Хромосома 18 Исцеление

В начале третьего тысячелетия перед нами впервые от­крылась возможность стать редакторами текста, записан­ного в геноме. Геном перестал казаться священным, а стал чем-то вроде электронного документа на дискете. Мы мо­жем кое-что вырезать и кое-что добавить, переставить аб­зацы и изменить порядок слов. В этой главе мы обсудим, как это можно сделать и надо ли это делать. Странно, но лишь только в наших руках оказались инструменты для ре­дактирования генома, мы остановились в замешательстве, и нам вдруг захотелось по-прежнему взирать на геном как на Святое Писание. Итак, давайте познакомимся с совре­менными средствами манипулирования генами.

Хотя перед генетиками никогда не ставились такие да­лекие цели, негласно считается, что конечной целью раз­вития генетики — если хотите, вершиной ее развития — яв­ляется генетическое моделирование человека. Вероятно, в будущем, может, через несколько столетий, человека мож­но будет укомплектовывать новыми генами, которых не существовало в природе. На современном этапе развития генетики речь идет пока только о добавлении генов, поза­имствованных от других людей или от животных и расте­ний. Возможно ли это? А если возможно, соответствуют ли такие операции нашим представлениям об этике?

Давайте возьмем для примера ген на хромосоме 18, ко­торый подавляет развитие рака позвоночника. Мы позна­комились в предыдущей главе с данной разновидностью генов-супрессоров, хотя точная локализация на хромосо­мах для многих из них пока не установлена. Точное место­нахождение на хромосоме 18 данного гена, которому уже присвоили имя DCC, тоже не известно, однако известно, что данный ген управляет ростом аксонов в стволе спин­ного мозга и вроде бы никак напрямую не связан с подавле­нием раковой опухоли. Возможно, супрессором является другой ген, сцепленный с DCC. Известно только, что мута­ции в окрестностях данного гена, выявляемые с помощью генетических маркеров, существенно повышают риск забо­левания раком позвоночника. Появится ли возможность в будущем извлечь этот ген, как неисправную свечу зажига­ния из двигателя автомобиля, и заменить его на исправную версию гена? Скорее всего, в ближайшем будущем это ста­нет возможным.

Я достаточно стар, чтобы еще помнить, как на заре своей журналисткой карьеры разрезал распечатку статьи на абза­цы с помощью обычных ножниц и склеивал их в нужной последовательности, пользуясь обычным клеем. Сейчас чтобы переместить абзац с места на место я использую ма­ленькие значки текстового редактора, на которых добрые разработчики компании Microsoft поместили изображения ножниц и других инструментов, чтобы обозначать те же самые действия. (Только что перетащил и вставил данный абзац из другого места в тексте.) Тем не менее принципы редактирования остались прежними: вырезаем в одном ме­сте и вставляем текст там, где он необходим.

Чтобы выполнить подобные действия над текстом генов, нам тоже потребуются ножницы и клей. К счастью, приро­да уже подготовила эти инструменты для собственных це­лей. В качестве клея выступает фермент лигазы, который склеивает разорванные нити ДНК. Ножницы — фермен­ты рестрикции — были обнаружены у бактерий еще в 1968 году. У бактерий эти ферменты используются для борьбы с вирусами. С их помощью чужеродная ДНК разрезается на кусочки. Но в отличие от обычных ножниц рестриктазы до­вольно смышленые: они режут ДНК не где попало, а лишь

там, где обнаруживают определенный «текст». Сейчас из­вестно более 400 разных рестриктаз, и каждая ищет только свой строго определенный текст. Рестриктазы работают как заправские редакторы, разрезая абзацы на части толь­ко там, где находится ключевое слово.

В 1972 году Поль Берг (Paul Berg) из Стэнфордского уни­верситета с помощью ферментов рестрикции разрезал в про­бирке вирусную ДНК, а затем сшил кусочки случайным обра­зом с помощью фермента лигазы. Он стал первым челове­ком, получившим «рекомбинантную» ДНК. Люди научились делать то, что ретровирусы проделывают уже миллионы лет: встраивают свои гены в хромосому. К концу прошлого столетия была получена первая рекомбинантная бактерия: кишечная палочка со встроенным геном лягушки.

