Текст книги "Да сгинет смерть! Победа над старением и продление человеческой жизни"

Автор книги: Джоэль Курцмен

Соавторы: Филипп Гордон
сообщить о нарушении

Текущая страница: 11 (всего у книги 14 страниц)

8. Генная инженерия

Асиломарский конференц-центр, расположенный на живописном побережье Калифорнии севернее Кармела и Биг-Сара, окружен секвойями и соснами. Здания построены из грубого камня по образцу ранних американских церквей. В этих стенах проходили многочисленные академические конференции по самым разным проблемам – от гражданских прав до свободы печати.

Холодным ясным днем 24 февраля 1975 г. здесь собрались 140 известнейших специалистов по молекулярной биологии и генетике, чтобы обсудить, вправе ли наука заниматься экспериментами, которые могут привести к появлению на Земле новых форм жизни. Конференция была созвана по инициативе Поля Берга – генетика из Станфордского университета, спортсмена и крупного ученого, лауреата премии Ласкера[10]10
  За работы в области генной (генетической) инженерии Берг в 1980 г. был удостоен Нобелевской премии. – Прим. ред.


[Закрыть]. На ней присутствовали и три лауреата Нобелевской премии: Джеймс Д. Уотсон, рассеянный, вечно лохматый директор биологической лаборатории в Колд-Спринг Харборе (Нью-Йорк), который вместе с Фрэнсисом Криком расшифровал в 1953 г. строение молекулы ДНК; Джошуа Ледерберг, крепко скроенный, лысеющий генетик из Станфордского университета, труды которого пролили свет на природу генетических мутаций, и Дэвид Балтимор, молодой, бородатый микробиолог из Массачусетского технологического института, занимающийся исследованием репродукции отдельных генов. Балтимор был вице-председателем конференции.

Помимо Нобелевских лауреатов здесь присутствовали и такие знаменитые ученые, как Сидней Бреннер, член Совета по медицинским исследованиям Великобритании; Дэвид Ботстейн из биологической ла-боратории в Колд-Спринг Харборе; Эндрю Лыоис из Национального института здравоохранения в Бетесде (штат Мэриленд); советский ученый академик В. А. Энгельгардт, а также юристы: Дэниел Сингер из Института общественных, этических и биологических наук в Гастингсе-на-Гудзоне (Нью-Йорк) и Роджер Дворкин из Университета штата Индиана. За работой конференции наблюдали представители Национального института здравоохранения – крупнейшего государственного исследовательского центра и представители прессы.

Берг созвал конференцию, чтобы обсудить открытие, сделанное им совместно с коллегами два года назад: они научились брать цепочки генов от одного организма, скажем мыши, и комбинировать их с генами другого организма, например лягушки. Опыты открывали перед наукой захватывающие дух перспективы: ученые получали возможность творить организмы, каких на Земле не бывало, и радикально изменять свойства существующих организмов. Это открытие, получившее название генной инженерии, можно было использовать двояко: с благими намерениями, например, изменять те или иные свойства человека ради продления его жизни, и во зло – например, для создания особо вирулентных штаммов микроорганизмов в качестве биологического оружия. Кроме того, не исключено, что новые штаммы, казалось бы, безвредных, используемых в экспериментах культур могут по чистой случайности вырваться за стены лабораторий и привести к биологической катастрофе в глобальном масштабе и к неисчислимым жертвам.

От гороха к ДНК

Фантастические результаты, к которым привели открытия Берга и его коллег, увенчали более чем столетний путь исследований генетических механизмов, определяющих способность живых организмов наследовать жизненно важные химические процессы,

контролирующие их строение и функции. Современная генетика как наука родилась в середине прошлого столетия в саду монастыря св. Фомы в Брюнне (Австрия) (ныне словацкий город Брно). Именно там Грегор Мендель, ставший монахом-августинцем, чтобы избавиться от жестокой нищеты своей юности, занимался выращиванием тысяч растений гороха.

Мендель всегда проявлял живой интерес к науке и с 1851 по 1853 г. с разрешения монастырских властей посещал занятия в Венском университете, где изучал физику, математику и физиологию растений. Вдохновленный сведениями, которые он получил от великих селекционеров-растениеводов, в частности от Карла Фридриха Гартнера, Мендель вернулся в монастырь и приступил к тщательному изучению природы наследуемых признаков живых организмов. Выращивая различные сорта гороха (которые он называл своими "детками"), он опылял (скрещивал) их вручную, учитывая высоту и цвет, затем сводил данные в таблицу и обрабатывал результаты, пользуясь своими свежими познаниями в математике, для анализа закономерностей наследования специфических, хорошо заметных признаков.

