Десять величайших открытий в истории медицины
Побеседовав с Яном Витковским, автором статьи о Карреле [92], и Ральфом Бьюкабомом [93], посещавшим лабораторию Карреля и изучавшим культуру куриного сердца, мы пришли к выводу, что препараты Карреля не состояли из бессмертных клеток, а оставались живыми и росли благодаря тому, что в культуру регулярно добавляли новые клетки ткани куриного сердца. Знал ли об этом сам Каррель, сегодня выяснить невозможно.
Несмотря ни на что, Каррель все-таки сделал важное дело — работая с препаратами куриного сердца, он вернул из забвения открытый Гаррисоном метод выращивания культур тканей и год за годом способствовал его популяризации.
Завершив работу в Рокфеллеровском институте, Каррель вернулся во Францию. Там он поддерживал очень тесные связи с вишистским правительством, и смерть в 1944 году избавила его от возможных судебных преследований по политическим мотивам.
Поистине великим достижением Алексиса Карреля стал придуманный им способ сшивания концов рассеченной артерии. Что же касается его вклада в культивирование тканей, он был, мягко выражаясь, незначительным, а самое неприятное заключалось в том, что Каррелю удалось ввести в заблуждение целое поколение ученых, врачей и всех, кто занимался выращиванием тканевых культур. Вредоносный миф о Карреле закончил свое существование в 1959 году, когда молодой биолог Леонард Хейфлик, только что получивший докторскую степень, начал выращивать человеческие клетки.
В то время считалось, что лишь ткани эмбриона и плода могут быть относительно свободными от вирусов. В этом присутствовала большая доля правды, и Хейфлик решил получить здоровые клетки из эмбриональных тканей, полученных в ходе легальных абортов. Ткани ему поставляли из Швеции [94]. Клетки поступали нерегулярно, и Хейфлик незамедлительно приступал к их культивированию и субкультивированию. Вскоре, однако, он обнаружил, что делить полученные ткани можно только примерно пятьдесят раз, после чего клетки начинали умирать. Ключевым моментом его открытия стал тот факт, что умирали клетки, полученные восемь-десять месяцев назад. Клетки, полученные месяц, три месяца или шесть месяцев назад, продолжали бурно расти, при этом росли они в той же питательной среде, в той же посуде, под наблюдением тех же техников, что и более старые клетки. Соответственно единственным отличающимся фактором, фактором, приводившим к гибели клеток, был их возраст. Из этого Хейфлик заключил, что соматические, обычные человеческие клетки не бессмертны. После многочисленных дополнительных исследований, проведенных Хейфликом и другими учеными [95], была установлена грустная истина: человеческие клетки размножаться бесконечно не могут.
Ответственность, по меньшей мере косвенную, за появление одной из самых неприятных и известных во всем мире субстанций, загрязняющих клетки, мешающей не только тем, кто работает с культурами тканей, но и тем, кто пытается разработать новые антивирусные вакцины, несут Джордж Джей и его жена Маргарет, работавшие в Университете Джона Хопкинса.
Катастрофа началась 9 февраля 1951 года [96]. В тот день супруги Джей взяли кусочек опухолевой ткани из шейки матки тридцатиоднолетней чернокожей американки Генриетты Лакс. Гинеколог, взявший образец ткани, сообщил, что макроскопически опухоль не похожа на обычную раковую опухоль шейки матки. Ткань была красной, а не бледной, и через нее проходили крупные кровеносные сосуды. Однако всемирно известный патологоанатом из Университета Джона Хопкинса заявил, что речь идет о типичном раке шейки матки, опухоли эпителиального происхождения. Но даже самые великие порой ошибаются, и более поздние исследования показали, что миссис Лакс страдала раком, развившимся не в эпителиальной, а в гландулярной, железистой, ткани. Генриетте Лакс эта ошибка стоила жизни. Вместо общепринятой в таких случаях радикальной операции ее подвергли лучевой терапии, к которой именно этот вид рака нечувствителен. Болезнь прогрессировала, и через восемь месяцев женщина умерла.
