127. Нобелевские лягушки ждали премию полвека
История открытия, которое еще в 1962 году сделал оксфордский аспирант. Лишь теперь его работа получила право называться родоначальницей целой области медицины; области, которая сулит нам выращивание новых органов на запчасти, победу над многими болезнями и создание армий киборгов
текст: Илья Колмановский
фото: University of Cambridge
Этого звонка он ждал 50 лет. В понедельник сэр Джон Гёрдон пришел в лабораторию как обычно, рано утром. Ему нравится разбирать переписку до того, как начнут приходить его коллеги, сотрудники института при Кембриджском университете, который еще при жизни назван его именем - Институт Гёрдона.
Голос в телефонной трубке сообщил, что Гёрдону дали Нобелевскую премию по медицине - за научную работу, которую он сделал еще аспирантом и опубликовал ровно 50 лет назад, на нее ссылались сотни исследователей. За эти годы Джон Гёрдон не раз становился жертвой таких розыгрышей. Но в этот раз шведский акцент был настоящий.
Ровно полвека спустя его аспирантская работа получила право называться родоначальницей целой области медицины; области, которая сулит выращивание новых органов на запчасти, победу над многими болезнями и создание армий киборгов.
«Сама по себе идея эксперимента невероятно стара: пересадить ядро из клетки одной лягушки в яйцеклетку другой», - сказал Джон Гёрдон в интервью GEO. Уже в XIX веке люди понимали, что именно в ядре содержатся «наследственные задатки»: какие-то молекулы, которые передаются в череде поколений и несут наследственную информацию - благодаря которой у лягушки родятся лягушата, а не, например, жабята. Чтобы доказать это, баварский прозектор Август Рёбер еще в 1886 году пересаживал шприцем лягушачьи ядра в жабьи яйцеклетки - надеясь вырастить эмбрионов, и увидеть как из жабьих яиц растут лягушки. «Но его иголки были слишком грубыми - и ничего не получалось», - продолжает сэр Гёрдон.
Лишь в 1952 году двое американцев, Роберт Бриггс и Томас Кинг, успешно пересадили ядро из яйцеклетки одной лягушки в яйцеклетку к другой. В результате выросли нормальные головастики. Это была научная сенсация - первое клонированное животное в истории человечества.
Но что происходит после того, как яйцеклетка оплодотворена и начинает делиться? Через несколько десятков делений - это уже целый комок клеток, потом - некое подобие червяка, и в итоге - головастик, состоящий из миллиардов разных клеток: и клеток кожи, и нейронов, и клеток мышц. Но ведь деление, при котором происходит удвоение ДНК, должно давать клетки с одинаковыми генами. Как же получается, что у головастика столько разных клеток? И сможем ли мы когда-нибудь превращать клетки человека в эмбриональные клетки и обратно, выращивая сколько угодно нейронов или клеток сердечной мышцы, чтобы латать сердце после инфаркта?
Было очевидно: нужно пересадить ядро из «взрослых» клеток (например, выстилки кишечника - они крупные и удобные для таких целей) в яйцеклетку - и посмотреть, что будет. Если получится нормальный головастик, значит гены не меняются при делении, а в разных клетках просто работают разные участки генома. 219 экспериментов Бриггса и Кинга на американской леопардовой лягушке ничего не дали, и с 1955 года догмой стала мысль: при делении гены теряются или необратимо инактивируются. И только при образовании яйцеклеток гены остаются неповрежденными, и так передаются потомству.
Когда в оксфордской аспирантуре эмбриолог Майкл Фишберг предложил своему молодому аспиранту Джону Гёрдону провести такие же эксперименты на другом объекте, африканской шпорцевой лягушке, он не собирался опровергать работу маститых американцев. Просто шпорцевая лягушка размножается в любое время года, а леопардовая - лишь раз в году; она очень быстро растет, и к этому моменту у генетиков уже было много пород этой лягушки с разными мутациями. На ней можно было посмотреть, что именно «ломается» в генах при превращении клеток в выстилку кишечника. Гёрдон взял ядро из выстилки кишечника у лягушки-мутанта, и попытался подсадить его в яйцеклетку нормальной лягушки.
Новичкам везёт. Первая удача - это выбор объекта. Вторая: идея облучать икру ультрафиолетом. «Излучение не только убило родное ядро яйцеклетки; оно еще и растворило прочную эластичную оболочку клетки, и тонкая игла легко прошла внутрь, неся в себе мутантное ядро», - вспоминает Джон Гёрдон.
У него получилось то, что не получалось до этого ни у кого: из икры начали развиваться головастики. Джон Гёрдон не увидел, как его подопытные поплыли и превратились в лягушек: шеф отправил его в США - поучиться новым генетическим методам. Но ему было не интересно, и через год он вернулся.
Тем временем его лягушки выросли и размножились сами. В руках у никому не известного аспиранта оказался ключ к новой огромной области знания: все взрослые лягушки были мутантами. Это доказывало, что во всех клетках взрослого организма генетическая информация сохраняется в неизменном виде - и что правильная среда может заставить ядро снова работать для создания всего организма, всех видов клеток.
