Мэтт Ридли - Геном: автобиография вида в 23 главах

Политизация научных вопросов ведет к абсурдным решениям. В 1992 году одна из крупнейших в мире селекционных компаний Pioneer разработала генетически модифицированную сою, добавив в нее ген бразильского ореха. Цель заключалась в том, чтобы сделать бобы сои более полезными для тех людей, для которых соя является основным продуктом питания. Задача состояла в том, чтобы устранить в сое природный дефицит важной аминокислоты, метионина. Но вскоре стало известно, что у мизерного процента людей в мире бразильский орех вызывает аллергию. Специалисты компании Pioneer проверили генетически модифицированную сою и обнаружили, что она тоже может быть аллергеном. Научный доклад компании пробудил чиновников, которые немедленно запретили дальнейшие работы над проектом, несмотря на то, что расчеты показывали минимальную вероятность гибели человека от анафилактического шока, тогда как сотни тысяч людей были бы спасены от проблем, связанных с несбалансированным питанием. Эта история, вместо того чтобы стать примером чрезмерной активности бюрократов, была растиражирована «борцами за экологическую чистоту» как пример потенциальной опасности генетической модификации растений.

Несмотря на то что многочисленные научные проекты попали под запрет чиновников, в 2000 году в США более 50% урожая было получено от генетически модифицированных растений. Неизвестно — к счастью или к несчастью, но генная инженерия стала повседневной практикой.

В генетической модификации животных тоже наметился прогресс. Сейчас добавить ген в организм животного, так чтобы он наследовался в следующих поколениях, стало почти настолько же просто, как модифицировать геном растения. Для этого нужно выделить необходимый ген; поместить его в носик очень тонкой пипетки; под микроскопом проткнуть яйцеклетку мыши, извлеченную в течение 12 часов после оплодотворения; нацелить носик пипетки на одно из двух проядрышек и впрыснуть содержимое пипетки. Техника далека от совершенства. Только у 5% мышат нужный ген окажется включенным, а у других животных, таких как коровы, процент успеха еще ниже. Но у 5% генетически модифицированных мышат новый ген окажется встроенным в одну из хромосом.

Генетически модифицированные мыши для ученых — все равно что золотой песок для старателей. Методом генетической модификации мышей исследователи просеивают гены и пытаются разобраться, для какой цели служит тот или иной ген. Новый ген можно взять не только от другой мыши, но практически от любого организма. В отличие от компьютеров, для которых необходимо конкретное программное обеспечение, любой ген можно запустить на воспроизведение в любом организме. Так, было обнаружено, что линию мышей с высокой частотой появления раковых опухолей можно вернуть к норме, если добавить в геном мыши хромосому 18 из генома человека. Это открытие было первым доказательством того, что на хромосоме 18 сконцентрированы многие гены-супрессоры. Теперь осталось профильтровать гены хромосомы 18 на мышах, чтобы определить, какие именно гены ответственны за устойчивость к онкологическим заболеваниям.

Микроинъекции генетического материала позволили ученым разработать новый, более совершенный метод генетических модификаций, с помощью которого можно точечно изменять отдельные гены. Для такой генетической модификации часто используются стволовые клетки трехдневных эмбрионов. В 1988 году Марио Капекки (Mario Capecchi) обнаружил, что если добавить в такую клетку измененный ген, то он будет встроен в хромосому по месту нахождения копии этого гена, заменив собой тот ген, который был на хромосоме. Капекки брал нормальный онкоген мыши int-2 и добавлял его методом электропорации в стволовую клетку, взятую от мыши с дефектным онкогеном. Затем ученый определял, заменит ли нормальный ген своего дефектного двойника на хромосоме. Этот метод называется «гомологической рекомбинацией». В методе используются естественные механизмы репарации поврежденной ДНК. Когда репаративные белки обнаруживают дефект на хромосоме, они используют в качестве шаблона аналогичный ген на другой хромосоме и заменяют дефектный ген нормальной копией. Если в ядро добавляются фрагменты ДНК с измененной версией гена, то репаративные белки по ошибке воспринимают их как шаблоны и копируют в соответствующие позиции на хромосомах. Генетически измененная стволовая клетка затем вновь помещается в эмбрион. В результате получается «химерный» организм, в котором часть клеток содержат измененный ген [178] Capecchi M. R. 1989. Altering the genome by homologous recombination. Science 244: 1288–1292. .

Метод гомологической рекомбинации позволяет ученым не только восстанавливать поврежденные гены, но и выполнять противоположную задачу: целенаправленно разрушать гены, добавив в ядро дефектную версию гена. В результате получаются так называемые генетически нокаутированные мыши, в которых разрушен только определенный ген, что дает возможность определить его природное назначение. Так, роль генов в формировании памяти (см. главу 17) была установлена почти исключительно с помощью «нокаутированных» мышей.

Генетически модифицированные животные представляют интерес не только для ученых. Нашлось практическое применение для «модернизированных» овец, коров, свиней и кур. В геном овцы был добавлен ген коагулирующего фактора человека в надежде на то, что белок будет накапливаться в молоке и с его помощью можно будет лечить больных гемофилией. (Клонированная овца Долли, наделавшая в 1997 году много шума во всем мире, была получена этой группой ученных почти случайно, когда они занимались генетической модификацией яйцеклеток.) Исследователи из Квебека выделили из паука ген белка паутины и внедрили его в яйцеклетку козы с целью получить генетически модифицированное животное с шелковой нитью прямо в молоке. Другая компания нацелила свои исследования на генетическую модификацию кур в надежде превратить курицу в биофабрику, несущую яйца с белковыми добавками, полезными как для кулинарии, так и для фармацевтики. Даже если эти фантастические проекты постигнет неудача, нет сомнений в том, что со временем в области генетической модификации животных удастся достичь таких же успехов, как и с генетически модифицированными растениями, т. е. мясные породы скота будут давать больше мяса, молочные породы — больше молока, а куры — супердиетические яйца [179] First N., Thomson J. 1998. From cows stem therapies? Nature Biotechnology 16: 620–621. .

Методы генной инженерии становятся все проще и надежнее. Нет сейчас никаких технических трудностей, которые не позволили бы высококвалифицированной группе специалистов провести генетическое моделирование человека. Через несколько лет, наверное, будет возможно взять любую клетку организма, вставить в нее новый ген в определенном месте на хромосоме, затем извлечь ядро клетки и заменить им ядро яйцеклетки. Из яйцеклетки можно будет вырастить человека, являющегося точной трансгенной копией своего предшественника. Например, в клоне будут все гены, кроме того, который вызвал раннее облысение. Можно клонировать стволовые клетки и вырастить из них новую печень вместо той, что стала жертвой горячительных напитков. Можно будет в лабораторных условиях вырастить нейроны человека и испытывать на них новые лекарства, сохранив жизнь множеству лабораторных животных. Может, кто-то на старости лет захочет вырастить себе наследника и спокойно почить с радостной мыслью, что часть его плоти и крови продолжает жить.