В отличие от других эксплантов, ее клетки (впоследствии их назвали клетками HeLa) росли как на дрожжах. Они оказались настолько живучими, что выживали даже при пересылке в любую точку света. Почтовые отправления, в которых содержались клетки HeLa, получили название «хелаграммы». Образцы посылались всем специалистам по биологии и медицины, работавшим в США; им нравилось работать с так быстро и хорошо растущими клетками. На первый взгляд клетки HeLa казались отличным объектом для экспериментов.
Однако в 1961 году специалист по культуре тканей из Нью-Джерси обнаружил, что достаточно вынуть пробку из пробирки или пролить каплю жидкости из пипетки, чтобы в воздухе появились частицы, содержащие клетки HeLa. Когда эти частицы попадали в открытые чашки Петри, содержавшие другие живые культуры, они начинали расти настолько стремительно, что за три недели «заглушали» все прочие клетки.
В 1966 году генетик Стенли Гартлер открыл фермент, присутствующий только в клетках чернокожих, и, разумеется, этот фермент был обнаружен и в клетках HeLa. Когда он был найден, по меньшей мере в восемнадцати предположительно чистых клеточных линиях, полученных от представителей европейской расы и хранившихся в новом клеточном банке в Вашингтоне, стало ясно, что клетки в этих восемнадцати клеточных линиях на самом деле были клетками HeLa. Их неправильно классифицировали как клетки опухолей печени, крови и других частей тела; однако, по сути дела, все они происходили из шейки матки Генриетты Лакс! [97]
Вскоре Гартлер выступил с докладом о своем открытии на конференции членов Ассоциации по изучению культур тканей. Исследователи, работавшие с этими восемнадцатью клеточными линиями, пришли в ярость, потому что, если утверждения Гартлера соответствовали действительности, это означало, что годы их работы пропали зря. Новость вызвала такой шок, что какое-то время никто не хотел сотрудничать с Гартлером. Его утверждения называли «дикими и наглыми». Однако Ассоциация по изучению культур тканей все же создала две независимые группы исследователей для оценки всех клеточных линий в национальном банке. Двадцать четыре из тридцати четырех изученных линий оказались клетками HeLa! Гартлер не ошибся [98].
Исследования Гартлера не положили конец всей этой путанице и противоречиям. Загрязнение предположительно чистых тканевых культур клетками HeLa наблюдал также и У. А. Нельсон-Рис, уроженец Кубы, в молодости эмигрировавший в США. Впоследствии он участвовал в программе генетических исследований в Калифорнийском университете в Беркли. В 1960 году, после получения докторской степени Нельсон-Рис перешел в лабораторию, созданную Национальным институтом рака в Окленде (Калифорния). Лаборатория предназначалась для сбора новых культур тканей в рамках специальной программы по исследованиям в области онкологии. В 1970 году Нельсон-Рис стал директором этой лаборатории.
Нельсон-Рис был большим перфекционистом. В его лаборатории соблюдалась стерильность, сделавшая бы честь лучшим операционным мира. Все эксперименты с клетками проводились чрезвычайно тщательно. Нельсон-Рис нанял ассистента, который значительно повысил способность лаборатории идентифицировать клетки с помощью методики, известной сегодня под названием дифференциального окрашивания хромосом [99]. Кроме того, в лаборатории велось постоянное наблюдение за гендерными (половыми) различиями путем выявления X- и Y-хромосом.
Помимо масштабной борьбы с раком, президент Никсон гордился развитием разрядки в отношениях с Советским Союзом, выражавшейся, в частности, в том, что советские ученые посылали в США свои клеточные культуры. Эти культуры были переданы Нельсону-Рису, и тот установил, что русские клеточные культуры на самом деле представляли собой клетки HeLa. Они происходили из загрязненных образцов клеточных культур, присланных ранее в СССР из США. Бюрократы из Госдепартамента хотели сохранить эти выводы в тайне, опасаясь, что они могут отрицательно сказаться на политике разрядки напряженности. Но советские ученые приехали в США, где Нельсон-Рис, верный своему стремлению к совершенству, раскрыл им правду. Русские вовсе не расстроились, напротив, они с удовольствием пригласили его посетить Советский Союз. Тем не менее все журналы, куда Нельсон-Рис направил статью с описанием полученных результатов, отвергли ее, так как боялись возможных политических последствий.