Прежде чем мы становимся сами собой, прежде чем у нас появляется мозг, наши клетки уже активно работают: делятся, дифференцируются, образуют «кирпичики», которые затем складываются в целостный организм. Но оказалось, что они не только опережают нас самих, но и переживают нас. Некоторые клетки сохраняют активность дни и даже недели после того, как организм умер.
Все началось с исследований генетика Александра Пожиткова. В 2009 году он взялся изучать РНК рыбок данио-рерио после их смерти. Эмбрионы этих тропических рыб прозрачные и идеально подходят для наблюдения, поэтому их содержат во многих лабораториях. Пожитков поместил рыбок в ледяную воду, что привело к их смерти, а затем вернул в аквариум с привычной для них температурой воды – 27,7 ℃.
В течение следующих четырех дней он доставал по несколько рыбок из аквариума, замораживал их в жидком азоте и изучал их матричную РНК (мРНК). Эти нитевидные молекулы участвуют в синтезе белков. Каждая нить мРНК – копия какого-то участка ДНК. Затем Пожитков исследовал также мРНК мышей.
Вместе с биохимиком Питером Ноублом (Peter Noble) ученый проанализировал активность мРНК после смерти и обнаружил удивительный факт. И у рыб, и у мышей синтез белков пошел на спад, как и ожидалось. Однако, судя по количеству мРНК, процесс транскрипции (перенос генетической информации с ДНК на РНК) усилился примерно в одном проценте генов. Некоторые гены продолжали работу даже через четыре дня после смерти организма.
Другие ученые исследовали образцы человеческих тканей и обнаружили сотни генов, которые сохраняют активность после смерти. Например, через 4 часа увеличилась экспрессия (то есть преобразования наследственной информации в РНК или белок) гена EGR3, стимулирующего рост. Активность других генов колеблется, в том числе CXCL2. Он кодирует белок, который дает сигнал лейкоцитам отправиться к месту воспаления при инфекции.
По словам руководителя исследования Педро Феррейры (Pedro Ferreira), это не просто результат того, что транскрипция различных генов завершается с разной скоростью. Какой-то процесс активно регулирует посмертную экспрессию генов.
После смерти организма первыми погибают самые важные, наиболее энергоемкие клетки – нейроны. Но периферические клетки продолжают делать свое дело в течение еще нескольких дней или даже недель – в зависимости от температуры и степени разложения тела. Исследователям удалось добыть живые клеточные культуры из козьих ушей через 41 день после смерти животных. Они находились в соединительной ткани. Этим клеткам не нужно много энергии, и они прожили 41 день в обычном холодильнике.
На клеточном уровне смерть организма не имеет значения.
Пока неизвестно, чем именно обусловлена посмертная экспрессия генов. Ведь после смерти в клетки перестают поступать кислород и питательные вещества. Новое исследование Ноубла и Пожиткова может пролить свет на этот вопрос.
Используя оригинальные данные рыбок и мышей, Ноубл обнаружил, что мРНК, активная после смерти, отличается от другой мРНК в клетках. Около 99% РНК-транскриптов в клетках быстро разрушается после смерти организма. В 1%, что остался, присутствуют определенные последовательности нуклеотидов, которые связываются с молекулами, регулирующими мРНК после транскрипции. Вероятно, это и поддерживает посмертную активность генов.
Ученые считают, что этот механизм – часть клеточной реакции на случай, когда организм может восстановиться после серьезной травмы. Возможно, клетки в предсмертной агонии пытаются «открыть все клапаны», чтобы определенные гены могли экспрессироваться. Например, гены, которые отвечают за воспаление.
Почему это важно
Понимание механизмов посмертной активности генов повлияет на пересадку органов, генетические исследования и криминалистику. Например, Педро Феррейра с коллегами удалось точно определить время смерти организма, опираясь только на посмертные изменения экспрессии генов. Это может быть полезным при расследовании убийств.
Однако в этом опыте ученые знали, что исследуемые ткани принадлежали донорам без патологий и хранились в идеальных условиях. В реальной жизни на транскрипцию РНК может повлиять множество факторов: от заболеваний организма до температуры окружающей среды и времени, прошедшего от забора образцов. Пока этот метод исследований не готов для использования в судопроизводстве.
Ноубл и Пожитков считают, что эти открытия также понадобятся при пересадке органов.
Органы доноров некоторое время находятся вне тела. Возможно, РНК у них начинает посылать такие же сигналы, как и в случае смерти. По словам Пожиткова, это может сказываться на здоровье пациентов, которым пересадили новый орган. У них повышенный уровень заболеваемости раком по сравнению с общей численностью населения. Возможно, дело не в лекарствах, подавляющих иммунитет, которые им приходится принимать, а в посмертных процессах в пересаженном органе. Пока нет достоверных данных, но исследователи рассматривают возможность хранить органы для пересадки не в холоде, а на искусственном жизнеобеспечении.
Ваше мнение