Это сообщение взбудоражило общественность, обеспо­коенную тем, не несут ли новые технологии опасности че­ловечеству. Опасения разделяли и сами ученые. Ширилось мнение, что следует сделать паузу и хорошо подумать, преж­де чем продолжать эксперименты по рекомбинации генов. В 1974 году в среде ученых звучали призывы к объявлению моратория на проведение генетических экспериментов, что еще больше насторожило широкую публику: если уче­ные не уверены в безопасности, то тут, действительно, есть чего опасаться. Природа поместила бактериальные гены в бактерии, а лягушачьи — в лягушек. Кто мы такие, чтобы на­рушать естественный ход вещей? Не будут ли последствия ужасными для человечества? Конференция, прошедшая в Азиломаре (Asilomar) в 1975 году, отбросила доводы кон­сервативно настроенных ученых и дала добро на возобнов­ление исследований в области генетической инженерии с соблюдением строжайших мер безопасности и под на­блюдением государственных комитетов. Ученые признали необходимость контроля, и общественность постепенно успокоилась. Новый всплеск общественной критики гене­тических исследований пришелся на середину 1990-х годов, но в этот раз темой была не столько безопасность, сколько этичность методов.

Появились первые биотехнологические компании. Сначала Genentech, потом Cetus и Biogen, а затем множе­ство компаний по всему миру. Невероятные новые возмож­ности вызывали интерес у бизнесменов. Ученые научились конструировать бактерии, которые продуцируют несвой­ственные им белки, важные для медицины, пищевой про­мышленности и других отраслей производства. Стали по­являться и первые разочарования. Например, оказалось, что бактерии не подходят для синтеза большинства челове­ческих белков, да и степень изученности белков человека и их роли была недостаточной для их широкого медицин­ского использования. Несмотря на объемные инвестиции в венчурные проекты, единственной компанией, прино­сящей прибыли своим акционерам, является пока только Applied Biosystems, которая занимается разработкой обо­рудования для других биотехнологических компаний. Тем не менее примеры успешного внедрения в производство продуктов биотехнологической промышленности хорошо известны. В конце 1980-х годов гормон роста, полученный с помощью генетически модифицированных бактерий, заменил в медицине свой дорогостоящий и потенциаль­но опасный аналог, получаемый из мозга умерших людей. Настороженность широких масс общественности относи­тельно этичности и безопасности генетических исследова­ний оказалась беспочвенной: за 30 лет использования мето­дов генной инженерии не произошло ни одного инцидента, приведшего к человеческим жертвам или к экологическим проблемам. Пока все идет довольно гладко.

Компания Genentech, образованная в 1976 году, лидиру­ет в области генной инженерии, она занимается синтезом медицинских препаратов (инсулин и многие другие гор­моны, полученные с помощью бактерий). Cetus — ком­пания по разработке методов генетической диагностики. В этой компании был разработан наиболее широко ис­пользуемый в генетике метод полимеразной цепной ре­акции (ПЦР). Biogen — биотехнологическая компания по производству лекарств для лечения аутоиммунных забо­леваний и рака.

Методы генетической инженерии в большей степени повлияли на науку, чем на промышленность. Стало возмож­ным клонировать гены (не следует путать клонирование генов с клонированием организмов). Суть клонирования состоит в том, что отыскав иголку (ген) в стоге сена (гено­ме), исследователь получил возможность вырезать этот ген и вставить его в бактерию, чтобы накопить миллионы ко­пий этого гена для дальнейших исследований. С помощью клонирования были созданы библиотеки, включающие многие тысячи перекрывающихся фрагментов генома че­ловека, что дает возможность выбрать любой участок хро­мосомы для более пристального анализа. Именно с помо­щью генетических библиотек ученые, еще до начала работ над проектом «Геном человека», отыскивали важные гены и «читали» записанный в них текст. Кропотливый и утоми­тельный труд — отыскать нужный абзац в тексте, содержа­щем 3 млрд букв, это стопка книг высотой 45 м. Сотрудники Центра Сангера при Уэллком Траст (Wellcome Trust's Sanger Center), находящегося около Кембриджа и являющегося лидирующей организацией в проекте «Геном человека», читают геном со скоростью 100 млн букв за год.

Очевидная проблема состоит в том, что 97% генома представлено бессмысленной ДНК, интронами, повторя­ющимися минисателлитами и полуистлевшими псевдоге­нами. Разработан метод, позволяющий сконцентрировать внимание на функциональных генах. Для этого создаются генетические библиотеки другого типа: библиотеки кДНК (комплементарная ДНК). Работа по созданию такой би­блиотеки начинается с выделения из клеток всех молекул РНК. В большинстве случаев эти молекулы представлены информационной РНК— копиями генов, полученными в результате трансляции. Осталось только преобразовать РНК обратно в ДНК, и вы получите библиотеку работаю­щих генов без вставок бессмысленных фрагментов ДНК. Проблема состоит лишь в том, что у полученных фрагмен­тов ДНК нет никаких табличек, указывающих на место гена в хромосомах. К концу 1990-х годов наметилось серьезное противостояние во взглядах и методах между двумя группа­ми ученых, работающих над проектом «Геном человека». Одна группа, возглавляемая бывшим профессиональным серфингистом, ветераном войны во Вьетнаме и миллио­нером Крэйгом Вентером (Craig Venter) с его компанией Celera, предпочитала штурмовые методы «шотган-секвени- рования» генома человека с параллельным коммерческим патентированием обнаруженных генов. Им противостояли академические круги Кембриджа под руководством Джона Салстона (John Sulston), финансируемые общественной организацией Уэллком Траст. Они предпочитали методы последовательного системного изучения генома и опро­тестовывали любые попытки коммерциализации проекта. Неизвестно, какая сторона возьмет верх.

