Синдром Паганини и другие правдивые истории о гениальности, записанные в нашем генетическом коде

Кин Сэм

Там оказалась филадельфийская хромосома. И не только она. Напомним, что этот кроссинговер имеет место между двумя чрезвычайно длинными интронами, 68 000 символов на одной хромосоме и 200 000 на другой (для сравнения: эта глава содержит чуть больше 30 000 символов). Плечи двух хромосом могли пересечься в одной из многих тысяч точек. Но в ДНК опухолей Маюми и Эмико хромосомы пересеклись в одной и той же точке, даже в одном и том же символе. И это не было случайным. Если не считать места размещения, рак Эмико был практически таким же, как и у матери.

Но кто кого заразил? Ученым раньше никогда не приходилось решать эту проблему. Даже случай с Мак-К. был противоречивым, потому что смертельные опухоли появились только после наступления беременности. Врачи подняли анализ крови, взятый у Эмико при рождении,

и определили, что рак там присутствовал уже тогда. Дальнейшие генетические тесты показали, что в нормальных (не опухолевых) клетках Эмико не было филадельфийской хромосомы. То есть девочка не унаследовала никаких предрасположенностей к этому раку – он появился в сороканедельный промежуток между зачатием и родами. Более того, нормальные клетки Эмико содержали, как и ожидалось, ДНК и от матери, и от отца. Но в клетках опухоли на ее щеке не было ДНК Хидео: только Маюми. Это бесспорно доказывало, что Маюми передала рак Эмико, а не наоборот.

Ученые могли торжествовать, но это чувство было приглушено. Как часто случается в медицинских исследованиях, самые интересные случаи возникают из самых ужасных страданий. Практически в каждом из предыдущих случаев, когда плод и мать заболевали раком одновременно, смерть обоих наступала быстро, обычно в течение года. Маюми уже умерла, и когда врачи прописали химиотерапию 11-месячной Эмико, они, безусловно, понимали, что шансов ничтожно мало.

Генетики, изучавшие этот случай, корпели над совсем иной проблемой. Распространение рака в этом случае по сути являлось трансплантацией клеток от одного человека к другому. Если бы Эмико трансплантировали орган больной матери или же пересадили материнские ткани на щеку, организм отверг бы их как чужеродные. Тем не менее рак неожиданно пустил корни, не вызвав срабатывания защитных систем плаценты или соответствующей реакции со стороны иммунной системы. Как? Ученые в итоге нашли ответ с помощью участка ДНК, далекого от филадельфийской хромосомы – в области под названием ГКГС.

* * *

Еще во времена Линнея биологи занимались увлекательным делом, стараясь перечислить все черты, которые делают млекопитающих млекопитающими. В соответствии с происхождением термина (от лат. mamma — грудь) начать следует с выкармливания детенышей. Грудное молоко не только служит младенцу пищей, но и внедряет в его организм десятки генов, в основном в кишечный тракт, но, возможно, и в такие места, как мозг. Мы ни в коем случае не хотим пугать будущих матерей, но, похоже, искусственное молоко, даже с таким же составом углеводов, жиров, белков, витаминов и прочих веществ, просто не может улучшить ДНК младенца подобным образом.

Другие важные черты млекопитающих – это волосы («прически» есть даже у китов и дельфинов), уникальное строение внутреннего уха и челюстей, а также наша странная привычка пережевывать пищу (к примеру, рептилии так не делают). Но на микроскопическом уровне единственное место, где можно проследить происхождение млекопитающих, это ГГКС, главный комплекс гистосовместимости. ГГКС есть практически у всех позвоночных – это набор генов, помогающих иммунной системе. Однако этот комплекс особенно важен именно для млекопитающих. Это один из наиболее богатых генами участков ДНК: около ста генов, упакованных на небольшом пространстве. И так же, как в случае с механизмами редактуры интронов и экзонов, мы обладаем более сложным ГГКС [50] , чем другие живые существа. Некоторые из этой сотни генов имеют более тысячи самых разных вариаций в человеческих организмах, обеспечивая практически неограниченное число комбинаций, которые могут наследоваться. ГГКС существенно различается даже у близких родственников, а между случайными людьми различия в этом наборе генов в сотни раз больше, чем между прочими участками ДНК. Ученые иногда говорят, что люди более чем на 99 % генетически идентичны. Однако ГГКС это никак не касается.

