Эллен Шелл - Голодный ген
Она сложилась в современном виде только через десять лет после того, как Лейбл и Фридман в 1986 г. приступили к поискам ob-гена. Начинали они, однако, не на пустом месте. Благодаря усилиям предшественников уже были обнаружены некоторые болезнетворные гены и даже определено их местоположение: группа ученых из Бостона выделила ген одного из типов мышечной дистрофии, а команда Нэнси Уэкслер из Колумбийского университета, с которой, кстати, сотрудничал Лейбл, вплотную подошла к открытию гена, ответственного за возникновение болезни Гентингтона (хореи Гентингтона), особо часто встречающейся среди жителей венесуэльского побережья.
Эти достижения вселяли известный оптимизм. Обнаружение ob-гена казалось вполне вероятным. Исследователи уже локализовали множество «маркеров» — последовательностей ДНК, которые могли указать дальнейший путь. Трудность заключалась в том, что все эти опознавательные точки были определены у людей, а не у грызунов. Лейблу и Фридману предстояло самим обнаружить маркеры у лабораторных животных посредством трудоемкого процесса — кроссбридинга (межродного скрещивания), выделить парные гены и понять, какие характерные физические признаки наследуются по принципу генетического сцепления. Следуя за Морганом и Стёртевантом, Лейбл и Фридман вознамерились начать с уже картографированных генов и надеялись, продвигаясь по хромосомам в обратном направлении, сделать хотя бы черновой набросок карты, чтобы определить месторасположение ob-гена и его двойника — db-гена.
Лейблу ценой немалых усилий удалось получить гранты от Университета Рокфеллера и кое-каких других организаций. На эти деньги к работе над проектом были привлечены двое молодых сотрудников — Стримсон С. Чуа, выпускник Колумбийского университета, обладатель двух докторских дипломов, по медицине и философии, и Натан Бахари, студент-медик из Корнеллского университета. Чуа имел опыт исследования генов коров, наследственного материала, близкого к человеческому, а вот молекулярные карты мышей были для него в новинку. Бахари радовал сообразительностью и энтузиазмом, но к изысканиям подобного толка и масштаба приступал впервые. «Мы продолжали пользоваться ценными советами Дуга Колемана, с которым я был в постоянном контакте, — вспоминает Лейбл, — но до многого каждому из нас приходилось добираться на ощупь».
За год команда Фридмана-Лейбла проследила ob- и db-гены у тысячи животных и значительно усовершенствовала их генетические карты, но потом сделалось ясно, что маркеров, указывающих направление, безнадежно мало. Требовалось как-то ускорить процесс. Многообещающе выглядел метод микропрепарирования — создания маркеров путем скрупулезного разъединения каждой хромосомы на несколько фрагментов. Всего лишь несколько человек на земном шаре могли справиться со столь сложной техникой, а в США — ни один. Поэтому в 1987 г. Натан Бахари, тогда уже аспирант, отправляется для овладения микропрепарированием в Лондон, в лабораторию биолога Стивена Брауна.
Здесь, в лондонской больнице Святой Марии, за несколько лет до того впервые в истории приступили к освоению этого новейшего метода. «Увлекательное было время! Перспектива позиционного клонирования явственно просматривалась почти повсеместно, его возможные результаты в экспериментах с мышами-мутантами волновали умы», — вспоминает Браун, ныне глава отделов генетики млекопитающих в Медицинском исследовательском центре и Центре генома мышей в Харуэлле, Великобритания.
Микропрепарирование, требующее чрезвычайно точного рассечения хромосом, необыкновенно тонкий и сложный процесс. Бахари подошел к делу основательно. Он собственноручно изготовил лабораторную посуду, набор безупречных игл и пипеток. Клетки мышей Натан выращивал на био-культуре, потом добавлял солевой раствор, чтобы они набухли. Набухший материал выпускался из пипетки на предметное стекло микроскопа с высоты 80-180 см. Упав, клетки от удара лопались и высвобождали хромосомы. Затем предметное стекло надо было перевернуть и поместить под окуляр: теперь при взгляде через микроскоп хорошо различались взвешенные в капельке жидкости хромосомы. Нетрадиционное — и, прямо скажем, ненадежное — положение предметного стекла давало Бахари возможность добраться до них крошечным скальпелем.
