Геном

Ридли Мэтт

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.

Хромосома 19 Меры предосторожности 

Когда в медицине появляется любая новая технология, перед человечеством стоит морально-этическая дилемма. Если новая технология позволяет спасти жизнь, человек чувствует себя виноватым, не воспользовавшись этой воз­можностью, даже если это было слишком дорого или слиш­ком рискованно. В каменном веке люди вынуждены были просто наблюдать смерть своих близких от оспы. После того как Дженнер (Jenner) изобрел коровью вакцину от оспы, те, кто не воспользовался ею для вакцинации детей, становились виновными в их смерти. В XIX столетии люди были также бессильны перед туберкулезом. После откры­тия пенициллина Флемингом (Fleming) преступником ста­новился тот, кто вовремя не обратился к врачу. Моральную ответственность за смерть людей несут не только отдель­ные индивидуумы, но еще в большей степени — государство. Богатые страны не могут теперь игнорировать эпидемии дизентерии, отнимающие жизни у детей в слабо развитых странах, поскольку язык не поворачивается сказать, что ничего нельзя было сделать, — существует простая процеду­ра оральной регидратации, спасающая больных от смерти. Если можно что-то предпринять, то это нужно сделать.