Ученый уже начал мечтать о возможных областях медицинского применения этого таинственного материала. В течение опьяняющего первого периода после своего открытия (с 1987 по 1990 г.) он выяснял, до каких пределов простираются эти возможности. Он перешел от аорты, крупной артерии, к крупным венам. Затем он обнаружил, что этот материал работает и при трансплантации его в небольшие вены. Наконец Бадилак опробовал свою методику на совсем другом компоненте организма: он вырезал собаке часть ахиллесова сухожилия и покрыл место разреза подслизистой основой, полученной из свиного кишечника.
Нормальная реакция организма любого млекопитающего на существенные повреждения — нарастить на этом месте рубцовую ткань, а не прибегать к более длительному процессу регенерации утраченного. По-видимому, этот вариант явно давал животным эволюционные преимущества: организм быстро удавалось «запечатать», изолируя рану от попадания смертельных инфекций. Опасные бактерии не могли попасть внутрь, и раненому удавалось выжить. Отчасти благодаря этому уцелел и наш биологический вид. Но у псов Бадилака не возникало никаких мощных шрамов на ахиллесовых сухожилиях, а значит, они были избавлены от постоянной хромоты. Вместо этого у них полностью отрастало сухожилие. Заново.
Чтобы по-настоящему разобраться в причинах загадочной регенеративной силы, которую таит в себе ВКМ, Вадилаку требовалось спуститься на клеточный уровень и понаблюдать, как отдельные компоненты ткани взаимодействуют друг с другом в реальном времени. Но когда он стал применять весь биохимический арсенал к анализу структуры ВКМ, ему показалось, что изучать тут почти нечего.
Уже тогда было известно, что внеклеточный матрикс — своего рода клей, который скрепляет ткань, или скорее клеточный скелет, на котором могут располагаться и действовать реальные машины наших биологических процессов — наши нервы, кости, мышцы. Этот каркас состоит из ряда наиболее гигантских белков организма — таких строительных блоков, как коллаген, ламинин и фибронектин. Все они сплетены воедино в сложную, неуязвимую с виду паутину, образующую своего рода подпорки, строительные леса. Почти никто не предполагал, что ВКМ — нечто большее.
Но в эту матрицу вплетен еще один класс природных белков — так называемые факторы роста. Эти белки способны стимулировать рост клеток, поэтому они показались Бадилаку многообещающими. Используя электронную микроскопию и биохимические методы, Бадилак и его коман да несколько лет анализировали их и выпускали статьи, где характеризовали некоторые из этих белков. Кроме того, они выяснили, что печень, мочевой пузырь, сердце и пищевод тоже относятся к потенциальным источникам материалов, выстроенных на основе ВКМ. И они провели эксперименты, в ходе которых обнаружили еще одну важную особенность ВКМ. Когда Бадилак добавлял к некоторым известным видам бактерий, специально выращенным в чашке Петри, различные фрагменты матрицы, бактерии прекращали расти и размножаться. Складывалось впечатление, что таинственный материал, изучаемый Бадилаком, не только способен подавлять естественную иммунную реакцию организма, но и обладает собственными актибактериальными свойствами, которые делают такую реакцию ненужной.
Однако, несмотря на все эти достижения, Бадилак с готовностью признаётся, что истинный механизм целительной силы ВКМ по-прежнему ускользал от него, когда в 1996 г. он участвовал в серии встреч с представителями одной частной компании, которая выкупила у его университета право на рыночное продвижение этого материала, и с чиновниками FDA. На этих встречах обсуждалась возможность предварительного тестирования этих биологических подпорок на человеке. Несмотря на всю неоднозначность результатов опытов, Бадилак и его спонсоры все-таки сумели добиться одобрения FDA, так сказать, косвенным путем: их продукт походил на другие материалы, применение которых организация уже разрешила в качестве «строительных лесов» или «штопки» для человеческих ран, хотя эти материалы, как предполагалось, не обладают никакими регенеративными преимуществами.
После того как FDA разрешило такое тестирование материала, хирурги в самых разных регионах США впервые начали использовать его при работе с пациентами-людьми. Именно тогда Бадилак прозрел второй раз — опять же, благодаря счастливому стечению обстоятельств, которое он никогда не сумел бы устроить намеренно.
В 1999 г. Бадилак приехал в Лос-Анджелес, чтобы встретиться с одним из этих хирургов — Джоном Ирамурой. Этот специалист вживил ВКМ в плечо одному из своих пациентов, а спустя восемь недель тот снова попал к нему — для операции, никак не связанной с предыдущей проблемой. Удачное совпадение позволило врачам взять пробу ткани из области плеча, где проводилась первая операция, и на сравнительно раннем этапе узнать, что там происходит. Биопсия показала, что «строительные леса», введенные в плечо, исчезли — как и ожидалось. Однако их ждал сюрприз: на месте операции шел весьма активный процесс, и в эту область собиралось ненормально огромное число разнородных клеток.