 В 2002 году Крэйг Вентер был уволен акционерами компа­нии Celera, когда стало ясно, что патентирование генов не принесет прибыли, что еще раз убедительно подтверди­ло невозможность коммерциализации фундаментальной науки. В научном плане доктор Вентер был более успеш­ным. Сейчас он возглавляет научно-исследовательский институт, носящий его имя (J. Craig Venter Institute), кро­ме того, он был основоположником всемирно известного Института генетических исследований (TIGR - The Institute for Genomic Research).

Вернемся к генетическим манипуляциям. Смоделировать гены для использования в бактериях несравнимо проще, чем вставить новый ген в геном человека. Бактерии легко абсорбируют маленькие циркулярные фрагменты ДНК, на­зываемые плазмидами, и используют их как свои собствен­ные. Кроме того, организм бактерии представлен един­ственной клеткой, тогда как организм человека включает 100 триллионов клеток. Если цель состоит в генетическом модифицировании человека, то ген нужно вставить либо во все клетки, где он используется, либо в оплодотворен­ную яйцеклетку еще до первого деления.

Открытие в 1970 году ретровирусов, способных созда­вать ДНК из молекул РНК, подсказало возможный путь развития «генной терапии». Геном ретровируса представ­лен небольшой молекулой РНК, содержащей команду для клетки: «скопируй меня и вставь в свою хромосому». Все, что осталось сделать, — это взять ретровируС, удалить из него вредные гены, вызывающие болезнь, вставить вместо них нужный ген человека и инфицировать полученными вирусами больного с генетическим дефектом. Дальше ви­рус выполнит свою назначенную природой работу: про­никнет в клетки, скопирует себя и вставит полезные гены в хромосому.

На протяжении всех 80-х годов прошлого столетия ве­лись бурные дискуссии о том, насколько безопасной будет такая терапия. Что если ретровирус инфицирует не только соматические клетки организма, но и половые, закрепив новый признак в поколениях. Ретровирус может каким-то образом возвратить себе утраченные гены патогенности и вызвать заболевание. Все что угодно может случить­ся. Скандал произошел в 1980 году, когда Мартин Клайн (Martin Cline), занимавшийся генетическими заболевани­ями крови, по собственной инициативе попытался транс­формировать геном израильского пациента, страдавшего талассемией. (Он использовал другой подход, без ретрови- русов.) Клайн потерял свою работу и добрую репутацию. Результаты его эксперимента никогда не публиковались. Все сошлись во мнении, что эксперименты над человеком проводить пока еще преждевременно.

Эксперименты на мышах открыли как новые перспек­тивы, так и множество скрытых проблем. Генетическая те­рапия оказалась не столько опасной, сколько неэффектив­ной. Каждый ретровирус способен заражать только клетки строго определенной ткани. Размеры генов не должны быть слишком большими, иначе они не уместятся в вирус­ной капсиде. Вирус вставляет свои гены случайным образом в любом месте генома, часто гам, где эти гены не работают. Иммунная система организма, ведущая постоянную борьбу с болезнетворными вирусами, легко расправляется с «до­машним» ретровирусом. Кроме того, в начале 1980-х годов были известны и изучены всего нес колько генов человека.

Даже если бы система работала, трудно было бы найти кан­дидата для генной терапии.

