Журнал Наука и жизнь, 2000 № 05

Но даже без этой экзотики ПЦР уже внесла решающий вклад в реализацию ряда фантастических проектов.

Упрощенная схема одного из методов секвенирования — определения последовательности нуклеотидов в нити ДНК. Размноженные с помощью ПЦР одинаковые отрезки ДНК (гены) снова превращают путем нагревания из двойных в одинарные, разливают по четырем пробиркам и в каждую добавляют один из четырех типов ферментов, каждый из которых разрезает нить ДНК в том месте, где стоит один из четырех блоков-нуклеотидов: А, Г, Т или Ц. В пробирках накапливаются отрезки ДНК разной длины, но все оканчивающиеся на тот или иной нуклеотид. Методом электрофореза содержимое пробирок сортируют по длине и точно измеряют длину каждой образовавшейся группы. А поскольку в каждой пробирке длина отрезков самая разная, то фактически измеряется расстояние от начала отрезка до того или иного нуклеотида. Суммируя эти данные, можно воссоздать последовательность нуклеотидов в нити ДНК, то есть в гене.

— Что вы имеете в виду?

— Это изобретение, в частности, позволило взяться за грандиозную и еще недавно совершенно нереальную работу — расшифровать полный геном человека. Уже одна нитка ДНК расшифрована полностью, всего, как уже говорилось, их 23 в полном наборе хромосом, но работа идет очень быстро, в этом году она, скорее всего, будет закончена. И тогда мы точно узнаем все, что записано в нашем главном «чертеже», а, значит, биологи, биохимики, медики получат возможность изучать его в деталях, открывая неизвестные механизмы заболеваний и новые возможности их лечения. Такая работа, кстати, уже ведется, и есть результаты.

— Хотелось бы узнать хоть что-нибудь об этих результатах. Например, о конкретных новых возможностях врачевания, связанных с расшифровкой ДНК человека…

— Примеров немало, особенно в сфере наследственных болезней или предрасположенности к тем либо иным заболеваниям. Так, скажем, у некоторых людей существует несколько пониженная сопротивляемость возникновению опухолей кишечника, что явно отражено в определенном участке генома. Поэтому изучается возможность достаточно простыми методами детально исследовать соответствующий участок ДНК у определенных групп пациентов и при необходимости принимать предупредительные меры.

Наряду с такими поисковыми исследованиями союз биотехнологии и медицины дал уже немало реальных практических результатов, причем не только одобренных всеми контрольными ведомствами, но и получивших широкое распространение в медицинской практике.

— Расскажите, пожалуйста, об этом подробнее. Очень может быть, что многие из нас уже пользуются достижениями биотехнологии, даже не подозревая об этом и напоминая тем самым известного мольеровского героя, который не знал, что всю жизнь говорит прозой.

— Первое, что приходит на ум, — это искусственный белок инсулин, неотличимо такой же, какой вырабатывается в нашем организме. Думаю, что слово «искусственный» применяется в данном случае весьма условно, оно отражает лишь способ получения. Этот способ уже давно стал классикой биотехнологии: с ДНК человека снимают слепок гена, который содержит описание инсулина, затем полученный таким образом участок ДНК размножают и «вшивают» в молекулу наследственности определенных микроорганизмов. Они, подобно микроскопическим химическим комбинатам, и вырабатывают нужный нам белок, в данном случае — искусственный человеческий инсулин. Им сейчас пользуются миллионы диабетиков, у которых другие виды инсулина вызывают аллергию.

Сейчас оба эти процесса выполняют автоматы — и полимеразную цепную реакцию (фото вверху), и секвенирование (фото внизу). В солидных лабораториях эти автоматы стоят десятками, что сильно ускоряет чтение наследственной информации.

Нельзя не вспомнить получаемый биотехнологическими методами искусственный гормон роста человека. Из-за того, что этот гормон не вырабатывается в организме, человек не растет, появляются карлики, лилипуты. Сейчас этой проблемы практически нет, ее решил вводимый в организм искусственный гормон. Нужно подчеркнуть — речь идет именно об искусственном человеческом гормоне роста. Никакие естественные его заменители, например гормоны роста каких-либо животных, вместо данного человеческого гормона не работают. В отличие, скажем, от свиного инсулина — его успешно принимают миллионы диабетиков, если у них при этом не возникает аллергии.

Очень интересен получаемый методами биотехнологии известный белок интерферон. Его организм использует для борьбы с некоторыми вирусными инфекциями, прежде всего, с гриппом. Интерферон — это особое вещество, не во всем еще понятное, оно как бы дополняет основное защитное средство организма — иммунитет. Применяя искусственный интерферон, удалось выявить еще одну его удивительную «профессию»: он каким-то образом приостанавливает развитие рассеянного склероза, болезни, против которой еще недавно не было реально действующих средств.

Еще один пример. Методами биотехнологии удалось выделить соответствующие гены и осуществить синтез белков, которые стимулируют и тормозят рост кровеносных сосудов. Ясно, что первый из них работает тогда, когда ребенок растет и сосуды должны удлиняться и расширяться. И вот оказалось, что у этого белка может быть и другая важная функция: способствуя устойчивому расширению сосудов, он дает положительный эффект при инфарктах. Но это еще не все — профессор Джуда Фоллман из Гарварда показал, что белок, сдерживающий рост сосудов, может быть эффективным противоопухолевым средством. Потому что с ростом опухоли растут и ее сосуды, а если приостановить их рост — опухоль расти не сможет. В то же время для остальных сосудов белок этот не опасен: у взрослого человека сосуды уже не растут, кроме, конечно, случая заживления ран. Соответствующие лекарственные средства сейчас проходят испытания.

Одним словом, биотехнология передала медицине достаточно много препаратов, некоторые из них вытесняют традиционные медикаменты, другие еще только ведут соревнование с ними, третьи их дополняют. Можно вспомнить препарат, который в дополнение к гепарину противодействует агрегации тромбоцитов, препятствует образованию тромбов. Есть препарат, который представляет собой не встречающееся в природе объединение двух белков — рецептора и антитела. Препарат используется вместо не всегда безвредных стероидов при лечении артритов.

Биотехнологические фирмы успех того или иного лекарственного препарата оценивают по объему продаж. Для интерферона этот успех сейчас превышает миллиард долларов в год, многие другие препараты уже преодолели порог в полмиллиарда.