В 1962 году Джон Гёрдон решился опубликовать свои данные. И столкнулся с крайне скептической реакцией научного сообщества: он опровергал ставших классиками Бриггса и Кинга. Но больших ученых отличает упрямство. Еще десять лет, бесчисленные повторения экспериментов - и мнение научной элиты повернулось в пользу Гёрдона. Он стал классиком, получил рыцарское звание - и возглавил институт своего имени в Кембридже. То есть вел себя, как нобелевский лауреат - вот только премию ему было давать не за что.
Вся эта история не стоила бы и выеденного лягушачьего яйца, если бы не имела прямого отношения к млекопитающим, человеку и медицине. «Сколько времени пройдет, пока мы не клонируем млекопитающее?» - спросили Джон Гёрдона в конце 1960-х годов, когда он прославился своими опытами на шпорцевой лягушке. «Ну, скажем лет 40?». Он был прав: млекопитающие никак не сдавались. «Я до сих пор не понимаю почему, но коллеги не хотели повторить мой эксперимент на мышах; биологи упорно пересаживали ядро в уже оплодотворенную яйцеклетку. Когда же взяли неоплодотворенное - всё получилось», - говорит теперь Гёрдон.
Получилось, правда, не совсем всё. В 1996 году на свет божий действительно появилась клонированная овечка Долли; но пересаживание ядра у млекопитающих всякий раз давало неполноценных животных: больных и недолго живущих. В 2003-м корейский генетик Хванг Ву Сук заявил, что смог пересадить ядра клеток человеческой кожи в клетки человеческих эмбрионов, и те будто успешно делились и жили в чашке Петри... Но оказалось, что ученый подделал свои данные.
Оставалось еще три года до момента, когда бывший хирург Синья Яманака из Киото научится возвращать ядро мышиной клетки в девственное, эмбриональное состояние. Японский ученый использует совершенно новые, особые методы. Лишь тогда дело дойдет и до человеческих клеток, и до возможности попробовать эти методы в медицинских целях. А значит, появится и причина дать везучему аспиранту Джону Гёрдону Нобелевскую премию по медицине - полвека спустя. Ему, и родившемуся в год его знаменитой публикации (1962) Синья Яманака - такой дугой вытянулась история стволовых клеток, из двадцатого века в двадцать первый.
Именно это и произошло в понедельник, 8 октября.
http://www.geo.ru/nauka/nobelevskie-lyagushki-zhdali-premiyu-polveka?page=1#article-body
Источник
текст: Илья Колмановский
фото: University of Cambridge
Этого звонка он ждал 50 лет. В понедельник сэр Джон Гёрдон пришел в лабораторию как обычно, рано утром. Ему нравится разбирать переписку до того, как начнут приходить его коллеги, сотрудники института при Кембриджском университете, который еще при жизни назван его именем - Институт Гёрдона.
Голос в телефонной трубке сообщил, что Гёрдону дали Нобелевскую премию по медицине - за научную работу, которую он сделал еще аспирантом и опубликовал ровно 50 лет назад, на нее ссылались сотни исследователей. За эти годы Джон Гёрдон не раз становился жертвой таких розыгрышей. Но в этот раз шведский акцент был настоящий.
Ровно полвека спустя его аспирантская работа получила право называться родоначальницей целой области медицины; области, которая сулит выращивание новых органов на запчасти, победу над многими болезнями и создание армий киборгов.
«Сама по себе идея эксперимента невероятно стара: пересадить ядро из клетки одной лягушки в яйцеклетку другой», - сказал Джон Гёрдон в интервью GEO. Уже в XIX веке люди понимали, что именно в ядре содержатся «наследственные задатки»: какие-то молекулы, которые передаются в череде поколений и несут наследственную информацию - благодаря которой у лягушки родятся лягушата, а не, например, жабята. Чтобы доказать это, баварский прозектор Август Рёбер еще в 1886 году пересаживал шприцем лягушачьи ядра в жабьи яйцеклетки - надеясь вырастить эмбрионов, и увидеть как из жабьих яиц растут лягушки. «Но его иголки были слишком грубыми - и ничего не получалось», - продолжает сэр Гёрдон.
Лишь в 1952 году двое американцев, Роберт Бриггс и Томас Кинг, успешно пересадили ядро из яйцеклетки одной лягушки в яйцеклетку к другой. В результате выросли нормальные головастики. Это была научная сенсация - первое клонированное животное в истории человечества.
Но что происходит после того, как яйцеклетка оплодотворена и начинает делиться? Через несколько десятков делений - это уже целый комок клеток, потом - некое подобие червяка, и в итоге - головастик, состоящий из миллиардов разных клеток: и клеток кожи, и нейронов, и клеток мышц. Но ведь деление, при котором происходит удвоение ДНК, должно давать клетки с одинаковыми генами. Как же получается, что у головастика столько разных клеток? И сможем ли мы когда-нибудь превращать клетки человека в эмбриональные клетки и обратно, выращивая сколько угодно нейронов или клеток сердечной мышцы, чтобы латать сердце после инфаркта?