Однако к концу 1989 года генетика уже оставила за собой череду взятых рубежей: с помощью ретровируса удалось вставить в организм кролика ген обезьяны, переместить клонированный ген человека в клетки культуры ткани че­ловека, а также вставить ген человека в мышь. Три амбици­озных лысых экспериментатора, Фрэнк Андерсон (French Anderson), Майкл Близ (Michael Blease) и Стивен Розенберг (Steven Rosenberg), решили, что пришло время переходить к экспериментам на людях. После долгой и упорной борь­бы с Американским федеральным правительственным со­вещательным комитетом по проблемам рекомбинантной ДНК (the American federal government's Recombinant DNA Advisory Committee) они получили разрешение на проведе­ние генетических экспериментов с добровольцами, у кото­рых была последняя стадия онкологических заболеваний. Долгий спор выявил различия во взглядах между учеными и врачами. Академические ученые считали, что проводить сейчас подобные эксперименты — это преждевременный и неверный шаг. Для врачей, которые каждый день видят смерть больных от рака, недопустимым казалось промедле­ние. «К чему такая спешка?» — спросили как-то Андерсона на одной из очередных встреч с правительственными чи­новниками. «В этой стране каждую минуту умирает один человек больной раком. За 146 минут нашего заседания уже умерло 146 человек», — ответил он. Наконец, 20 мая 1989 года разрешение было получено. Через 2 дня Морису Кунтцу (Maurice Kuntz), водителю трейлера, умирающему от мела- номы, были введены новые модифицированные гены. Эти гены не были рассчитаны на борьбу с раком или на посто­янное пребывание в теле больного. Просто маленький «до­весок» к традиционной терапии рака. Клетки лимфоцитов, взятые у больного и натренированные в пробирках на по­едание зловредных раковых клеток, вводятся опять в тело больного. В этот раз в лимфоциты был вставлен один бак­териальный ген с единственной целью — проследить рас­пределение и время жизни лимфоцитов в теле больного. Кунтц умер, никаких ошеломляющих результатов не было получено, но было положено начало генной терапии.

В 1990 году Андерсон и Близ вновь обратились в Коми­тет, имея еще более амбициозный проект. В этот раз гены действительно должны были играть роль лекарства, а не только маркеров. Для эксперимента выбрали редкое гене­тическое заболевание — острый комбинированный имму­нодефицит (SCID — severe combined immune deficiency). Генетический дефект ведет к быстрой гибели всех лимфо­цитов и к смерти больного ребенка от инфекций. Если не содержать такого ребенка в изолированной стерильной капсуле и не провести трансплантацию костного мозга от чудом нашедшегося подходящего донора, жизнь больного ребенка будет недолгой. Болезнь возникает из-за мутации в гене ADA на хромосоме 20.

Андерсон и Близ предложили использовать лейкоци­ты из крови больного ребенка— заразить их ретровиру- сом с нормальным геном ADA и ввести в кровь ребенка. Предложение вновь оказалось под градом критики, но уже с другой стороны. К 1990 году уже был предложен иной ме­тод лечения болезни, называемый PEG-ADA. Этот метод состоял в том, что в кровь больного вводится не ген ADA, а сам белок, полученный из организма коровы. Так же, как диабет (инъекции инсулина) или гемофилию (инъекции ко­агулирующего фактора), болезнь SCID можно было лечить инъекциями белка PEG-ADA. Зачем в таком случае прибе­гать к генной терапии?

Любая появившаяся новая технология кажется совер­шенно неконкурентноспособной. Первые железные доро­ги были гораздо дороже речных путей сообщения и весьма ненадежны. Только после длительного совершенствования и оттачивания новых технологий удается привести их по цене и эффективности хотя бы к соответствию старым технологиям. То же происходило и с генной терапией. Белковая терапия казалась более надежной и проверенной на практике, хотя ее очевидным недостатком были еже­месячные инъекции дорогостоящего препарата, которые нужно было продолжать в течение всей жизни. Если бы генетический подход удался, то, выполнив одну процедуру, можно было бы снабдить организм геном, который необхо­дим для его нормального функционирования.

В сентябре 1990 года Андерсон и Близ ввели в кровь трех­летней Ашанти ДеСильва (Ashanthi DeSilva) клетки крови, снабженные генетически модифицированным геном ADA. Операция оказалась успешной. Число лейкоцитов в крови утроилось, существенно повысилось содержание иммуно­глобулинов, и концентрация белка ADA в крови достигла четверти от нормы у обычных людей. Нельзя сказать, что благодаря генной терапии девочка полностью излечилась. Она продолжала принимать регулярный курс инъекций PEG-ADA. Но стало ясно, что генная терапия работает. На сегодняшний день каждый четвертый ребенок с синдро­мом SCID получил курс генной терапии. Ни в одном случае не удалось полностью отказаться от инъекций PEG-ADA, но существенно снизились побочные эффекты от лекарствен­ной терапии.

Очень скоро список генетических заболеваний, подда­ющихся лечению методами генетической терапии, попол­нился другими болезнями, включая семейную гиперхоле- стеринемию, гемофилию и муковисцидоз. Но, несомнен­но, основной целью был рак. В 1992 году Кеннет Калвер (Kenneth Culver) предпринял дерзкий эксперимент, в котором снабженные генами ретровирусы были введены непосредственно в тело человека. (До этого времени ре- тровирусами обрабатывали только культуры клеток, ко­торые затем вводили в организм.) Ретровирусы были вве­дены 20 пациентам прямо в мозговую опухоль. Не правда ли, звучит устрашающе, особенно если говорить о ретро- вирусах. Но подождите, вы еще не узнали, какими генами были снабжены ретровирусы. Каждый содержал ген, по­заимствованный от вируса герпеса человека. После этого доктор Калвер предписал пациентам курс лекарств против герпеса. Лекарства, нацеленные на белки вируса герпеса, атаковали раковые клетки. Положительный эффект был отмечен только у одного из пяти пациентов. Не панацея, но результат обнадеживает.

