Тимо Зибер - Дикие гены

Чтобы как-то скрасить свой досадный промах, Гиллеман решил сделать то, в чем всегда был силен, – разработать новую вакцину против аденовирусов, которые доставляли немало хлопот военному начальству и в зимние месяцы отправляли на больничные койки до 90 процентов призывников.

Чтобы изготовить вакцину, аденовирусы размножали в клетках обезьяньих почек. Но в этих же почках обитали вирусы SV40. Аденовирусам это пришлось по вкусу, так как выяснилось, что с помощью SV40 им легче размножаться. В этом случае им не приходилось выполнять всю работу самим. Но изготовители вакцин были на этот счет другого мнения. Им SV40 был не нужен. Когда они с большим трудом его удалили, оказалось, что по какой-то причине одна молекула из SV40 по-прежнему осталась в культуре аденовируса. Как такое могло произойти?

Проведя кропотливое детективное расследование, ученые в 1960-е годы в конце концов выяснили, что в культуре присутствовало два разных аденовируса. Один из них выглядел так, как ему и положено, а второй воспользовался геномом SV40 и встроил его часть в собственный наследственный материал. Как ни странно, после этого и один, и другой вирус отказались размножаться в клетках обезьяны.

Благодаря этому открытию ученые уже куда с большим интересом стали присматриваться к смеси вирусов, которые демонстрировали в клеточных культурах неразрывную связь, как Бонни и Клайд. Во-первых, аденовирус показал, что способен включать чужую наследственную информацию в свой геном и затем благополучно доставлять ее в клетки. Во-вторых, возникший в результате вирус терял способность размножаться без посторонней помощи. Размножение возобновлялось лишь после того, как его снабжали недостающими белками с помощью второго вируса. В результате аденовирус по собственной инициативе переквалифицировался в вектор, хотя использования аденовирусов в качестве транспортного средства для генной терапии пришлось ждать до 1980-х годов.

Есть еще ряд причин, по которым аденовирусы подходят на роль векторов. Они довольно легко поддаются размножению, а их геномы – изменениям. Аденовирусы эффективно и надежно доставляют генетические послания куда положено и имеют достаточно свободного места даже для крупных «посылок». Однако при выполнении своей работы они слишком бросаются в глаза (и это их самый большой недостаток). Другими словами, для нашей иммунной системы они представляются чем-то вроде тюнингованного автобуса с хромированными спойлерами, широченными шинами и яркой раскраской в виде золотых мишек по бортам. Тут уж незаметно не проскочишь. Поэтому иммунная система объявляет полную боевую готовность, когда такие автобусы в массовом порядке заезжают в организм, ревя моторами и гудя клаксонами.

В свою очередь, аденоассоциированные вирусы (ААВ) во всех отношениях ведут себя куда скромнее. Они намного меньше по размеру, чем аденовирусы, поэтому могут транспортировать лишь короткие отрезки ДНК. По сравнению с автобусами аденовирусов, ААВ – это маленькие двухместные спортивные автомобили неброской окраски, которые не поднимают по тревоге всю иммунную систему. У ААВ есть еще одно непревзойденное свойство: инфицировав клетку, они затаиваются и больше ничего не делают. Если бы Диоген был знаком с ААВ, то с удовольствием пригласил бы их погостить в своей бочке. Их можно сравнить с гостем на вечеринке, который весь вечер молча торчит в углу и только портит настроение всем остальным. Но именно поэтому специалисты по генной терапии считают аденоассоциированные вирусы идеальными посыльными: позвонили, вошли, отдали посылку – и все.

Поэтому нет ничего удивительного в том, что аденоассоциированные векторы пользуются в сфере генной терапии все большей популярностью. Замечательно и то, что их можно «натаскивать» на определенные типы клеток. Это, конечно, достаточно длительный и трудоемкий процесс, но при помощи терпения и некоторой доли везения удается получить векторы, доставляющие послания только в конкретные клетки. И это просто поразительно, особенно если учесть, что большинство служб по доставке, которые существуют уже значительно дольше и славятся своими традициями, обычно оставляют посылки, предназначенные для пятого этажа, внизу, возле входной двери подъезда.

Однако и аденоассоциированным, и аденовирусным векторам свойственна одна проблема: их послания, доставленные в клетку, после ее деления пропадают. Это объясняется тем, что дополнительный фрагмент ДНК всего лишь приклеивается к хромосоме, словно записка на клейком листке, и не удваивается при делении.

Но на помощь приходит другая группа вирусов – ретро-вирусы. Их использование в качестве векторов для генной терапии представляет большой интерес, поскольку после проникновения в клетку они встраивают свою наследственную информацию непосредственно в ее геном, и клетка несет ее по жизни как свою неотъемлемую часть (это что-то вроде того, как тетя Хедвиг стала постоянным членом нашей семьи, хотя сама считает, что приехала лишь с кратким визитом).

Одним из самых полезных вирусов этой группы оказался вирус иммунодефицита человека (ВИЧ). Поскольку ВИЧ не является воплощением бескорыстного стремления к улучшению мира и повышению благополучия человечества, то на первый взгляд это можно счесть неудачной шуткой. Но использование ВИЧ в качестве вектора вовсе не такая уж сумасшедшая затея. Перед тем как стать вектором, ВИЧ полностью очищается, из него извлекаются специфичные для него гены. Происходит даже переименование, и после всех процедур ему дают неприметное имя – лентивирусный вектор (как видите, векторам тоже приходится заботиться о своем имидже). И действительно, лентивирусные векторы имеют ряд преимуществ по сравнению с другими ретровирусными коллегами. В частности, они могут инфицировать клетки, находящиеся в состоянии покоя, то есть не делящиеся. Это существенно расширяет меню лентивирусных векторов, потому что далеко не все клетки организма подвержены частому делению.

Встраивая свой геном в хромосомы клетки-хозяина, лентивирусные векторы ведут себя более аккуратно. Ведь при всей эффективности генной терапии здесь не обходится без проблем. Многим вирусам в конечном счете абсолютно наплевать, в какое место генома клетки добавить свою информацию. Главное, что она доставлена внутрь клетки. Но легко представить, к какой беде может привести посылка, небрежно брошенная курьером службы доставки на горячую плиту.

В переводе на уровень клетки-хозяина это означает, что многие ретровирусы встраивают свой наследственный материал в область промотора, то есть в самый центр регулирования и управления. А ведь нарушение деятельности этого центра может привести к неконтролируемому росту клетки и, в экстремальном случае, к раку. В свою очередь, лентивирусные векторы, встраивая свой геном, избегают области промотора и не нарушают его функций.