В мире науки Фридман был умным, конкурентоспособным выскочкой, но пока он еще не сделал себе имени. Если бы он нашел неуловимое соединение, то все бы изменилось в мгновение, и именно это определило его выбор. Фридман говорит: «Я был амбициозен, хотел добиться успеха и знал, что клонирование ob позволит хорошо себя зарекомендовать. Более того, я был движим сильным любопытством по поводу собственно дефектного гена. Если присмотреться к животным с мутацией, то казалось невероятным, что один поврежденный ген мог приводить к тому, что мышь ела беспрерывно и весила в три раза больше нормы. Мышь ob была примером того, как молекула контролирует поведение. Совершенно очевидно, что каким бы ни был этот ген, он очень важен».
В 1986 году Фридман получил лабораторию и персонал в Рокфеллеровском университете и вступил в гонку. Если бы удалось выделить ген ob, то ученые смогли бы изучить, какой белок производит этот ген и какой эффект он оказывает на тело. Предприятие было связано с огромным риском. В прошлом, когда исследователи собирались идентифицировать какой-то ген, у них было преимущество в виде продукта этого гена — конкретного белка — и они пытались определить, какой именно ген создает этот белок. С такой задачей они справлялись, расшифровывая код белка, который в конечном итоге приводил к гену. В случае ob не имелось белка, с которого можно было начать. Гипотеза сводилась к тому, что белок, производимый ob, был тем самым упущенным звеном из опытов Коулмана. Команде Фридмана пришлось начать с поисков гена, многократного его клонирования и использования клонов для определения, какой именно белок данный ген производит. Затем нужно было разобраться, является ли этот белок тем самым веществом из мышиной крови, и в конечном итоге понять, как ген может производить дефектный белок, вызывающий ожирение. И уже первый шаг — поиск ob в море из десятков тысяч генов — выглядел пугающе.
Чтобы лучше понять, почему обнаружение одного гена такое сложное предприятие, мы должны осознать, из чего состоят гены — из ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты). Все базовые инструкции по созданию и функционированию человеческого тела закодированы в нашей ДНК. ДНК — огромная молекула в виде длинной двойной спирали, части которой соединены чем-то похожим на ступеньки лестницы. Каждая ступенька состоит из двух связанных единиц — оснований — и называется парой оснований. В человеческой ДНК более трех миллиардов пар оснований. Поскольку молекула очень велика, она изгибается, скручивается и складывается сама на себя словно клубок пряжи, образуя структуры, именуемые хромосомами. Всего существует сорок шесть хромосом, и они упорядочены в двадцать три пары. Каждую хромосому можно разделить на гены. Гены содержат коды ДНК каждого отдельного белка, и все эти белки в конечном итоге создают наши органы и ткани. Белок образует клеточные структуры и исполняет различные функции в теле. Хромосомы оценочно содержат двадцать тысяч генов, кодирующих равное количество белков. Один из способов представить хромосомы и гены — думать о них, как о книгах в библиотеке. ДНК — это библиотека, хромосомы — отдельные полки, а гены — книги, в каждой содержится инструкция, как кодировать белок с определенной функцией.
Не во всех клетках содержатся одинаковые белки. Клетки глаза не обязательно производят те же белки, как клетки мочевого пузыря, и это имеет смысл, поскольку у разных частей тела разные функции. Каждая из наших клеток несет в себе копию нашей ДНК, и различные гены «выражены» (в конечном итоге переведены в белки) различными клетками в зависимости от их роли. Как только ген для белка найден, ученые могут реплицировать (клонировать) этот ген и создать из него белок. Как только получено достаточное количество белка, его можно тестировать разными способами, чтобы понять его функции в теле.
Охота за геном ob в гигантском бассейне ДНК напоминала поиск крышечки от бутылки на дне Тихого океана. Ученые знали, что он существует, но никто не знал — где. Потратить годы карьеры, разыскивая этот ген, значило поставить на карту все: неудача привела бы к академическому забвению, но успех принес бы успех и славу. Чтобы все выглядело еще сложнее, черта ob оказалась рецессивной, а значит, перескакивала через поколения. Поэтому сужение области поиска хромосомы, где находился ген, становилось еще менее простым. Команда Фридмана при помощи его коллеги Рудольфа Лейбеля должна была пройти через несколько поколений нормальных и больных мышей, чтобы получить результат. Это требовало времени и настойчивости, работа оказалась не для малодушных.
Решительность Джеффри Фридмана воодушевила его коллег в начале проекта. Мышей начали скрещивать, по одной паре за раз, что позволяло исследователям наблюдать за чертами, которые наследовались вместе с ожирением. Черты, которые передаются от предков вместе, часто располагаются по соседству в человеческом геноме. Используя этот подход, можно было обнаружить то место, где прячется ob. Фридман и его коллеги вывели в конечном итоге 1600 мышей, постоянно анализируя различия в их ДНК. Он вспоминает: «Это было невероятно скучно, одни и те же операции повторялись. Интересным было только одно — процесс мог привести вас к ob».
Только эта стадия — простое скрещивание мышей и анализ их генов, чтобы подобраться к одному из них — потребовала почти восемь лет.
