Да сгинет смерть! Победа над старением и продление человеческой жизни
Шрифт:
Но для того, чтобы нормально функционировать, клетка печени (или любая другая клетка) может вводить в действие (включать) только определенную часть своей полной генетической информации. Более того, в различное время — в зависимости от потребностей организма — включаются (или выключаются) другие гены. Например, после того как вы съели очень сладкую конфету, организм должен увеличить производство гормонов поджелудочной железы, которые вызовут превращение части сахара в энергию, а часть запасут в виде жира. Гены, управляющие этой функцией поджелудочной железы, должны дать клеткам железы "инструкцию", по которой они производят гормон только при
Следует добавить, что некоторые ухудшения — например, снижение с возрастом способности организма расщеплять и выводить из клеток продукты обмена — не всегда возникают "по вине" отдельных генов. Скорее, прекращает работать или неправильно работает механизм включения — выключения определенных генов и специфических процессов, которые связаны с расщеплением отходов.
Первым проложил путь к пониманию механизма включения и выключения генов Жак Моно в 1946 г. И затем на протяжении двух десятилетий он вместе с Франсуа Жакобом продолжал эти исследования. Оба ученых работали в Пастеровском институте в Париже — центре некоторых наиболее оригинальных и захватывающих открытий в генетике.
Жакоб начал свою карьеру как хирург, но в 1944 г. получил в Нормандии очень тяжелое ранение, после которого карьера хирурга была для него закрыта. Тогда он защитил докторскую диссертацию в Сорбонне, и вместе с Моно принялся изучать механизм включения — выключения генов в клетке. Успех к ним пришел после многих лет работы.
Работая с мутантными штаммами E. coli, исследователи обнаружили, что почти все гены бактерий имеют механизм включения — выключения на одном конце. Они назвали его "оператором". Как выяснилось, другие гены создают белок, который соединяется с оператором и закрывает его, что приводит к выключению гена. Этот ген они назвали "регулятором". Белки, которые синтезировались регуляторами и "выключали" структурные гены, получили название "репрессоров". Покрытие гена оператора репрессорами можно сравнить с помещением телеграфного ключа в запертый ящик — механизм в полном порядке, но телеграмму послать нельзя. За открытие системы оператор — регулятор — репрессор Жакоб и Моно были удостоены в 1965 г. Нобелевской премии.
Корана, а по его примеру и другие ученые вслед за Жакобом и Моно старались изучить и создать механизм включения — выключения. В Лаборатории молекулярной биологии в Кембридже англичанин Джон Гёрдон сосредоточил свое внимание на тех веществах в клетке, которые можно назвать "главными выключателями" (рубильниками). Как утверждает ученый, именно они вводят в действие и выключают гены в процессе развития и могут быть причастными к управлению генами взрослого организма. Энн Дженис Бразерс из Университета штата Индиана уже удалось сделать первый шаг — она выделила один из таких "главных выключателей" клетки.
Изучение этих механизмов чрезвычайно важно. Если врачи-генетики будут досконально знать механизмы, ведающие включением и выключением генов, они смогут ввести человеку сыворотку, содержащую эти выключатели, и восстановить управляемые генами жизненно важные функции. Они сумеют также использовать вещества, называемые "рубильниками", чтобы включить инактивированные и выключить другие гены. Это позволит им предотвращать или обратить вспять те генетические изменения, которые, по мнению некоторых геронтологов, приводят к старению.
Как мы уже видели в гл. 4, пересадка оказывается удачной только отчасти. Трудно найти органы, ткани которых были бы совместимы с тканями реципиента, что позволило бы избежать реакции отторжения трансплантата. Но представим себе, что органы можно будет "выращивать" отдельно, по заказу, причем вне организма и к тому же из собственных клеток реципиента. Такой орган был бы генетически идентичным организму реципиента и тем самым иммунная реакция против него исключалась бы. Такой путь открывает перед нами один из процессов генной инженерии, называемый клонированием (от греческого слова "clon", что означает "ветвь", "отпрыск" и подразумевает размножение путем черенков).
По образному сравнению одного из научных обозревателей газеты "Лос-Анджелес тайме", "клонирование в биологии можно уподобить процессу фотокопирования в производстве: это средство изготовления множества копий одного оригинала". Клонирование представляет собой форму генной инженерии, когда берется одна клетка, заключающая в себе полный набор генов организма, ее заставляют делиться до тех пор, пока не воспроизводится весь организм, из которого была взята клетка. Если, например, получить клон из одной-единственной клетки взрослого мужчины, то этот клон будет идентичным близнецом данного мужчины, полностью повторяющим его отпечатки пальцев, родимые пятна, белки и ДНК. А в результате орган, пересаженный от клонированного организма "оригиналу", не будет отторгнут.
Как мы уже отмечали, в каждой клетке содержится полный набор генов для воссоздания всего организма, только большинство из них попросту отключено. В 1969 г., исходя из предположения, что каждая клетка несет полную генетическую информацию, д-р Джон Гёрдон, в то время работавший в Оксфордском университете, приступил к экспериментам по переносу генетического материала из клеток взрослой лягушки в лягушачью яйцеклетку (икринку). Исследователь рассуждал так: если ядро взрослой клетки содержит все нужные гены, яйцеклетка обеспечит весь необходимый химический аппарат для дальнейшего развития.
Гёрдон поместил клетку, взятую из кишечника южноафриканской шпорцевой лягушки, под микроскоп и с помощью микропипетки (стеклянной трубочки тоньше человеческого волоса, присоединенной к отсасывающему устройству) проколол оболочку взрослой клетки и вынул ядро. Затем удалил ядро из яйцеклетки лягушки и заменил его ядром взрослой клетки. Ставя этот опыт, ученый хотел получить ответ на вопрос: "Сопровождается ли прогрессивная специализация клеток в процессе развития утратой тех генов, которые более не нужны клетке данного типа?" Иными словами, сохраняет ли, например, клетка кишечника гены, необходимые для создания клеток другого типа — скажем, клеток кожи, печени, крови? Гёрдон предполагал, что если гены не утрачиваются, можно получить клон лягушки путем пересадки ядра.
Почти сразу же после пересадки ядра из клетки взрослой лягушки икринка начала делиться; через несколько дней она превратилась в головастика, а еще через несколько недель — в лягушонка. Гёрдон создал несколько клонов лягушек, и все они жили, процветали и даже размножались. Исследователь показал, по собственному признанию, "что по крайней мере некоторые ядра из клеток кишечника несли в себе все гены, необходимые для дифференциации клеток всех типов". Тем самым он доказал, что клонирование осуществимо.