Было очевидно: нужно пересадить ядро из «взрослых» клеток (например, выстилки кишечника - они крупные и удобные для таких целей) в яйцеклетку - и посмотреть, что будет. Если получится нормальный головастик, значит гены не меняются при делении, а в разных клетках просто работают разные участки генома. 219 экспериментов Бриггса и Кинга на американской леопардовой лягушке ничего не дали, и с 1955 года догмой стала мысль: при делении гены теряются или необратимо инактивируются. И только при образовании яйцеклеток гены остаются неповрежденными, и так передаются потомству.
Когда в оксфордской аспирантуре эмбриолог Майкл Фишберг предложил своему молодому аспиранту Джону Гёрдону провести такие же эксперименты на другом объекте, африканской шпорцевой лягушке, он не собирался опровергать работу маститых американцев. Просто шпорцевая лягушка размножается в любое время года, а леопардовая - лишь раз в году; она очень быстро растет, и к этому моменту у генетиков уже было много пород этой лягушки с разными мутациями. На ней можно было посмотреть, что именно «ломается» в генах при превращении клеток в выстилку кишечника. Гёрдон взял ядро из выстилки кишечника у лягушки-мутанта, и попытался подсадить его в яйцеклетку нормальной лягушки.
Новичкам везёт. Первая удача - это выбор объекта. Вторая: идея облучать икру ультрафиолетом. «Излучение не только убило родное ядро яйцеклетки; оно еще и растворило прочную эластичную оболочку клетки, и тонкая игла легко прошла внутрь, неся в себе мутантное ядро», - вспоминает Джон Гёрдон.
У него получилось то, что не получалось до этого ни у кого: из икры начали развиваться головастики. Джон Гёрдон не увидел, как его подопытные поплыли и превратились в лягушек: шеф отправил его в США - поучиться новым генетическим методам. Но ему было не интересно, и через год он вернулся.
Тем временем его лягушки выросли и размножились сами. В руках у никому не известного аспиранта оказался ключ к новой огромной области знания: все взрослые лягушки были мутантами. Это доказывало, что во всех клетках взрослого организма генетическая информация сохраняется в неизменном виде - и что правильная среда может заставить ядро снова работать для создания всего организма, всех видов клеток.
В 1962 году Джон Гёрдон решился опубликовать свои данные. И столкнулся с крайне скептической реакцией научного сообщества: он опровергал ставших классиками Бриггса и Кинга. Но больших ученых отличает упрямство. Еще десять лет, бесчисленные повторения экспериментов - и мнение научной элиты повернулось в пользу Гёрдона. Он стал классиком, получил рыцарское звание - и возглавил институт своего имени в Кембридже. То есть вел себя, как нобелевский лауреат - вот только премию ему было давать не за что.
Вся эта история не стоила бы и выеденного лягушачьего яйца, если бы не имела прямого отношения к млекопитающим, человеку и медицине. «Сколько времени пройдет, пока мы не клонируем млекопитающее?» - спросили Джон Гёрдона в конце 1960-х годов, когда он прославился своими опытами на шпорцевой лягушке. «Ну, скажем лет 40?». Он был прав: млекопитающие никак не сдавались. «Я до сих пор не понимаю почему, но коллеги не хотели повторить мой эксперимент на мышах; биологи упорно пересаживали ядро в уже оплодотворенную яйцеклетку. Когда же взяли неоплодотворенное - всё получилось», - говорит теперь Гёрдон.
Получилось, правда, не совсем всё. В 1996 году на свет божий действительно появилась клонированная овечка Долли; но пересаживание ядра у млекопитающих всякий раз давало неполноценных животных: больных и недолго живущих. В 2003-м корейский генетик Хванг Ву Сук заявил, что смог пересадить ядра клеток человеческой кожи в клетки человеческих эмбрионов, и те будто успешно делились и жили в чашке Петри... Но оказалось, что ученый подделал свои данные.
Оставалось еще три года до момента, когда бывший хирург Синья Яманака из Киото научится возвращать ядро мышиной клетки в девственное, эмбриональное состояние. Японский ученый использует совершенно новые, особые методы. Лишь тогда дело дойдет и до человеческих клеток, и до возможности попробовать эти методы в медицинских целях. А значит, появится и причина дать везучему аспиранту Джону Гёрдону Нобелевскую премию по медицине - полвека спустя. Ему, и родившемуся в год его знаменитой публикации (1962) Синья Яманака - такой дугой вытянулась история стволовых клеток, из двадцатого века в двадцать первый.
Именно это и произошло в понедельник, 8 октября.
http://www.geo.ru/nauka/nobelevskie-lyagushki-zhdali-premiyu-polveka?page=1#article-body
Источник