Ежедневно проделывая виртуозные манипуляции, Натан четыре месяца провел в лаборатории Брауна, сыром и мрачноватом помещении, находившемся прямо над Паддингтонской линией метрополитена. «Каждый раз, когда слышался грохот поезда, приходилось хватать все, что может упасть, — иначе оно и впрямь упало бы и было бы утеряно», — вспоминает Бахари. Нередко за считанные минуты насмарку шли усилия нескольких дней. Не имея достаточно средств, чтобы снять комнату в отеле, Натан спал на раскладушке в лекционном зале, а душ принимал в больничном бассейне. Постоянно царивший в лаборатории сумрак угнетал, но не лишал энтузиазма: Бахари двигался по пути, который доступен немногим, и понимал это.
«Натан стал настоящим мастером микропрепаривания, это было сродни искусству, — говорит Лейбл. — И надо отдать ему должное: он победил».
Через несколько месяцев после возвращения в Университет Рокфеллера Бахари применил освоенную технику для создания молекулярных клонов, которые были нанесены на генетические карты гибридов, полученных при скрещивании ob- и db-мышей. У этой помеси расстояние между соседними ДНК оказалось еще меньше, чем у родителей. В серии статей, опубликованных в начале 1990-х гг., группа Лейбла-Фридмана изложила предварительные результаты идентификации ob-гена.
Охватившее участников каждодневной изнурительной работы воодушевление омрачалось усугубляющейся нервозностью, и по мере того как росла вероятность успешного клонирования ob-гена, напряженность в лаборатории перерождалась во взаимную враждебность. Всегда далекий от мягкости и деликатности Фридман то и дело устраивал разносы коллегам, порой несправедливые. Первым проект покинул Стримсон, за ним — Дон Сейгел, аспирант, пришедший в группу позже других, следом — один из лаборантов. «Усилиями Джеффа у нас царил не сегодняшний день молекулярной биологии, а настоящий „Апокалипсис сегодня“», — до сих пор не может успокоиться Сейгел, ныне преподающий в Медицинском колледже Альберта Эйнштейна. Любопытно заметить, что любимое прозаическое произведение Фридмана — роман «Сердце тьмы»,[24] легший в основу упомянутого мрачного кинофильма Фрэнсиса Копполы.
Фридману казалось, будто Лейбл и научный руководитель последнего, Джулс Хирш, пытаются играть главенствующую роль, отодвигая его, Джеффа, на второй план. Подозрительность росла, и в конце концов Фридман заявил, что Лейбл фактически отстраняет его от проекта, не допуская в лабораторию, где клонируется ob-ген. «Действительно, я имел определенный вес в научных кругах, которые занимаются исследованиями в области ожирения; и именно поэтому мы смогли получить субсидию от Ассоциации национальных институтов здоровья. Но обвинять меня в попытке выдвинуться на первое место и сделать себе рекламу за счет других участников работы было куда как несправедливо», — делится воспоминаниями Лейбл. Как старший, он чувствовал себя особенно ответственным за судьбу проекта и в начале 1993 г. решил положить конец конфликту, отказавшись от повседневного участия в проекте, но сохранив тесные контакты с лабораторией, которая по-прежнему нуждалась в его советах.
К моменту ухода Лейбла группа проработала уже шесть лет и сузила пространство поисков ob-гена до расстояния между двумя маркерами на хромосоме, отсеяв сотни тысяч других возможных предположений. Цель приближалась, но все еще оставалась неуловимой. Примерно за семь месяцев до описываемых событий, в мае 1992 г., Фридман пригласил на работу только что получившую степень доктора философии И-ин Чзан из Медицинской школы Нью-Йоркского университета. Она приехала в Университет Рокфеллера с двухмесячным первенцем, но была готова немедленно включиться в дело.
«Кое-кто считал, что я сошла с ума, собравшись применить позиционное клонирование для обнаружения гена, — говорит И-ин. — Подобные технологии обычно приводили к полному фиаско. Однако сама идея была вполне здравой, и я считала, что у нас есть неплохие шансы».
Для клонирования потенциальной ob-области в наиболее доступном для манипуляций участке ДНК Чзан применяла ту же технику, что и Дон Сейгел — дрожжевую искусственную хромосому (ДИХ). Ее коллега Рикардо Проэнца предложил еще один путь, названный им «отделением экзона». Экзоны — это участки гена, в которых закодирована информация о специфическом белке. Отделяя их от интронов, таких сведений не несущих, Проэнца сократил количество генов-кандидатов на ob примерно до двухсот. Затем Чзан и Фридман сузили область поиска до четырех, лежавших в пределах той зоны ДНК, где, по их ожиданиям, должен был бы располагаться ob-ген.