Пока что генная терапия переживает свое детство. Когда-нибудь она станет такой же привычной операцией, какой сейчас является пересадка сердца. Пока еще трудно предугадать, какое из направлений борьбы с раком — ис­пользование препаратов, препятствующих ангиогенезу, противотеламеразных препаратов, белка р53 или методы генной инженерии — окажется наиболее успешным. Но ни­когда еще у ученых не было такого оптимизма относитель­но возможности победить рак. И этот оптимизм опирается почти исключительно на последние открытия в генетике (Verma I. М., Somia N. 1997. Gene therapy — promises, prob­lems and prospects. Nature 389: 239-242).

Перспективность соматической генной терапии уже не вызывает сомнений. Опасения, конечно, остались, но по крайней мере никого уже не смущает этическая сторона во­проса. Это всего лишь еще один вид терапии. Никто, кому довелось иметь родственников или друзей, прошедших курс противораковой химиотерапии, не станет философ­ствовать на отвлеченные темы этичности генетических манипуляций, если это даст возможность заменить химио­терапию на менее болезненные методы лечения. Основная угроза сейчас видится в том, что новые гены могут попасть в половые клетки и передаться следующим поколениям. Тем более, что манипулировать генами половых клеток че­ловека, на что наложено строжайшее табу, намного проще, чем изменять геном соматических клеток. Именно созда­ние с помощью генной инженерии новых сортов растений и пород животных, у которых новые признаки закреплены наследственно, вызвало волну протестов в 1990-х годах про­тив, согласно терминологии протестующих, «технологий Франкенштейна».

Причин того, что генная инженерия растений особенно быстро набирала обороты, было несколько. Во-первых, ком­мерческая заинтересованность— на новые эффективные сорта сельскохозяйственных растений всегда был высокий спрос. В древние времена с помощью примитивной селек­ции наши далекие предки превратили дикие малопродук­тивные растения в культурные сорта пшеницы, риса и куку­рузы. Добились они этого исключительно путем манипули­рования генами растений, хотя в те времена этого никто не знал. Уже в наши дни теми же методами селекции удалось повысить суммарную урожайность сельскохозяйственных угодий на 20% в перерасчете на душу населения земного шара, несмотря на стремительный рост народонаселения. В основе «зеленой революции» также лежит генетиче­ская модификация растений, но делалось это все вслепую. Насколько лучших результатов можно достичь благодаря целенаправленной, точечной манипуляции генов?

Вторая причина успехов генной инженерии растений за­ключалась в простоте, с которой можно клонировать и раз­множать растения. Нельзя отрезать кусочек хвоста мыши и вырастить из него новую мышь. С растениями же это удает­ся проделывать очень просто. И, наконец, третьей причи­ной было случайное обнаружение необычной способности бактерии Agrobacterium заражать растения своим маленьким кольцевым фрагментом ДНК, называемым Ti-плазмидой. Попав в клетку, эта плазмида встраивает себя в хромосому растения. Данная бактерия оказалась готовым природным вектором для переноса генов в растения. Исследователи растирали листья растений до клеточной массы, заражали клетки бактерией, а затем выращивали иЗ клеток в культуре тканей новые генетически модифицированные растения. Таким способом в 1983 году впервые был получен генети­чески модифицированный табак, потом петуния, а затем хлопок.

Для злаковых, устойчивых к Agrobacterium, пришлось разработать более сложный метод. Образно говоря, про­изводилась инъекция генов непосредственно в клетки рас­тения, прикрепленные к микроскопическим крупинкам зо­лота, для чего использовались различные приспособления, как например, акселератор частиц. Этот метод сейчас стал стандартным для всех генетических манипуляций с расте­ниями. С его помощью были получены устойчивые к гние­нию помидоры, устойчивый к долгоносику (Anthonomus gra- ndis) хлопок, устойчивый к колорадскому жуку картофель, устойчивую к мотыльку (Ostrinia nubilalis) кукурузу и много других генетически модифицированных растений.

