Джон Тёрни - Я – суперорганизм! Человек и его микробиом

Уже предпринимались попытки создать измененные микробы для использования за пределами кишечника. Например, сейчас можно генетически модифицировать Streptococcus mutans так, чтобы он по-прежнему заселял полость нашего рта, в особенности поверхность зубов, но больше не делал молочную кислоту из сахара. Результат: никакого кариеса.

Есть довольно убедительные подтверждения, что такой подход работает. Однако полномасштабные испытания пока не начинаются из-за решения Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США. В этой почтенной организации сочли, что такие испытания станут полномасштабным экспериментом в области генной инженерии. И хотя это не «человеческая» генная инженерия, результаты эксперимента планируется применить к людям, а общественный климат в этой сфере за последние годы существенно изменился из-за угрозы биотерроризма. Когда первая научная группа, предложившая серьезный эксперимент по проверке средств для профилактики кариеса при помощи генетически модифицированных микробов, вынесла свой проект на суд Управления, этот новый бактериальный штамм немедленно отнесли к категории потенциального биологического оружия [173].

Прошло несколько лет. Компания, которую эти исследователи основали еще в начале 2000-х, по-прежнему описывает данный продукт на своем сайте, но пока нет никаких признаков того, что он поступит на рынок [174]. Возможно, более удачный вариант – жидкость для полоскания рта, содержащая определенный антимикробный пептид, способный уничтожать S. mutans , не причиняя вреда остальным компонентам орального микробиома [175].

Все та же компания, где генетически модифицируют S. mutans , вместо того чтобы пытаться совсем избавиться от этой бактерии, продает оральные пробиотики для людей и домашних животных (если хозяин животного захочет порадовать своего питомца таким средством). Законодательные и административные ограничения (по крайней мере в США) не позволяют педалировать тему здоровья при продвижении пробиотиков в качестве пищевых продуктов, так что основной упор в рекламе делается на косметический аспект (даже для домашних животных). Один раз в день посыпайте вашего пса патентованным порошком из трех микроорганизмов или добавляйте это же средство в кошачий корм – и ваш зверь будет демонстрировать куда более завидное здоровье, чем прежде, а зубы у него станут еще белоснежнее.

Может быть, по мере того как такие товары будут становиться более знакомыми широкому потребителю, удастся преодолеть барьеры на пути более активного применения генетически модифицированных организмов? Или такие инициативы по-прежнему будут вязнуть в трясине административных установлений? Возможно, мотив «помогу себе сам», лежащий в основе потребления значительной доли здорового питания и пробиотиков, удастся перенести и в область домашних генетических манипуляций, ведь уже в наши дни эта технология сравнительно доступна. То, что мы в 1970–1980-е годы приучились называть генной инженерией, теперь именуется синтетической биологией. А значит, производство новых организмов для реализации «человеческих» проектов (то есть проектов, напрямую направленных на усовершенствование человека и/ или его состояния) – это теперь лишь вопрос техники? Тут есть крупица истины, во всяком случае применительно к бактериям; специалисты по синтетической биологии (назовем их биологами-синтетиками) разрабатывают все новые и новые стандартизированные «биокирпичики». Из таких строительных элементов можно постепенно сложить общий для всех желающих набор, который позволит конструировать микробов с ДНК-модификациями, специально предназначенными для выполнения конкретной задачи. Такие задачи могут быть самыми разными. Подход больше напоминает тот, что свойственен хакерам или разработчикам программ с открытым кодом, чем методы молекулярных биологов старой школы (хотя среди них всегда существовала традиция делиться друг с другом бактериофагами и штаммами E. coli ).

Здесь сталкиваются две противоположных тенденции, что создает почву для конфликтов. С одной стороны, сообщество биохакеров заинтересовано в том, чтобы использовать инструменты молекулярной биологии (в числе прочих) для реализации собственных проектов. На странице Википедии, посвященной биоэнтузиастам, работающим в Лондонском хакерском пространстве в Хакни (да-да!), сказано: «И эта сфера, и сообщество тех, кто в ней задействован, постоянно растут, как растет способность любителей делать самые удивительные вещи».

С другой стороны, составление универсального набора для манипуляции ДНК с целью изменить гены кого бы то ни было, даже просто нескольких бактерий, может привести к вам в дом оперативную антитеррористическую группу в защитных костюмах, готовую выбить дверь и предъявить ордер на ваш арест и конфискацию вашей домашней лаборатории [176].

Тут есть любопытный поворот. Возможно, такая забота о безопасности ускорит развитие лабораторий, которые открыто действуют в университетских кампусах, а не таятся где-то в глухих кварталах. Биолог-синтетик Джефф Тейбор занимается в Университете Райса (штат Техас) созданием штаммов E. coli , которые когда-нибудь смогут, к примеру, обнаруживать метаболические изменения в кишечнике, откликаясь на них синтезом веществ, способствующих профилактике ожирения. Фантазия? Управление военно-морских исследований США явно считает иначе. Недавно оно выделило грант в размере полумиллиона долларов на поддержку этой работы Тейбора [177].

E. coli , эта неутомимая рабочая лошадка, сейчас является главным объектом для биологов-синтетиков; такие исследования требуется начинать с чего-то широко распространенного и неплохо изученного. Поэтому и работы над возможным приложением подобных изысканий к человеческому организму фокусируются в основном на том, что может сделать одна бактерия, а не на (к примеру) изменении всей структуры микробного населения кишечника. Впрочем, даже работа с одной бактерией порождает некоторые амбициозные идеи. Пока они касаются главным образом применения таких исследований в здравоохранении. Джон Марч из Корнеллского университета предполагает: возможно, мы сумеем добиться, что при необходимости E. coli будет подавать сигналы стволовым клеткам кишечника, чтобы те в процессе созревания превращались в клетки, вырабатывающие инсулин. Это могло бы стать своеобразной компенсацией при уменьшении числа островковых клеток в поджелудочной железе.

Ученый подчеркивает, что принцип здесь используется общеприменимый. Не помешает процитировать сайт его лаборатории, чтобы получить кое-какое представление о размахе амбиций биологов-синтетиков. Марч и его коллеги стремятся «разработать кассеты модульной экспрессии, которые будут реконфигурировать определенные микроорганизмы, чтобы те проводили безопасный и эффективный синтез внутри млекопитающего-хозяина».