Цитаты из книг автора «Александр Панчин»

При генной терапии гемофилии генетически измененные вирусы, лишенные способности вызывать инфекцию, доставляют работающую копию гена фактора свертывания крови IX в клетки печени человека. Вирус для доставки генов выбирают не случайно. Это должен быть такой вирус, который избирательно проникает в клетки определенного типа. Специфичность проникновения обусловлена тем, что вирус распознает особые белки, встречающиеся только на поверхности определенных типов клеток. Так, к примеру, ВИЧ направленно поражает клетки иммунной системы, а вирус гепатита – как раз устремляется в печень. У безобидных ГМ вирусов, используемых для генной терапии, возможности аналогичные. В итоге клетки печени человека начинают производить недостающий белок самостоятельно.

Рожденным с наследственными заболеваниями людям может помочь генная терапия. Чаще всего генетическое заболевание связано с тем, что в клетках человека не работает какой-то важный ген. Причем, как правило, это критично даже не для всех клеток человека, а только для их определенного типа. Например, фактор свертывания крови IX человека, нарушение производства которого приводит к гемофилии, вырабатывается в печени, а потом выбрасывается в кровь. Значит, при наличии упомянутого дефекта достаточно исправить геном клеток печени или хотя бы части из них. Не обязательно вмешиваться в работу каждой клетки.

Число детей, рожденных при помощи методов искусственного оплодотворения, уже перевалило за 4 миллиона – и с ними все в порядке (хотя, конечно, не все такие дети проходили преимплантационную генетическую диагностику). Повышенных рисков каких-либо серьезных отклонений в физическом342 или в умственном развитии343 “детей из пробирки” ученые пока не нашли. Небольшие отличия, которые наблюдаются между группами детей (вроде отличий в средних значениях кровяного давления или количестве жировой ткани), могут быть связаны с генетическими или иными особенностями их родителей. Люди прибегают к искусственному оплодотворению не потому, что это какая-то модная роскошь, а либо потому, что им не удается зачать ребенка обычным способом, либо потому, что они являются носителями опасных наследственных заболеваний.

Кто-то подумает, что это все лишь красивые игры ученых, не имеющие прямого отношения к нашей повседневной жизни, – и будет не прав. Уже сейчас мы умеем переносить готовые гены из генома одного организма в геном другого, создавать любые последовательности ДНК, менять саму ДНК и даже самые фундаментальные основы жизни – генетический код. Эти технологии в конечном итоге позволят исправить многие несовершенства окружающего нас мира: побороть голод, избавиться от наследственных заболеваний, от которых страдают взрослые и дети, продлить людям жизнь. “Играем ли мы в Бога?” – спросите вы. Не думаю, что мы конкурируем с ним в этих задачах. Во всяком случае, я не вижу, чтобы Бог решал за нас перечисленные проблемы. Вот мы и вынуждены справляться сами.

Кроме того, имея 6 разных нуклеотидов, мы можем теоретически иметь для кодирования аминокислот не 64 кодона, а 216. Тут сразу возникает вопрос: если даже число имеющихся кодонов избыточно и ими кодируется всего 20 аминокислот, то зачем нам еще больше? Но допустим, что мы хотим создать в клетке белок, в состав которого входит какая-то нестандартная аминокислота. Использовать какой-то из уже имеющихся кодонов для кодирования этой аминокислоты нежелательно, ведь в геномах живых организмов встречаются все кодоны. Чтобы не испортить кучу белков, нам придется сначала какой-то кодон “освободить”, заменив в геноме большинство таких кодонов на другие кодоны, отвечающие за ту же самую аминокислоту. А это технически достаточно сложная задача! Даже если мы будем синтезировать молекулы ДНК “с нуля”, как это делал Вентер. Альтернативно можно использовать один из стоп-кодонов, но стоп-кодонов всего три, и они тоже нужны. Зато с новой нуклеотидной парой мы сразу получим уникальный кодон, которому можно приписать любую аминокислоту. При этом мы не затронем работу других генов и последовательности белков, которые они кодируют. Что значит “приписать” кодону новую аминокислоту? Ранее мы разбирали, что важную роль в работе генетического аппарата клетки играют транспортные РНК (тРНК), которые, с одной стороны, несут аминокислоту, а с другой – имеют три нуклеотида, комплементарные кодону молекулы РНК. Такие тРНК по очереди связываются с рибосомой в процессе синтеза белка и привносят соответствующие кодонам молекулы РНК аминокислоты.

Кишечная палочка, в которую ввели такую необычную ДНК, не умеет синтезировать эти новые типы нуклеотидов, но если ее “подкармливать” ими, добавляя в питательную среду, бактерия успешно использует их при репликации ДНК. При этом нуклеотиды d5SICS и dNaM внедряются ДНК-полимеразой друг напротив друга, как если бы это была обычная комплементарная пара нуклеотидов. Такая новая ДНК может передаваться от родительских клеток потомкам, но на сегодняшний день она абсолютно “бесполезна”. С нее не считывается какая-то особая РНК, она не кодирует никаких белков, но в будущем ей вполне может найтись применение. Во-первых, не исключено, что эта технология поможет создавать генетически модифицированные организмы, чьи гены будут сохраняться, только если подкармливать их “особыми” нуклеотидами. Такие гены заведомо не “убегут” в окружающую среду, не окажутся перемещены в результате горизонтального переноса и так далее.

Кац позволил бактериям с такой вставкой немного пожить и накопить мутаций, а затем прочитал этот фрагмент ДНК и перевел мутировавший фрагмент обратно на английский. Вот что у него получилось: Let aan have dominion over the fish of the sea and over the fowl of the air and over every living thing that ioves ua eon the earth (“И да владычествует хеловек над рыбами морскими, и над птицами небесными, и над скотом, и над всею землею, и над всеми гадами, преснокающимися про земле”). Мы видим, что в этой фразе появились ошибки – еще одна иллюстрация метафоры, что молекула ДНК – это, в сущности, текст, но текст, который может меняться.

С первого раза “запустить” жизнь с синтетической хромосомой команде Вентера не удалось. Внесенная ДНК не была защищена метильными группами от действия рестриктаз, находящихся внутри донорской бактериальной клетки. Тогда ученые обработали свою синтетическую ДНК ферментами – метилазами, которые устранили этот недостаток. После этого ДНК успешно перенесли, а полученные бактериальные клетки с новой хромосомой питались, росли и делились330.

Итак, мы научились менять гены живых организмов, но понимаем ли мы устройство геномов живых существ настолько хорошо, чтобы создавать их с нуля? Здесь мы возвращаемся к возможности синтезировать любую молекулу ДНК заданной нуклеотидной последовательности в пробирке. В 2010 году ученый Крейг Вентер, которого мы уже упоминали в связи с его успешным проектом по чтению генома человека и оригинальной идеей прочитать “геном” Саргассова моря, объявил на страницах журнала Science, что его команда создала клетку с синтетической ДНК330. Новость моментально разлетелась по всему миру, а журнал Newsweek разместил на своей обложке фотографию Вентера с заголовком Playing God (“Играя в Бога”).

Еще одна группа исследователей показала, что с помощью CRISPR-системы можно получать генетически модифицированные сперматозоиды крыс, а значит, менять геномы животных, не затрагивая эмбрионы329. Вполне вероятно, что первые генетически модифицированные люди получатся благодаря использованию этого подхода. Надеюсь, что общество не будет выступать против опытов с ГМ спермой, как выступает сейчас против генной инженерии эмбрионов.