Переход от экспериментов с генетически модифициро­ванными растениями к реальному использованию не всегда проходил гладко. Иногда гены в полевых условиях отказы­вались работать. Так, в 1996 году хлопковый долгоносик уничтожил посевы генетически модифицированного хлоп­ка, который должен был быть устойчивым к этому вреди­телю. Иногда посевы уничтожали сторонники воинствую­щих экологических организаций. Но ни разу выращивание подобных растений не принесло ущерба людям или окру­жающей среде. Особо острая полемика относительно без­опасности генетической модификации растений велась в Европе. В частности, в Англии, где репутация организаций, отвечающих за безопасность продуктов питания, уже была подмочена эпидемией «коровьего бешенства», генетиче­ски модифицированные растения попали под запрет, хотя в США их использование в конце 1990-х годов стало уже повсеместной практикой. Масло в огонь подлили события вокруг компании Monsanto, которая занялась разработкой растений, устойчивых к их собственному гербициду сплош­ного действия раундапу. Это позволяло фермерам использо­вать раундап для борьбы с сорняками на полях, засеянных генетически модифицированными сельскохозяйственны­ми растениями. Такая комбинация «противоестественных манипуляций над природой» с расширением применения гербицидов в сочетании с ростом доходов транснацио­нальной корпорации довела «зеленых» до точки кипения. Экотеррористы по всей Европе стали уничтожать посадки генетически модифицированного рапса и устраивать ше­ствия в костюмах Франкенштейна. Борьба с распростране­нием подобных растений и продуктов из них стала одним из трех основных направлений активности Greenpeace.

Журналисты быстро подхватили горячую тему и по­ляризовали ее до крайности с помощью многочисленных ток-шоу, где неподготовленным зрителям предлагалось от­ветить на вопрос: «Вы против генной инженерии или хо­тите жить среди монстров?». Из-за вмешательства прессы и телевидения вынужден был подать в отставку ученый, занимающийся моделированием генетически модифици­рованного картофеля. (Позже этот ученый стал одним из организаторов Friends of the Earth.) Вышла в свет научная публикация о том, что картофель, содержащий ген белка лектина, токсичен для лабораторных крыс. За научной пу­бликацией последовала истеричная телепередача на тему токсичности генетически модифицированных растений для всего живого. Журналисты не уловили сути научной проблемы. В статье шла речь о токсичности лектинов, а не об опасности генной инженерии. Добавление мышьяка в котел делает пищу ядовитой, но это не значит, что готовка пищи в котле опасна для здоровья.

 Автор, вероятно имеетв виду статью Ewen S., Pusztai А. 1999. Effect of diets containing genetically modified potatoes ex­pressing Galanthus nivalis lectin on rat small intestine.The Lancet354: 9187.

 Friends of the Earth (Друзья Земли) - английская обще­ственная организация, цель которой — поиск экологич­ных решений техногенных, продуктовых и энергетических проблем, стоящих перед человечеством (http://www. foe.co.uk).

Генетическая инженерия настолько безопасна, насколь­ко безопасны гены, с которыми манипулируют ученые. Одни гены безопасны, другие опасны. Одни экологически «зеленые», другие токсичные. УЬгойчивый к раундапу рапс может представлять косвенную экологическую опасность, поскольку его выращивание поощряет широкое использо­вание химических гербицидов. Кроме того, есть опасность, что ген устойчивости к гербициду передастся сорнякам. Напротив, устойчивый к колорадскому жуку картофель эко­логичен, поскольку позволяет отказаться от ядохимикатов и сократить применение техники и расход горючего для ре­гулярной обработки растений. Противники использования генетически модифицированных растений в большей степе­ни движимы неприятием новых технологий, чем любовью к экологии. Они упорно не хотят замечать результаты ты­сячи проведенных экспериментов, подтвердивших безопас­ность таких растений как для человека, так и для природы. Они пропускают мимо ушей отчеты о последних научных открытиях, свидетельствующие о том, что горизонтальный перенос генов между видами является обычным явлением не только для микроорганизмов, но и для животных с расте­ниями. Поэтому в принципах, положенных в основу генной инженерии, нет ничего «противоестественного». Задолго до появления современных генетических методов селекци­онеры подвергали семена растений воздействию гамма-из­лучения, чтобы повысить частоту мутаций и отобрать об­разцы с новыми генетически закрепленными признаками. Борцы за экологию не хотят признавать, что генетическая модификация растений позволяет отказаться от повсемест­ного использования химических препаратов, обеспечивая естественную устойчивость растений к насекомым-вреди­телям и гнилостным бактериям. Кроме того, повышение урожайности само по себе экологично, поскольку ослабляет влияние антропогенных факторов на природу.

