Вступление пятое: ошеломляющие перспективы

В одной из лабораторий Франции ученые искали способ борьбы с одним из наследственных заболеваний человека. При этом заболевании в клетках человека врожденно покалечен ген, управляющий производством некоего фермента. Фермент очень нужный, его отсутствие сопровождается тяжелыми нарушениями обмена. Неожиданно этот самый ген нашли в некоторых вирусах... Появилась смелая идея — воспользоваться вирусом, чтобы излечить наследственное заболевание человека.

Для начала решили провести опыты на мышах. Есть такой чисто «мышиный» вирус папиломы. Он вызывает у мышей заболевание: образование на поверхности тела папилом, чего-то вроде бородавок. Этот вирус как раз из тех, содержащих нужный ген.

Мышей заразили вирусом, они заболели. Одновременно мышей исследовали на содержание в их тканях того самого фермента. Его стало больше, чем у незараженных!

И тут произошло неожиданное. Сама жизнь закончила этот опыт намного раньше времени. У сотрудников лаборатории тоже обнаружилось увеличение производства фермента! В чем дело? Вирус ведь специфический, мышиный! Да, мышиный, и поэтому он в организме человека самостоятельно не размножается, не поражает клеток, не образует папилом. Но он проникает в геном человека, встраивается в него в виде дополнительного набора генов. А среди этих генов — ген, управляющий производством того самого фермента. Если бы среди сотрудников лаборатории оказался ребенок, страдающий наследственной болезнью, с которой они хотели бороться, он бы вылечился!

Могут сказать, что этот случай не имеет прямого отношения к генной инженерии. Да, над ДНК не производили никаких операций, нужный донорный ген встроился в геном нового хозяина естественно, в составе ДНК своего вируса. Но аналогия с перспективами и проблемами генной инженерии самая выразительная.

Да, приобретая власть над генами, человек вплотную подступает к решению многих, вчера казавшихся фантастикой задач. И при этом есть риск неуправляемого, побочного, неожиданного, результата. К счастью, некоторый избыток фермента, который вырабатывается теперь в организмах сотрудников французской лаборатории, безвреден. А если бы было не так?

Итак, какие практические выгоды сулит человечеству генная инженерия?

У человека есть масса наследственных болезней, полное излечение которых обычными методами медицины не удается. Случай, произошедший во французской лаборатории, — только случай. На случай нельзя ориентироваться. Американские «генные инженеры» К. Меррил и Х.Станбро попытались нащупать пути излечения еще одного наследственного заболевания — галактозной недостаточности. К счастью, есть способ, позволяющий производить опыты с клетками человека, не подвергая опасности человека. Клетки любого высшего животного можно заставить размножаться в лаборатории, в чашечках, размножаться массой, без образования тканей, органов. С культурой человеческих клеток, больных галактозной недостаточностью, ученые и производили свой опыт.

В качестве «вектора «-переносчика они использовали мутант того же фага «лямбда» со встроенным в него тем участком ДНК из кишечной палочки, где находится галактозный оперон — группа генов, способная «организовать» производство недостающего соединения. Гибридный фаг впустили в культуру больных клеток человека. В 1974 году Меррил и Станбро объявили, что клетки излечились!

Похожий опыт провела группа ученых США и в 1975 году, излечив клетки, больные так называемым бета-ганглиозидозом.

Не менее привлекательна «обратная задача»: встройка генов высших, скажем человека, в геномы низших, например бактерий. Для чего это надо?

Да для того, чтобы простыми, дешевыми, массовыми методами производить различные лечебные сыворотки, гормоны: ростовой гормон гипофиза, иммуноглобулины — вещества, побуждающие ослабленный детский организм сопротивляться всякой инфекции, белки, позволяющие подавить гемофилию — наследственную несвертываемость крови.

На этом пути есть успехи. Способом, похожим на примененный пущинцами — с помощью рестриктазилигаз, — сумели встроить в плазмиды гены из ДНК морского ежа, управляющие синтезом некоторых белков. Сумели встроить один из генов любимого лабораторного животного генетиков — мушки дрозофилы в геном столь же любимой микробиологами кишечной палочки-выручалочки.

Уже продается в аптеках и спасает жизни миллионов людей человеческий (а не животный, как прежде) инсулин, лекарство от «сахарной болезни» — диабета, полученный в культурах снабженных человеческим геном бактерий.

В сельском хозяйстве трансгены тоже уже работают и приносят прибыль. В 1986 году удалось пересадить один ген из бактерии «тюрингская бацилла» в геном табака. Это был ген, который управлял строительством белка — токсина, то есть яда для насекомых-вредителей этого растения. Ученые продолжают опыты, и уже почти в новом тысячелетии сумели пересадить этот же ген из той же бациллы в культуру риса. Рис — сам! — стал убивать своих двух злейших врагов, желтого и полосатого пилильщиков.

Одна из плазмид, Ti-плазмида перенесла в тот же табак ген, в 10 раз повысивший в растении содержание аспирина, салициловой кислоты и тем избавила его от трех заразных заболеваний и повысила устойчивость к ужасу табаководов — вирусу табачной мозаики. Но эти же чудо-фаги и плазмиды иногда по совершенно непонятным причинам, привнеся тот или иной ген в то или иное растение, не только ничего путного не совершают, но и действуют наперекор, не усиливая тот или иной нужный признак, а даже и подавляя его окончательно. Поиск во многом все еще идет вслепую...