В 1865 г. Мендель выступил перед Обществом естествоиспытателей Брюнна с двумя лекциями, в которых подвел итог своих восьмилетних трудов. Но хотя в аудитории присутствовали местные ученые знаменитости, никто из них не понял математических объяснений, которыми Мендель иллюстрировал принципы распределения по высоте, цвету и другим характерным признакам растения у полученных им гибридов. Не поняли они и его оригинального учения о наследственности. После окончания лекций не было ни вопросов, ни обсуждения результатов. Но справедливость требует отметить, что не только местные светила не сумели постичь громадное значение его открытия. Мендель опубликовал результаты своих опытов в "Известиях Брюннского общества естествоиспытателей" за 1866 г., и в течение трех с половиной десятилетий к ним было проявлено полное пренебрежение со стороны других исследователей, которые бились над разгадкой тайны наследственности, уже успешно разрешенной Менделем. А Мендель с помощью своих гороховых гибридов открыл, что такие характерные признаки организмов, как окраска цветов гороха или цвет глаз человека, проявляются благодаря действию определенных элементарных структур внутри клеток. Эти структуры впоследствии получили название генов (от греческого слова, означающего "воспроизведение").

Мендель утверждал, что живые организмы наследуют гены от своих родителей, и в зависимости от того, какие гены получены, некие "формирующие элементы" внутри клеток потомства обусловливают внешнее проявление этих генов в виде характерных признаков, например цвета горошин или цвета волос. Унаследованные от родителей гены, доказывал Мендель, несут всю информацию, необходимую для развития характерных признаков этих живых организмов.

После смерти Менделя в 1884 г. осталось всего несколько писем и одна публикация в журнале заштатного провинциального общества любителей природы.

И только в 1900 г. три исследователя – Карл Корренс из Тюбингенского университета (Германия), Эрих фон Чермак-Сейсенэгг из Колледжа агрономии и лесоводства в Вене и Гуго де Фриз из Амстердамского университета – одновременно и независимо друг от друга открыли тот самый закон наследования, который Мендель описал 35 годами ранее. Все трое пришли к выводу, как выразился Корренс, "что аббат Грегор Мендель… уже в 60-х годах не только получил те же результаты, но и дал им точно такое же объяснение". Наконец-то Менделю воздали по заслугам за его открытия и родилась новая наука – генетика.

После вторичного открытия трудов Менделя события стали развиваться быстрее. Ученые уже знали, что гены находятся в клеточном ядре, в структурах, называемых хромосомами ("окрашенные тельца"), ибо хромосомы распределялись в потомстве точно таким же образом, как, согласно математическим выкладкам Менделя, распределялись гены. Однако самому Менделю еще ничего не было известно о хромосомах – их описали только в конце 80-х годов, незадолго до его смерти. Хромосомная теория наследственности была опубликована в 1903 г. У. С. Саттоном, выпускником Колумбийского университета. К этому времени ученые всего мира полагали, что гены состоят из белков. Их представляли себе в виде белковых шариков, соединенных в длинные нити и свернутые внутри клеточного ядра. К концу первого десятилетия текущего века ученые-генетики полагали, что загадка химической природы наследственности решена и остается выяснить только некоторые недостающие подробности.

Однако в 1944 г. Освальд Эвери и его коллеги по Рокфеллеровскому институту в Нью-Йорке обнаружили, что гены состоят не из белка, а из ДНК. Сама ДНК была обнаружена в 1869 г. немецким химиком Фридрихом Мишером, но считалось, что по сравнению с белками ее роль незначительна. Эксперименты Эвери с бактериями пневмонии показали, что новые признаки могут быть переданы от бактерий пневмонии одного типа бактериям другого типа в процессе, называемом трансформацией. Если бы гены состояли из белка, то признаки, контролируемые данными генами, могли бы быть переданы при обмене белками между бактериями. Но Эвери доказал, что признаки не передаются с белком; это обеспечивает только передача ДНК. По свидетельству Эрнеста Борека, химика из Нью-Йоркского университета, "Эвери не утверждал этого, но фактически он выделил генетический материал клетки. Так сошлись два независимых пути исследований: один из них начался с открытия Мишером ДНК, другой – с дедукции законов наследственности, выведенных Менделем".

Эвери был застенчивым и вместе с тем увлеченным человеком; он был настолько поглощен своими исследованиями в Рокфеллеровском институте, что поселился напротив, чтобы жить поближе к месту работы. Его преданность науке оправдала себя, и ученые, пытавшиеся разгадать, каким образом гены обусловливают появление унаследованных признаков, получили важный ключ к решению. Как только выяснилась химическая природа ДНК, она стала доступна обсуждению, и это могло пролить свет на все, чем управляет ДНК, – речь идет не только о цвете глаз, но о самой жизни, старении и смерти.

Открытие Эвери, заключавшееся в том, что гены представляют собой ДНК, вызвало огромный интерес во всем мире, и ученые наперебой принялись изучать ДНК, пытаясь открыть секрет ее действия. Возглавили эту гонку две группы: Лайнуса Полинга с коллегами в США и Джеймса Уотсона и Фрэнсиса Крика в Англии.

