Элис Робертс - Приручение. 10 биологических видов, изменивших мир

Такие растения, несомненно, являются генно-модифицированными. Так почему же изменение генов с помощью такого незатейливого инструмента, как гамма-излучение, считается приемлемым, в то время как применение ферментов (значительно более точное и контролируемое) с той же целью предстает как опасная процедура? Международное агентство по атомной энергии настаивает на том, чтобы разделить понятия «радиационной селекции» и биологической, генетической модификации. Первый метод представлен как ускоренный вариант спонтанной мутации, которая происходит в организме и является основой изменчивости, жизненной силой самой эволюции. Но, раз уж мы используем радиацию для модификации ДНК растений и называем это «радиационной селекцией», тем более логичным мне кажется называть биологический вариант этого процесса – более точное и направленное воздействие на организм – «ферментативной селекцией».

Именно поэтому мне так хотелось попасть в Рослинский институт и побеседовать с исследователями, узнав их мнение относительно генной инженерии, а также поговорить о новейших методах, применяемых в данной области. Ведь они пионеры, они работают на научном фронте. Они лучше, чем кто бы то ни было, разбираются в науке, равно как и в путанице, возникающей из-за особенностей человеческого восприятия, предубеждений и здравых опасений. Кроме того, эти ученые знают все о генах курицы – первого домашнего животного, геном которого был полностью расшифрован, произошло это в 2004 году. Адам Балик рассказал мне о генетических технологиях и возможности их применения, Хелен Сэнг поведала о научной отрасли в целом и о кипящих вокруг нее страстях, а Майк Макгру представил удивительные инновации, а также поделился своим видением того, как эта технология работает на пользу мира.

Меня встретил Адам и проводил в свой залитый светом кабинет на втором этаже здания с фасадом из стали, стекла и меди, в котором базируются рослинские ученые. Стены помещения украшали плакаты, изображающие стадии эмбрионального развития цыпленка. Мы сели за стол, и Адам показал мне серию изображений на мониторах, занимавших большую часть его рабочего места. Я увидела острова ярко-зеленого цвета на темном фоне. Это были фотографии, сделанные при помощи микроскопа и изображающие развивающийся куриный эмбрион. Мы рассматривали фотографию его шеи, и зеленые области соответствовали определенному типу ткани – лимфоидной ткани, той самой, из которой состоят и наши с вами лимфоузлы. На самом деле обычно эта ткань не светится зеленым, но Адам модифицировал эмбрион, вставив в геном цыпленка репортерный ген, кодирующий флуоресцентный белок, вызывающий зеленое свечение в местах развития лимфоидной ткани.

Данное изменение в ДНК эмбриона Адам внес традиционным методом: эта технология применяется для модификации генов кур уже по крайней мере лет двенадцать. Фактически всю работу выполнили вирусы. Многие вирусы действуют за счет внедрения своей ДНК в геном организма носителя, и данным механизмом можно воспользоваться, чтобы ввести в клетку другого организма необходимый ген. Такие вирусные векторы изначально были разработаны для использования в генной терапии человека, но они отлично действуют и для кур. Несмотря на то что в основном направить вирус именно к определенному месту в геноме невозможно, сами вирусы достаточно точно определяют участки для внедрения генов там, где этот ген будет читаться клеткой, или экспрессироваться.

Адам использовал этот проверенный на практике метод, чтобы заставить лимфоидные клетки куриных эмбрионов светиться. Сначала он определил белок, который обычно продуцируется этими клетками и который отсутствует в других типах клеток, а затем нашел «переключатель», то есть регуляторную последовательность, расположенную непосредственно перед геном, кодирующим данный белок. После этого Адам сконструировал новый фрагмент ДНК, состоящий из найденного «переключателя» и заранее выделенного у медузы гена, кодирующего зеленый флуоресцентный белок. Используя вирусный вектор, Адам мог поместить созданную им структуру – переключатель и ген медузы – в куриный эмбрион. Тогда во всех клетках лимфоидной ткани при «включении» гена, кодирующего нормальный белок, также активировался ген, кодирующий флуоресцентный белок. Генетически модифицированный эмбрион окрашивался соответствующим образом, давая исследователям возможность видеть точное расположение лимфоидной ткани в ультрафиолетовом свете под микроскопом.

«Это не просто картинки. Благодаря этим фотографиям мы можем вести определенные подсчеты», – объяснил Адам. Снимки указывают точное месторасположение в эмбрионе развивающейся лимфоидной ткани, связанной с иммунной системой. Адам исследовал развитие иммунной системы цыпленка, и эти невероятные кадры служили ключом к пониманию того, как формируются клетки и ткани данной системы организма. Так ученые могут видеть, как создаются защитные механизмы птичьего организма: это все равно что отмечать на старинной карте укрепления, пытаясь понять, каков будет ход битвы. Иммунная система птиц совершенно не похожа на иммунную систему млекопитающих – настолько, что ученые задаются вопросом: как птицы смогли выжить, не имея тех средств защиты, что развились у млекопитающих?

«Практически все, что нам удалось узнать о млекопитающих, говорит о том, что птицы просто не должны существовать, – признался Адам, – но они живут в той же самой среде и справляются с теми же самыми патогенами своими способами». Зачастую путь науки заключается именно в том, чтобы отмечать подобные различия и пытаться понять их причину. Лимфатические узлы играют важнейшую роль в организме млекопитающих, в том числе человека. У птиц есть скопления лимфоидной ткани, но по степени дифференциации они далеки от лимфатических узлов, и тем не менее пернатые прекрасно живут без них. Любопытная загадка. Лимфатические узлы имеют довольно сложное строение. Почему же они развились у млекопитающих и отсутствуют у птиц? Если нам удастся понять, как птицы противостоят инфекциям с помощью своей необычной иммунной системы, то мы будем больше знать и о работе защитных механизмов организма человека.

Помимо прочего, генетическая модификация позволила ученым проследить процесс развития эмбриона с беспрецедентной точностью, и, без всякого сомнения, это важный инструмент в рамках подобных фундаментальных исследований. Но что насчет применения данной технологии за пределами лаборатории, по отношению к курам, выращиваемым на мясо? Исследователи из Рослинского института изучили проблему и под этим углом, предложив использовать сочетание «причуд» эмбрионального развития с удивительно точной новой технологией редактирования генов.