«Золотая мечта» растениеводов — создание сельскохозяйственных растений со встроенным геном фиксации атмосферного азота (Nif-опероном) — пока относится к области фантазии», — писал когда-то академик А. А. Баев. Но добавлял, что этот чудо-оперон, сулящий человечеству революцию в области продуктивности сельского хозяйства (удвоение и утроение урожаев по всей планете!), уже умеют перебрасывать из бактерии в бактерию очень уверенно. Будем надеяться, что эта и другие «золотые мечты» растениеводов не останутся только мечтой.

Тот же случай с французскими учеными, нечаянно заразившимися вирусным геном, наводит и на другие размышления.

— Был такой случай, — рассказывал мне научный руководитель пущинской группы Николай Матвиенко. — Послали статью об очередном эксперименте по генной инженерии в известный международный журнал. Оттуда статью завернули: в статье не указаны гарантии биологической безопасности эксперимента.

— Как вы считаете, правильно завернули?

— Правильно. Опасность, конечно, есть. Вы знаете, как назвал один американец выведенные безопасные векторы-мутанты фаги «лямбда»? Аронфаги! Не догадываетесь, что это значит?

— Нет.

— Подскажу. Это по-английски пишется так: haronphags.

Все ясно! Харон — мифический перевозчик душ усопших в царство мертвых через реку Стикс...

— Хорошо. Ну, а ваш фаг, переносчик генов, его можно отнести к аронфагам?

— Да! Мы много об этом думали. И в тексте работы есть об этом...

— В человеке, — продолжал Н. Матвиенко, — ежедневно продуцируются триллионы кишечных палочек. Это основная масса нашей «кишечной флоры», без которой мы, пожалуй, не смогли бы нормально питаться и переваривать пищу. Представляете, что будет, если на волю вырвется штамм кишечной палочки со встроенным в него опасным геном? Наши организмы не привыкли бороться с кишечной палочкой, она — союзник. И вдруг союзник становится врагом... Последняя конференция в Майами разработала подробную инструкцию о правилах работы генных инженеров. Трудно предположить, что кто-нибудь захочет нарушить эту инструкцию, подвергнуть окружающих страшной опасности. В то же время за рубежом есть частные фирмы, отнесшиеся скептически к инструкции. Что делается в лабораториях этих фирм, общественность часто не знает. Нужны еще, наверное, и какие-то юридические рамки...

Генные инженеры всего мира продолжают поиски новых методов разрезания и сшивания генов. Причем сейчас эти поиски ведутся в основном в направлениях заведомой безопасности самих методов.

Обычно работа идет с организмами, гены которых хорошо известны. Но опасность может подкрасться со стороны... Рестриктазы режут нити — ДНК фага заканчивается не геном, а какой-то его половинкой. Отрезок чужой ДНК, который нужно присоединить, тоже заканчивается обрывком какого-то другого гена. Чаще всего соединение этих двух половинок ничего нового не дает. Но в принципе не исключено, что две половинки разных генов смогут образовать новый ген с совершенно новыми, неизвестными свойствами!

Это значит, нынешний рестриктазно-лигазный метод генной «хирургии» нужно в будущем заменять каким-то более точным, прецизионным методом генного конструирования.

Среди нынешних методов генной инженерии есть и такой. ДНК не режут, а как бы зачищают с концов особым ферментом и «надставляют» другими реактивами. Зачищенные и надставленные концы приобретают свойство «липкости». Этим способом можно связывать почти полные генные наборы двух совершенно разных организмов, получать настоящие генные гибриды. Но и здесь на местах сшивки ДНК образуется до 25 надставленных нуклеотидных пар случайного характера и неизвестного действия! Тот же П. Берг, инициатор моратория, как-то проделал такой опыт: разрезал ДНК одного вируса пополам, а потом сшил обратно эти половинки с зачисткой и надставкой. В ДНК вируса появилось около 50 пар повторяющихся звеньев-нуклеотидов — своего рода грубый шов. И вот этот шов оказался не безразличен для свойств вируса. Он стал «новым геном».

Вирус размножался как ни в чем не бывало, но в нем появились новые свойства, которые заранее предвидеть было невозможно!

Одно из генеральных наступлений генных инженеров сейчас идет на млечную железу коровы. Предполагается, что это изумительное изобретение природы можно использовать в качестве биореактора, заставить вырабатывать, кроме масла и казеина, еще множество биологически активных продуктов и лекарств. Пока ученые нащупывают подходы — и неудачно. Совсем недавно, после многолетних и дорогих экспериментов уже почти, было, получилось, выделили четыре коровьих же гена в качестве переносчиков будущих дополнительных трансгенов, считая, что уж такой переносчик направится куда надо, в молочную железу и больше никуда. В молочную железу посланец, действительно, явился, внедрился, но — увы — не только туда. Еще и в легочную ткань. Брак — последствия такого вторжения, куда не надо, могут быть катастрофическими...

Ученые нередко вынуждены, обязаны отступать, отказываясь от искушения просто удовлетворить любопытство, понадеяться на авось. Уж очень велика опасность в случае неожиданности...