Карл Циммер - Она смеется, как мать [Могущество и причуды наследственности] [litres]

Очень важно, в какой момент развития происходит событие. Одна и та же мутация может дать разные типы мозаицизма в зависимости от того, когда она возникла. Болезнь Стерджа – Вебера вызывает множество разрушительных изменений в голове. Она способна запустить интенсивное разрастание кровеносных сосудов, которые с опасной силой будут давить на мозг. В зависимости от того, куда именно направлено давление сосудов, могут возникать эпилептические припадки, паралич одной стороны тела или же умственная отсталость. Если кровеносные сосуды давят на глаза, есть вероятность развития глаукомы. При болезни Стерджа – Вебера также возникает крупное розовое пятно на большей части лица. Оно выглядит как увеличенное «винное».

Сходство этих розовых отметин с «винными пятнами» оказалось настолько сильным, что некоторые ученые заинтересовались, не связаны ли эти заболевания. В 2013 г. Джонатан Певзнер из Института Кеннеди – Кригера возглавил исследование, чтобы прояснить этот вопрос [830] См.: Freed, Stevens, and Pevsner 2014; Shirley et al. 2013. . Ученые взяли у трех человек с болезнью Стерджа – Вебера образцы пигментированной кожи, а также непигментированной кожи и крови. Певзнер с коллегами выделил из этих тканей ДНК и провел полногеномное секвенирование. Исследователи обнаружили, что у всех пациентов пигментированная кожа содержит одну и ту же мутацию в одном и том же гене gnaq . Затем они проверили еще 26 человек с болезнью Стерджа – Вебера и выяснили, что у 23 в клетках измененной кожи была та же мутация.

Найдя генетическую причину болезни Стерджа – Вебера, Певзнер переключил внимание на «винные пятна». Когда он с коллегами исследовал эти пятна у 13 человек, у 12 из них обнаружилась та же мутация в гене gnaq . Это означает, что оба заболевания являются следствиями одной и той же мутации, но принимают разные формы в зависимости от того, когда она случилась. Болезнь Стерджа – Вебера возникает, если мутация произошла на ранних этапах развития. Делясь, мутантные клетки могут давать начало клеткам кожи, кровеносных сосудов или других тканей. Если мутация в гене gnaq происходит на более поздних этапах, она затрагивает только клетки кожи, вызывая лишь «винные пятна». Какое именно разовьется заболевание, зависит исключительно от времени возникновения мутации.

При таких заболеваниях, как «винные пятна» и синдром Протея, мозаицизм проявляется на поверхности тела и потому заметен. Недавно ученые занялись поисками скрытого, невидимого мозаицизма. Аннапурна Подури, детский невролог из Гарвардского университета, работала с гемимегалэнцефалией – одним из заболеваний мозга [831] Flores-Sarnat et al. 2003. . При этой болезни одно из его полушарий очень сильно раздувается, что приводит к тяжелым припадкам. Тот факт, что страдает только половина мозга, позволил предполагать здесь проявление мозаицизма.

Как ни привлекательна была эта идея, проверить ее оказалось сложно. Подури с коллегами не удалось бы обойтись анализом крови или исследованием кусочка кожи у больных гемимегалэнцефалией. Мозаичная мутация могла прятаться исключительно в мозге.

Подури и ее коллеги знали, что при лечении гемимегалэнцефалии иногда делают хирургические операции. Хирурги либо удаляют часть разросшегося полушария, либо извлекают его целиком. Ученым удалось получить и исследовать ткань мозга восьми человек [832] Poduri et al. 2013, 2012. . В некоторых клетках первого же проанализированного ими образца обнаружилось много лишней ДНК. Оказалось, что в них была дупликация длинного плеча хромосомы 1 [833] D’Gama et al. 2015. . В других клетках того же пациента хромосома 1 оставалась нормальной. Когда исследователи рассмотрели образец, полученный от другого пациента, они снова обнаружили дупликацию той же области в хромосоме 1.

Там находится весьма интересный ген akt3 . Подури с коллегами нашла среди проведенных ранее исследований те, в которых было показано, что утрата гена akt3 иногда приводит к развитию у младенцев аномально маленького мозга. Ученые предположили, что дополнительная копия гена может повлиять противоположным образом. Подури с коллегами выделила ген akt3 из тканей мозга еще шести человек с гемимегалэнцефалией. У одного из них оказалась мутация в этом гене, но только примерно в трети клеток мозга.

Гемимегалэнцефалия начинается, вероятно, на ранних этапах развития эмбриона, когда нейроны мигрируют вдоль направляющих клеток, чтобы сформировать мозг. На своем пути нейроны делятся, и мутации возникают в гене akt3 или, возможно, в некоторых других, которые влияют на него. Когда в других нейронах деление прекращается, мутантные продолжают делиться. Однако их размножение не приводит к стремительному росту опухоли. Вместо этого лишние нейроны расползаются по всему полушарию, устраиваясь среди здоровых клеток. Хотя они составляют лишь небольшую часть от общего числа нейронов, им каким-то образом удается вызывать повреждение всего полушария.