Мэтт Ридли - Геном

Появились первые биотехнологические компании. Сначала Genentech, потом Cetus и Biogen, а затем множе­ство компаний по всему миру. Невероятные новые возмож­ности вызывали интерес у бизнесменов. Ученые научились конструировать бактерии, которые продуцируют несвой­ственные им белки, важные для медицины, пищевой про­мышленности и других отраслей производства. Стали по­являться и первые разочарования. Например, оказалось, что бактерии не подходят для синтеза большинства челове­ческих белков, да и степень изученности белков человека и их роли была недостаточной для их широкого медицин­ского использования. Несмотря на объемные инвестиции в венчурные проекты, единственной компанией, прино­сящей прибыли своим акционерам, является пока только Applied Biosystems, которая занимается разработкой обо­рудования для других биотехнологических компаний. Тем не менее примеры успешного внедрения в производство продуктов биотехнологической промышленности хорошо известны. В конце 1980-х годов гормон роста, полученный с помощью генетически модифицированных бактерий, заменил в медицине свой дорогостоящий и потенциаль­но опасный аналог, получаемый из мозга умерших людей. Настороженность широких масс общественности относи­тельно этичности и безопасности генетических исследова­ний оказалась беспочвенной: за 30 лет использования мето­дов генной инженерии не произошло ни одного инцидента, приведшего к человеческим жертвам или к экологическим проблемам. Пока все идет довольно гладко.

Компания Genentech, образованная в 1976 году, лидиру­ет в области генной инженерии, она занимается синтезом медицинских препаратов (инсулин и многие другие гор­моны, полученные с помощью бактерий). Cetus — ком­пания по разработке методов генетической диагностики. В этой компании был разработан наиболее широко ис­пользуемый в генетике метод полимеразной цепной ре­акции (ПЦР). Biogen — биотехнологическая компания по производству лекарств для лечения аутоиммунных забо­леваний и рака.

Методы генетической инженерии в большей степени повлияли на науку, чем на промышленность. Стало возмож­ным клонировать гены (не следует путать клонирование генов с клонированием организмов). Суть клонирования состоит в том, что отыскав иголку (ген) в стоге сена (гено­ме), исследователь получил возможность вырезать этот ген и вставить его в бактерию, чтобы накопить миллионы ко­пий этого гена для дальнейших исследований. С помощью клонирования были созданы библиотеки, включающие многие тысячи перекрывающихся фрагментов генома че­ловека, что дает возможность выбрать любой участок хро­мосомы для более пристального анализа. Именно с помо­щью генетических библиотек ученые, еще до начала работ над проектом «Геном человека», отыскивали важные гены и «читали» записанный в них текст. Кропотливый и утоми­тельный труд — отыскать нужный абзац в тексте, содержа­щем 3 млрд букв, это стопка книг высотой 45 м. Сотрудники Центра Сангера при Уэллком Траст (Wellcome Trust's Sanger Center), находящегося около Кембриджа и являющегося лидирующей организацией в проекте «Геном человека», читают геном со скоростью 100 млн букв за год.

Очевидная проблема состоит в том, что 97% генома представлено бессмысленной ДНК, интронами, повторя­ющимися минисателлитами и полуистлевшими псевдоге­нами. Разработан метод, позволяющий сконцентрировать внимание на функциональных генах. Для этого создаются генетические библиотеки другого типа: библиотеки кДНК (комплементарная ДНК). Работа по созданию такой би­блиотеки начинается с выделения из клеток всех молекул РНК. В большинстве случаев эти молекулы представлены информационной РНК— копиями генов, полученными в результате трансляции. Осталось только преобразовать РНК обратно в ДНК, и вы получите библиотеку работаю­щих генов без вставок бессмысленных фрагментов ДНК. Проблема состоит лишь в том, что у полученных фрагмен­тов ДНК нет никаких табличек, указывающих на место гена в хромосомах. К концу 1990-х годов наметилось серьезное противостояние во взглядах и методах между двумя группа­ми ученых, работающих над проектом «Геном человека». Одна группа, возглавляемая бывшим профессиональным серфингистом, ветераном войны во Вьетнаме и миллио­нером Крэйгом Вентером (Craig Venter) с его компанией Celera, предпочитала штурмовые методы «шотган-секвени- рования» генома человека с параллельным коммерческим патентированием обнаруженных генов. Им противостояли академические круги Кембриджа под руководством Джона Салстона (John Sulston), финансируемые общественной организацией Уэллком Траст. Они предпочитали методы последовательного системного изучения генома и опро­тестовывали любые попытки коммерциализации проекта. Неизвестно, какая сторона возьмет верх.

В 2002 году Крэйг Вентер был уволен акционерами компа­нии Celera, когда стало ясно, что патентирование генов не принесет прибыли, что еще раз убедительно подтверди­ло невозможность коммерциализации фундаментальной науки. В научном плане доктор Вентер был более успеш­ным. Сейчас он возглавляет научно-исследовательский институт, носящий его имя (J. Craig Venter Institute), кро­ме того, он был основоположником всемирно известного Института генетических исследований (TIGR - The Institute for Genomic Research).

Вернемся к генетическим манипуляциям. Смоделировать гены для использования в бактериях несравнимо проще, чем вставить новый ген в геном человека. Бактерии легко абсорбируют маленькие циркулярные фрагменты ДНК, на­зываемые плазмидами, и используют их как свои собствен­ные. Кроме того, организм бактерии представлен един­ственной клеткой, тогда как организм человека включает 100 триллионов клеток. Если цель состоит в генетическом модифицировании человека, то ген нужно вставить либо во все клетки, где он используется, либо в оплодотворен­ную яйцеклетку еще до первого деления.

Открытие в 1970 году ретровирусов, способных созда­вать ДНК из молекул РНК, подсказало возможный путь развития «генной терапии». Геном ретровируса представ­лен небольшой молекулой РНК, содержащей команду для клетки: «скопируй меня и вставь в свою хромосому». Все, что осталось сделать, — это взять ретровиру С, удалить из него вредные гены, вызывающие болезнь, вставить вместо них нужный ген человека и инфицировать полученными вирусами больного с генетическим дефектом. Дальше ви­рус выполнит свою назначенную природой работу: про­никнет в клетки, скопирует себя и вставит полезные гены в хромосому.

На протяжении всех 80-х годов прошлого столетия ве­лись бурные дискуссии о том, насколько безопасной будет такая терапия. Что если ретровирус инфицирует не только соматические клетки организма, но и половые, закрепив новый признак в поколениях. Ретровирус может каким-то образом возвратить себе утраченные гены патогенности и вызвать заболевание. Все что угодно может случить­ся. Скандал произошел в 1980 году, когда Мартин Клайн (Martin Cline), занимавшийся генетическими заболевани­ями крови, по собственной инициативе попытался транс­формировать геном израильского пациента, страдавшего талассемией. (Он использовал другой подход, без ретрови- русов.) Клайн потерял свою работу и добрую репутацию. Результаты его эксперимента никогда не публиковались. Все сошлись во мнении, что эксперименты над человеком проводить пока еще преждевременно.