Голодный ген

Несколько лет Лейбл продолжал опыты, оттачивал свое исследовательское мастерство. Реальность была такова: ни он, ни Колеман, ни кто-либо другой на всем белом свете не мог ответить на вопрос, что же представляет собой фактор насыщения, не говоря уже о том, чем он продуцируется. Существует некий сигнал. Неспособность принять таковой или его отсутствие вызывают у ob- и db-мышей неконтролируемое поглощение пищи — вот и все. Рабочая гипотеза предполагала, что организм мыши с мутацией в ob-гене не способен нормально вырабатывать белок, сигнализирующий о насыщении, а организм db-грызунов такой белок производит, но по каким-то причинам не способен воспринимать поступающий от него сигнал. Ученые сошлись во мнении, что лучший способ обнаружить ob-белок — сосредоточиться на изучении продуцирующего его ob-гена, мутации, которая впервые навела Колемана на мысль о наличии фактора насыщения, не дававшую ему покоя.

«Мне представлялось, что единственный способ выбраться из затягивающей феноменологической трясины, в которую превратилась проблема ожирения, — рассказывает Лейбл, — это опереться на специфический механизм, контролирующий массу тела. Другими словами, клонировать ob-ген, основываясь на его локализации в геноме».

Тем временем Джефф Фридман овладевал новейшими методами молекулярной биологии, усердно трудясь в небольшом закутке прекрасно оборудованной лаборатории Дарнелла. К своим тридцати с небольшим Джеффри стал ассистентом профессора и вел холостяцкое существование в общежитии Университета Рокфеллера. Весной 1986 г. Лейбл, по его словам, обратился к Фридману с предложением клонировать ob-ген. Джеффу помнится иначе: ему кажется, что он сам пришел к Лейблу с этой идеей сразу после того, как разработал собственную уникальную стратегию клонирования ob-гена и начал планировать ее реализацию. Годы затуманивают память. Кто знает, удастся ли когда-нибудь разрешить возникшее противоречие к взаимному удовольствию? Но несомненно, сотрудничество не было случайным: Лейбл понимал физиологию ожирения на клеточном уровне, Фридман владел тонкими инструментами молекулярной биологии.

Оба знали, что играют ва-банк. Либо они получат ob-ген и славу, либо — ничего. Для Лейбла, адъюнкт-профессора, неудача была бы чревата карьерными неприятностями. Более молодой и еще не защитившийся Фридман, стоявший на первых ступеньках иерархической научной лестницы, мог потерять куда больше. Для него речь шла о профессиональном крахе. «Он вполне осознавал, что, если затея лопнет, на диссертации можно ставить крест, — рассказывает брат Джеффа Скотт. — Мало кто стал бы так рисковать. Я бы, например, никогда».

Локализация гена в геноме млекопитающих — задача вообще непростая, а при полном отсутствии знаний о продуцируемом им белке ее решение труднопредставимо. Уж скорее можно было надеяться, что письмо с адресом: «США, моему дяде-отшельнику» дойдет до получателя. Прежде чем даже думать о клонировании гена, необходимо определить его основное местоположение, то есть отыскать хотя бы приблизительный участок ДНК, на котором ген находится. Для этого нужна карта.

Генетические карты, как и любые другие, создаются путем обозначения объектов относительно друг друга. Скажем, нанося на карту Париж, картографы позиционируют его в пространстве, учитывая существование Лиона, Южной Нормандии, Атлантического побережья и прочих географических объектов Франции. Точно так же карты генетические основываются на положении генов относительно друг друга в хромосоме.

Само существование генетических карт стало возможным благодаря размножающимся половым путем биологическим видам, каждое поколение которых передает генетический материал следующему поколению в виде точных копий. Грегор Мендель полагал, что каждый ген наследуется самостоятельно, независимо от других, но был прав только отчасти. Нередко гены передаются и в виде сцепленных цепочек ДНК.

Судьбоносный для науки принцип генетического сцепления сформулировали в начале XX столетия Томас Хант Морган, «отец американской генетики», и его блестящий девятнадцатилетний ученик Алфред Генри Стёртевант. Экспериментируя с дрозофилами, они обнаружили, что некоторые признаки передаются в неизменяемых сочетаниях. Близлежащие на хромосоме гены с большой степенью вероятности перейдут от родителей к потомкам вместе, в паре: те же, которые расположены в отдалении друг от друга или вообще на разных хромосомах, наследуются, как и предполагал Мендель, поодиночке. Морган выделил признаки, передающиеся совместно, и рассчитал вероятность такого же их наследования в дальнейшем, а Стёртевант на основе этого открытия создал первую генетическую карту. На ней были отслежены связи между формой крыла, цветом глаз и окраской тела дрозофил — признаками, переходящими от поколения к поколению, как правило, сцепленно. Маленькие мушки оказались хорошо работающей моделью: как выяснилось, принцип генетического сцепления распространяется и на мышей, и на людей, и на все другие живые существа. Труд Стёртеванта стал основой для будущих генетических картографов, поставивших своей целью создание полной карты человеческого генома.

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.