Приключения в Австралии
За год до этой судьбоносной прогулки меня пригласили прочитать пленарную лекцию на конференции в Хантер-Вэлли, Австралия, это знаменитый винодельческий регион, расположенный в двух часах езды к северу от Сиднея. Вместе со мной в качестве почетного гостя был еще один практик клеточного искусства, Петер Фридль из Университета Неймегена в Нидерландах, по совместительству — доктор медицинских наук в Онкологическом центре имени М. Д. Андерсона в Хьюстоне, изучающий рост и вторжение опухолевых клеток и создающий ошеломляюще подробные визуализации.
Увлекательное путешествие пришлось на время школьных каникул, поэтому я взяла с собой Саймона. Мы летели через Гонконг и задержались там на один день в гостях у главы администрации Лян Чжэньина, отца Чжэньина-младшего, одного из моих лучших бывших аспирантов. Мы провели целый день в качестве специальных гостей Чжэньина-старшего и его супруги, которые отнеслись к нам со всей добротой. К превеликому удовольствию Саймона, у них жила великолепная собака породы хаски, с которой можно было поиграть. На следующее утро мы вылетели в Сидней, где Саймону предстояло впервые увидеть кенгуру.
Вступительное слово к моей лекции прочитал мой коллега по изучению эмбриологии мышей, биолог Патрик Тэм, что было огромной честью для меня, ведь я была поклонницей его научных работ. После конференции я, Саймон, Патрик и его жена Элизабет отправились на прогулку по побережью Сиднея, на которой Патрик рассказал мне о своем сотрудничестве с Найхэ Цзином из Шанхайских институтов биологических наук, изобретателем метода лазерного рассечения эмбрионов, позволяющего наблюдать паттерны экспрессии генов. Мне повезло вдвойне, потому что вскоре после моего возвращения в Кембридж Найхэ приехал туда с визитом, и я смогла пообщаться с ним лично. Мы договорились вместе заниматься изучением паттернов экспрессии генов моих эмбрионоподобных структур. О вкладе команды Найхэ я расскажу в следующей главе. Осознав, что на добросовестное выполнение этой задачи понадобится целый год, я начала сомневаться, стоит ли вообще тратить столько времени на то, чтобы удовлетворить (или нет, кто знает) запросы рецензентов Nature.
К тому моменту Сара и Берна успели собрать еще больше информации, и мы решили представить наши результаты в Science — журнал, с которым я была не так хорошо знакома. Это оказалось правильным решением. Как всегда, рецензенты попросили провести больше исследований, но в этот раз задание было выполнимо, хотя нам и пришлось трудиться все рождественские праздники 2016 года, дабы закончить рукопись до начала нового семестра. Дэвид пришел на помощь и сделался соавтором статьи, поэтому в то Рождество мы смогли провести вместе больше времени. Чтобы поднять всем настроение, я зажгла ароматические свечи с запахом свежей сосны и амбры. Это было роскошно. Журнал Science принял нашу статью. Ура!
Выбор названия немаловажен (как показал горький опыт с флуоресцентными гранулами), поэтому мы долго обсуждали, как назвать наши эмбрионоподобные модели. Нам хотелось подобрать что-нибудь особенное, поскольку они поведали нам изумительную историю о том, как эмбрионоподобные структуры собирают самих себя из стволовых клеток. Однако последнее слово было не за нами.
Редактору Science не понравился термин «синтетические» эмбрионоподобные структуры. Эта новость настигла меня во время школьных каникул, когда я отдыхала на лыжном курорте с семьей и друзьями, и я воспользовалась ситуацией, чтобы всем вместе придумать альтернативное название. Мы сошлись на варианте «ETs», навеянном научно-фантастическим фильмом Стивена Спилберга «Е. Т. the Extra-Terrestrial» («Инопланетянин»), Он повествует о госте из другого мира, и именно такими представлялись нам первые эмбрионоподобные структуры, самостоятельно собравшиеся из стволовых клеток. Только в нашем случае буквы Е и Т означали не extra (вне) и terrestrial (земной), a embryonic (эмбриональный) и trophoblast (трофобластный), то есть ЭС- и ГС-клетки, лежащие в основе этих структур.
(window.adrunTag = window.adrunTag || []).push({v: 1, el: 'adrun-4-390', c: 4, b: 390})
В итоге в апреле 2017 года в журнале Science вышла статья под названием «Сборка эмбриональных и внеомбриональных стволовых клеток как имитация эмбриогенеза in vitro» [14]. Сегодня они известны как ETS-эмбрионы и являются упрощенной моделью, позволяющей заглянуть внутрь мышиного (а когда-нибудь и человеческого) развития без использования настоящих эмбрионов.
Первые ETS-эмбрионы
После одобрения статья всегда публикуется с задержкой, и порой это происходит совсем не вовремя. Когда статья об ETS-эмбрионах вышла на страницах Science, я мчалась на поезде в Париж на специализированное совещание по морфогенезу. Туда были приглашены многие мои друзья, поэтому я не хотела ничего отменять. Мы предупредили пресс-службу Кембриджского университета, что сможем 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.