Поначалу Бадилак пришел в недоумение. Он знал, что сама по себе матрица не может вызывать всю эту активность, ведь она уже давно расщепилась. Потом он осознал, что дело тут в продуктах ее расщепления — возможно, какие-то молекулы с самого начала были связаны с этим каркасом и только ждали случая, чтобы освободиться. Бадилак начал изучать литературу в поисках ответов.
Скоро он обнаружил, что уникальный феномен ВКМ, вероятно, во многом можно объяснить присутствием компонентов, именуемых криптопептидами. Исследователи, работающие в других областях, уже успели выяснить, что эти пептидные фрагменты являются составными частями более крупных «материнских» молекул, и показать, что такие фрагменты могут высвобождаться и активизироваться при распаде материнской молекулы. Уже было известно, что эти криптопептиды обладают мощным антибактериальным действием и целым рядом важных сигнальных свойств и что в некоторых отношениях они довольно похожи на гормоны мышечного роста, о которых рассказывалось в предыдущей главе.
«Раньше почти все рассматривали внеклеточный матрикс просто как структурный каркас, как подпорку, которая позволяет вам стоять, поддерживает вашу тяжесть и скрепляет разные части тела вместе, — говорит Бадилак. — Но сегодня мы знаем, что на самом деле всё, можно сказать, наоборот. Главная функция структурных молекул вроде коллагена — содержать набор сигнальных белков и служить кладезем информации».
Вернувшись к микроскопу, Бадилак стал наблюдать, как армии крошечных клеток собираются на месте расщепления ВКМ: очевидно, их сзывают сюда определенные комбинации этих сигнальных пептидов. По своему количеству и характеристикам новоприбывшие не походили на клетки мышц, нервов или крови: они казались чем-то совершенно иным, совершенно необычным. Это были странно гладкие и округлые клетки. Бадилак понял, что подбирается к разгадке тайны.
В этих клетках он увидел нечто знакомое.
* * *
В апреле 1960 г., воскресным утром, молодой канадский ученый Эрнест Маккаллох ехал на своем потрепанном «додже» по улицам Торонто: ему хотелось заглянуть в свою лабораторию (в Онкологическом институте Онтарио), чтобы проверить, как там его мыши.
Маккаллох, специализировавшийся на изучении лейкемии, еще в начале 50-х пристально следил за серией весьма интригующих экспериментов, благодаря которым ученые впервые предположили, что новая методика под названием «пересадка костного мозга» обладает чудодейственной целительной силой.
Изучая разрушительное воздействие ядерного оружия, специалисты к тому времени уже выяснили, что одно из основных последствий влияния радиации на человеческий организм — это, судя по всему, подрыв его естественной способности возобновлять запасы клеток крови. А это серьезнейшая проблема, поскольку скорость обновления этих клеток — одна из самых высоких среди всех типов клеток нашего тела: каждая клетка крови живет всего 120 дней. Работа красных кровяных телец (эритроцитов) состоит в том, чтобы переносить кислород, распределяя его по всей нашей сосудистой системе: задача колоссальная. В нашей кровеносной системе 25 трлн одних только эритроцитов, а значит, для обеспечения бесперебойного снабжения тканей и органов кислородом нам необходимо каждую секунду возмещать утрату 2–3 млн таких клеток.
Между тем другие типы клеток крови — тромбоциты, заживляющие раны, и лейкоциты (белые кровяные тельца), борющиеся с инфекциями, — обычно живут не больше одного дня.
Без вмешательства ученых, которые помогли бы пополнить запас утраченных клеток крови, организм лабораторных мышей, подвергнутых действию радиации, быстро теряет способность доставлять кислород тканям и органам тела, а также свертывать кровь в ранах, и животные погибают. Однако исследователи обнаружили: если заменить поврежденный костный мозг облученных мышей костным мозгом их здоровых собратьев, такие животные, похоже, волшебным образом выздоравливают. Казалось, эти клетки костного мозга становятся неотъемлемой частью процесса регенерации клеток крови.
Предприимчивые исследователи вскоре осознали, что в этом открытии таится возможность разработки методик лечения онкологических заболеваний. Если подвергнуть мышь со специально выращенными злокачественными опухолями воздействию достаточно мощной радиации, это облучение уничтожит и новообразования, и здоровые клетки костного мозга животного. Затем остается лишь заменить поврежденные клетки костного мозга здоровыми — методом трансплантации.
Хотя в то судьбоносное воскресенье уже было известно, что некоторые специалисты успешно продемонстрировали действенность этой методики, она еще считалась новинкой, и в связи с ней оставалось много вопросов, на которые пока не удавалось найти ответ. Каковы конкретные механизмы происходящих процессов? Почему именно костный мозг играет в них такую важную роль? Каковы темпы гибели клеток, подвергнутых облучению различной интенсивности? И какое количество ткани костного мозга необходимо пересадить животному, чтобы его спасти?