромосомы у самцов так, что при добавлении определенных веществ они светились. Удольф и его сотрудники разводили мышей, а затем препарировали мозг матерей. Исследователи обнаружили, что клетки сыновей проникали к матерям в мозг, выпускали отростки и выделяли нейромедиаторы. Сыновья помогали матерям думать.