Политизация научных вопросов ведет к абсурдным реше­ниям. В 1992 году одна из крупнейших в мире селекционных компаний Pioneer разработала генетически модифициро­ванную сою, добавив в нее ген бразильского ореха. Цель за­ключалась в том, чтобы сделать бобы сои более полезными для тех людей, для которых соя является основным продук­том питания. Задача состояла в том, чтобы устранить в сое природный дефицит важной аминокислоты, метионина. Но вскоре стало известно, что у мизерного процента людей в мире бразильский орех вызывает аллергию. Специалисты компании Pioneer проверили генетически модифициро­ванную сою и обнаружили, что она тоже может быть аллер­геном. Научный доклад компании пробудил чиновников, которые немедленно запретили дальнейшие работы над проектом, несмотря на то, что расчеты показывали мини­мальную вероятность гибели человека от анафилактическо­го шока, тогда как сотни тысяч людей были бы спасены от проблем, связанных с несбалансированным питанием. Эта история, вместо того чтобы стать примером чрезмерной ак­тивности бюрократов, была растиражирована «борцами за экологическую чистоту» как пример потенциальной опас­ности генетической модификации растений.

Несмотря на то что многочисленные научные проекты попали под запрет чиновников, в 2000 году в США более 50% урожая было получено от генетически модифициро­ванных растений. Неизвестно — к счастью или к несчастью, но генная инженерия стала повседневной практикой.

В генетической модификации животных тоже наметил­ся прогресс. Сейчас добавить ген в организм животного, так чтобы он наследовался в следующих поколениях, ста­ло почти настолько же просто, как модифицировать геном растения. Для этого нужно выделить необходимый ген; по­местить его в носик очень тонкой пипетки; под микроско­пом проткнуть яйцеклетку мыши, извлеченную в течение 12 часов после оплодотворения; нацелить носик пипетки на одно из двух проядрышек и впрыснуть содержимое пи­петки. Техника далека от совершенства. Только у 5% мышат нужный ген окажется включенным, а у других животных, таких как коровы, процент успеха еще ниже. Но у 5% ге­нетически модифицированных мышат новый ген окажется встроенным в одну из хромосом.

Генетически модифицированные мыши для ученых — все равно что золотой песок для старателей. Методом гене­тической модификации мышей исследователи просеивают гены и пытаются разобраться, для какой цели служит тот или иной ген. Новый ген можно взять не только от другой мыши, но практически от любого организма. В отличие от компьютеров, для которых необходимо конкретное про­граммное обеспечение, любой ген можно запустить на вос­произведение в любом организме. Так, было обнаружено, что линию мышей с высокой частотой появления раковых опухолей можно вернуть к норме, если добавить в геном мыши хромосому 18 из генома человека. Это открытие было первым доказательством того, что на хромосоме 18 сконцентрированы многие гены-супрессоры. Теперь оста­лось профильтровать гены хромосомы 18 на мышах, чтобы определить, какие именно гены ответственны за устойчи­вость к онкологическим заболеваниям.

Микроинъекции генетического материала позволили ученым разработать новый, более совершенный метод ге­нетических модификаций, с помощью которого можно то­чечно изменять отдельные гены. Для такой генетической модификации часто используются стволовые клетки трех­дневных эмбрионов. В 1988 году Марио Капекки (Mario Capecchi) обнаружил, что если добавить в такую клетку из­мененный ген, то он будет встроен в хромосому по месту нахождения копии этого гена, заменив собой тот ген, ко­торый был на хромосоме. Капекки брал нормальный онко­ген мыши int-2 и добавлял его методом электропорации в стволовую клетку, взятую от мыши с дефектным онкогеном. Затем ученый определял, заменит ли нормальный ген свое­го дефектного двойника на хромосоме. Этот метод называ­ется «гомологической рекомбинацией». В методе использу­ются естественные механизмы репарации поврежденной ДНК. Когда репаративные белки обнаруживают дефект на хромосоме, они используют в качестве шаблона аналогич­ный ген на другой хромосоме и заменяют дефектный ген нормальной копией. Если в ядро добавляются фрагменты ДНК с измененной версией гена, то репаративные белки по ошибке воспринимают их как шаблоны и копируют в соответствующие позиции на хромосомах. Генетически из­мененная стволовая клетка затем вновь помещается в эм­брион. В результате получается «химерный» организм, в котором часть клеток содержат измененный ген (Capecchi М. R. 1989. Altering the genome by homologous recombina­tion. Science 244: 1288-1292).

Метод гомологической рекомбинации позволяет уче­ным не только восстанавливать поврежденные гены, но и выполнять противоположную задачу: целенаправленно разрушать гены, добавив в ядро дефектную версию гена. В результате получаются так называемые генетически но­каутированные мыши, в которых разрушен только опреде­ленный ген, что дает возможность определить его природ­ное назначение. Так, роль генов в формировании памяти (см. главу 17) была установлена почти исключительно с по­мощью «нокаутированных» мышей.