Все усложнилось тем, что маркеров и контрольных ДНК, которые использовал Фридман для поиска ob, оказалось недостаточно. Ему пришлось искать новые пути, чтобы сузить область поиска. Фридман и его коллеги слышали о технике под названием микропрепарирование, которую в то время использовали лишь несколько ученых в мире. Это способ аккуратного разрезания хромосомы с целью обнаружения гена: выращивают культуру клеток, размачиваются до распухания в соляном растворе, а затем их роняют на предметное стекло микроскопа с высоты в несколько футов[21]. От удара клетки разрываются, и хромосомы выливаются. Предметное стекло переворачивается и вставляется в микроскоп, так что исследователь может видеть хромосомы в свисающей капельке. Затем их можно отрезать с помощью миниатюрных инструментов, чтобы отделить интересные гены. Это точный и кропотливый процесс.
Фридман вспоминает: «Первые три года или около того у нас не было ничего, кроме энтузиазма по поводу того, что мы можем на самом деле заниматься чем-то подобным. Ранее похожие вещи выглядели невозможными. Когда я пошел учиться на медика, никто не знал, какие гены отвечают за кистозный фиброз или мускульную дистрофию. А теперь их клонировали. Идея поиска мутантного гена таким способом была самой воодушевляющей из всего, что можно вообразить. Затем с годами стало ясно, насколько много времени все это займет и как ненадежна подобная процедура». Естественно, в новой области тут же возникла конкуренция, и если бы кто-то другой преуспел, все усилия и затраты Фридмана пропали бы зря. Он говорит: «Я решил, что просто буду работать так напряженно, как только смогу. В таком случае даже если бы ничего у меня не вышло, я никогда не смог бы упрекнуть себя в том, что мог сделать больше».
Лейла по-прежнему набирала вес. Но настало для нее время покинуть больницу и вернуться домой. Все выглядело так, что остаток жизни она проведет в мучительном метании между агонией постоянного голода и стыдом чрезмерного ожирения, и, вероятнее всего, закончится это ранней смертью по причине того же ожирения.
Один из членов медицинской команды, доктор Шейла Мохаммед, клинический генетик, захотела испытать последнее средство. Она недавно слушала доклад доктора Стивена О’Райли, профессора метаболической медицины клиники Адденбрук в Кембридже, который успешно проследил истоки ожирения пациентки до дефектов в гене проконвертаза-1, отвечающем за выделение гормонов. Пациентка страдала от лишнего веса с двух лет, и никто не мог понять отчего, но О’Райли обнаружил, что генетическая мутация подавляла способность ее организма производить действенный инсулин.
О’Райли вспоминает: «Мы обнаружили, что у нее ненормально высокий уровень прогормонов, предшественников нормальных гормонов, в крови, но они не превращаются в обычные гормоны. Но мы предположили, что какой бы процесс не имел место, он наверняка связан и с ее ожирением. И это привело меня к мысли: „Господи, если у вас есть эндокринный дефект, приводящий к ожирению, значит, вес человеческого тела находится под биологическим контролем. И очень вероятно, что есть многие другие люди, страдающие от серьезного ожирения, у кого имеются дефекты в той же системе“. Это открыло мне глаза, и я изменил свое отношение к ожирению. Словно лампочка зажглась у меня в голове. Регуляция телесных запасов жира не сводится к волевому контролю или социальному давлению».
О’Райли быстро обзавелся репутацией эндокринолога, который по-новому смотрит на ожирение. Он также прославился отличными навыками в излечении таких заболеваний, с которыми более никто не мог справиться. Так что доктор Мохаммед попросила О’Райли посмотреть Лейлу и ее историю болезни.
Фридман продолжал двигаться вперед. Между 1986 и 1993 его команда сосредоточилась на том, чтобы сузить область, в которой может находиться ген ob. Несмотря на это, они все еще работали в диапазоне 2,2 миллионов пар оснований ДНК, и это было слишком много, чтобы просто выделить ob. Фридману приходилось искать новые подходы. Он использовал другой инструмент — помещение фрагмента ДНК в штамм дрожжей, искусственно созданный для переноски мышиного ДНК. Клетки таких дрожжей были хорошо описаны, их использование позволяло проводить дополнительные тесты и использовать метод послойной разрезки. Все вместе помогло сузить район поиска «всего» до 650 тысяч пар оснований. Месяцы шли. Фридман вспоминает: «Это было невероятно напряженное время. Мы были близки, но все еще не могли поймать его». Серьезная конкуренция со стороны других исследователей не облегчала ситуации. Фридман услышал, что лаборатории в Сиэтле, Бостоне и в Японии занимаются поиском ob и все надеются закончить работу Коулмана. А он слишком хорошо понимал, что если ты оказываешься в науке вторым, то никто тебя не наградит. Фридман всегда помнил о конкурентах, и работал, не щадя себя. Он вспоминает: «Я постоянно беспокоился, что мне позвонят и скажут, что некто обнаружил наш ген, после чего выразят соболезнования. Такое происходило не раз. Ситуация была рискованной, и это просто сводило меня с ума. Дошло до того, что каждый раз, когда мне без предупреждения звонил кто-то, связанный с мышиной генетикой, я гадал, не беспокоят ли меня только потому, что кто-то наткнулся на ob».