50

ГГКС человека часто называют ЧЛА (человеческий лейкоцитарный антиген). Но поскольку речь здесь идет о млекопитающих в целом, будем использовать общий термин.

У

белков ГГКС есть две основные задачи. Во-первых, некоторые из них собирают случайные молекулы изнутри клетки и помещают их на клеточную стенку в качестве своеобразного дисплея. Этот «дисплей» позволяет другим клеткам, в особенности иммунным клеткам-«палачам», получать информацию о том, что происходит внутри клетки. Если «палач» видит, что ГГКС собрал только нормальные молекулы, он не обращает внимания на клетку. Если же он видит нечто аномальное – фрагменты бактерий, раковые белки, другие признаки чего-то противо естественного – то может атаковать. Различие ГГКС млекопитающих в этом случае приходится весьма кстати, потому что за различными белками ГГКС закреплены обязанности предупреждать об опасностях. Соответственно, чем разнообразнее эти белки, тем с большим количеством опасностей организм может бороться. А самое главное – то, что, в отличие от других признаков, ГГКС-гены не мешают друг другу. Мендель первым определил доминантные признаки, случаи, когда одни версии генов «побеждают» остальные. В случае с ГГКС все гены работают независимо друг от друга, и ни один ген не скрывает другой. Они кооперируются; они кодоминируют.

Во-вторых (это предназначение можно назвать более философским), ГГКС позволяет нашим организмам разграничивать «свое» и «чужое». Монтируя белковые фрагменты, гены ГГКС вызывают появление крохотных пучков на поверхности каждой клетки. Поскольку живые существа имеют уникальную комбинацию генов ГГКС, каждый из этих пучков обладает уникальной компоновкой цветов и завитков. Все чужеродные элементы, попадающие в организм (к примеру, клетки животных или других людей), конечно, обладают набором генов ГГКС, которые образуют их собственные уникальные пучки. Наша иммунная система работает так аккуратно, что может отличить эти пучки от своих, и – даже если эти клетки не содержат никаких признаков заболеваний или паразитов – отправляет войска для истребления захватчиков.

Уничтожение чужаков – это, как правило, хорошо. Но подобная бдительность ГГКС имеет и побочный эффект: наши тела отвергают трансплантируемые органы, пока реципиенты не принимают наркотики для подавления иммунной системы. Порой и это не помогает. Пересадка органов от животных могла бы решить проблему хронической нехватки донорских органов во всем мире, но животные имеют столь аномальные (для нас) комплексы гистосовместимости, что человеческие тела незамедлительно их отвергают. Человеческий организм даже разрушает ткани и кровеносные сосуды вокруг пересаженных животных органов, подобно тому, как отступающие солдаты поджигают поля, чтобы врагу не осталось пропитания. Абсолютно парализовав иммунную систему, врачи добивались того, что больные могли прожить пару недель с сердцем или печенью обезьяны, но в итоге ГГКС всегда брали верх.

По тем же причинам ГГКС усложнил эволюцию млекопитающих. По логике самка млекопитающего должна атаковать плод внутри нее как чужеродное образование, так как половина ДНК, ГГКС и прочих компонентов организма ей не принадлежит. К счастью, плацента сглаживает этот конфликт, ограничивая доступ к плоду. Кровь попадает в плаценту, но не проникает непосредственно к плоду, потому что плацента пропускает только питательные вещества. В результате ребенок, подобный Эмико, должен оставаться совершенно независимым, невидимым для иммунных клеток Маюми, и эти клетки никогда не должны проникнуть в организм Эмико. Даже если бы некоторые из них преодолели плацентарную преграду, собственная иммунная система Эмико смогла бы опознать чужие элементы ГГКС и уничтожить их.

Но когда ученые тщательно исследовали ГГКС зараженных раком клеток крови Маюми, они обнаружили нечто, что могло бы вызвать восхищение своим умом, не будь оно столь зловещим. У человека ГГКС расположен в коротком плече шестой хромосомы. Специалисты обнаружили, что это плечо в раковых клетках Маюми было даже короче, чем нужно, так как из клеток был удален ГГКС. Какая-то неизвестная мутация просто стерла его из своих генов. Она оставила эти клетки функционально незаметными снаружи, так что ни плацента, ни иммунная система Эмико не смогли классифицировать или опознать их. Организм Эмико не имел возможности изучить эти клетки и доказать, что они чужеродные, а тем более зараженные раком.