Генетически модифицированные животные представля­ют интерес не только для ученых. Нашлось практическое применение для «модернизированных» овец, коров, сви­ней и кур. В геном овцы был добавлен ген коагулирующего фактора человека в надежде на то, что белок будет накапли­ваться в молоке и с его помощью можно будет лечить боль­ных гемофилией. (Клонированная овца Долли, наделавшая в 1997 году много шума во всем мире, была получена этой группой ученных почти случайно, когда они занимались ге­нетической модификацией яйцеклеток.) Исследователи из Квебека выделили из паука ген белка паутины и внедрили его в яйцеклетку козы с целью получить генетически моди­фицированное животное с шелковой нитью прямо в моло­ке. Другая компания нацелила свои исследования на гене­тическую модификацию кур в надежде превратить курицу в биофабрику, несущую яйца с белковыми добавками, по­лезными как для кулинарии, так и для фармацевтики. Даже если эти фантастические проекты постигнет неудача, нет сомнений в том, что со временем в области генетической модификации животных удастся достичь таких же успехов, как и с генетически модифицированными растениями, т.е. мясные породы скота будут давать больше мяса, молочные породы — больше молока, а куры — супердиетические яйца (First N., Thomson J. 1998. From cows stem therapies? Nature Biotechnology 16: 620-621).

Методы генной инженерии становятся все проще и на­дежнее. Нет сейчас никаких технических трудностей, кото­рые не позволили бы высококвалифицированной группе специалистов провести генетическое моделирование чело­века. Через несколько лет, наверное, будет возможно взять любую клетку организма, вставить в нее новый ген в опре­деленном месте на хромосоме, затем извлечь ядро клетки и заменить им ядро яйцеклетки. Из яйцеклетки можно бу­дет вырастить человека, являющегося точной трансгенной копией своего предшественника. Например, в клоне будут все гены, кроме того, который вызвал раннее облысение. Можно клонировать стволовые клетки и вырастить из них новую печень вместо той, что стала жертвой горячитель­ных напитков. Можно будет в лабораторных условиях вы­растить нейроны человека и испытывать на них новые ле­карства, сохранив жизнь множеству лабораторных живот­ных. Может, кто-то на старости лет захочет вырастить себе наследника и спокойно почить с радостной мыслью, что часть его плоти и крови продолжает жить.

С открытием стволовых клеток человека все это стало технически возможным, но насколько это этично? Ваш ге­ном принадлежит только вам. Никакое правительство не сможет его национализировать, и никакая компания не сможет его купить. Но дает ли это вам право помещать свой геном в другого индивидуума? Ведь клон, выращенный из вашей клетки, продолжит свою индивидуальную жизнь. Посягательство на печень или почки своего клона станет обычным убийством. Человечество не готово сейчас к поис­ку ответов на такие вопросы, поэтому на все эксперименты по клонированию или генетическому модифицированию человека наложен строгий запрет. Под строгим контролем также находятся исследования стволовых клеток, получа­емых из эмбрионов. Эта область исследований открывает широкое поле деятельности для мошенников и врачей-пре­ступников. Ужасающие последствия клонирования людей стали темой многих фильмов ужасов, что вселяет в людей неприятие самой возможности манипулирования с гено­мом человека. Большинство людей против клонирования. Но вряд ли по этому вопросу когда-то будет проведен миро­вой референдум. Чтобы клоны людей стали реальностью, достаточно желаний и денег немногих людей. Собственно, так и произошло с суррогатными матерями и детьми из про­бирок. Никто никогда не давал одобрения на внедрение по­добной практики. Человечество просто было поставлено перед фактом, и ему пришлось удовлетвориться тем пози­тивным моментом, что бесплодные женщины обрели счас­тье материнства.

Более того, генная инженерия — это не единственное ре­шение всех проблем. Например, дефект гена-супрессора на хромосоме 18 ведет к повышению вероятности раковых забо­леваний, но противостоять этому можно не только генетиче­скими методами. Гораздо более простое и доступное решение лежит под руками. Новые исследования показали, что рак ки­шечника успешно предотвращают аспирин и неочищенные бананы. С генетическими заболеваниями можно бороться не только генетическими методами. Наиболее перспективным путем развития медицины представляется совершенствова­ние методов ранней генетической диагностики, за которым следует обычное медикаментозное лечение.

К сожалению, автор не привел ссылки на научные публи­кации, в которых описывается чудодейственное влияние аспирина и неочищенных бананов на рак кишечника.






 

Главная | В избранное | Наш E-MAIL | Прислать материал | Нашёл ошибку | Наверх