Американец Уотсон, получивший степень доктора биохимии в Университете штата Индиана, и англичанин Крик, выпускник английского высшего учебного заведения, комбинируя данные опытов, проведенных другими учеными, сформулировали гипотезу о структуре ДНК. Их статья, опубликованная в 1953 г. в английском журнале Nature, начиналась таким скромным введением: "Мы хотели бы предложить структуру… ДНК. Эта структура имеет некоторые новые свойства, которые представляют значительный интерес для биологов". Структурная модель Уотсона и Крика показывала, каким образом состоящие из ДНК. гены влияют на возникновение характерных признаков в клетке посредством производимой ими РНК. Действуя в качестве "гонца" от ДНК, РНК переносит в клетку "приказы" по производству разнородных белков, входящих в структуру клетки и определяющих ее метаболизм. Это описание функции клетки получило название "центральной догмы", так как современные ученые превратили ее почти в символ веры: ДНК создает РНК, которая создает белки – основу существования клетки.

Но если ДНК – ключ к жизни клетки, она может быть и ключом к ее смерти. Могут существовать "гены смерти", управляющие синтезом белков, которые понемногу вызывают старение и убивают клетки. А возможно, по мере старения клеток функция ДНК становится менее выраженной, и это постепенно приводит к прекращению функционирования клетки, вызывая симптомы, которые мы называем старением. Не удивительно, что многие ученые после Уотсона и Крика изучали ДНК, стремясь научиться управлять характерными свойствами клеток, в том числе влиять на процесс их старения.

Наиболее успешные методы изучения ДНК разработаны на бактериях и вирусах, так как они довольно просто устроены и вместе с тем несут те же характерные признаки, что и остальные живые организмы: у них есть ДНК, и они синтезируют РНК и белки.

Вирусы проникают в другие живые организмы – в бактерии, растения или животные, – вторгаясь в их клетки, "грабя" их и заставляя производить новые вирусы; таков их образ жизни. Поэтому изучение вирусов может дать нам информацию о том, как ДНК управляет синтезом РНК и белков, в том числе и тех белков, которые могут стать причиной старения.

Экспериментальная генная инженерия

Поль Берг, как и многие другие ученые, занимался изучением ДНК на бактериях. В состав многих бактерий входят кольцеобразные молекулы ДНК, называемые плазмидами, и в 1973 г. Берг начал эксперименты с особой плазмидой, имеющей шифр pSC101. Плазмиды обеспечивают устойчивость бактерий к антибиотикам, а эта плазмида (из бактерии Escherichia coli, сокращенно – E. coli) повышала устойчивость бактерии к антибиотику тетрациклину.

Вначале Берг выделил из бактерий некоторые рестрикционные ферменты (рестриктазы), играющие роль внутренней полиции, которая постоянно "рыщет" в поисках чужеродной ДНК, например входящей в состав многих вирусов. Когда в бактериальную клетку внедряется чужеродная ДНК, эти ферменты мгновенно обнаруживают агрессора и разрушают его, при этом чужая ДНК становится пищей для клетки, в которую она вторглась. Таким образом клетки защищаются от вирусов.

Выделив нужные ферменты в чистом виде, Берг поместил их в пробирку вместе с плазмидами. Рестрикционные ферменты незамедлительно напали на кольцевые плазмиды. Результатом этой атаки на ДНК явилась пробирка, полная длинных, нитевидных фрагментов плазмидной ДНК с "липкими" концами. Вообще-то говоря, "липнут" эти концы избирательно: они слипаются только с другими кусками ДНК, которые появились в результате действия того же рестрикционного фермента.

Берг решил использовать эту избирательную "липучесть", чтобы включать в плазмиды дополнительные гены. В своих опытах он использовал гены канцерогенного вируса, который вызывает опухоли у обезьян. Берг изолировал ДНК вируса рака и обработал ее тем же рестрикционным ферментом, которым он пользовался для получения плазмид с липкими концами. Таким образом, он получил некоторое количество фрагментов вируса рака, каждый из которых содержал часть генов вируса, и все они обладали "липкими" концами. После этого исследователь добавил эти фрагменты к плазмидам – "липкие" концы тут же соединились с плазмидами. Теперь каждая кольцевая плазмида включала в себя фрагмент вируса рака, то есть часть его генов.

Рис. 8. Монтаж (сплайсинг) генов. Вверху (1, 2): как монтируются (сращиваются) гены; внизу (3, 4): как можно представить себе введение сращенных 'омолаживающих' генов в организме человека

Затем этим видоизмененным плазмидам с их «нагрузкой» в виде вируса рака дали возможность проникнуть в нетронутые клетки бактерии E. coli. Бергу удалось показать, что после внедрения плазмид в клетку гены вируса рака могут начать синтезировать белки вируса при условии, что они попали в бактению неповрежденными и способными функционировать. Иными словами, монтируя гены, ученый сотворил гибрид вируса рака и бактерии. Методика, по словам Берга, «очень простая и вполне осуществимая даже в школьных опытах».

Вслед за Бергом другие ученые использовали плазмиды для введения ДНК мыши или лягушки в клетки бактерий. При дальнейшем совершенствовании этой методики, быть может, удастся непосредственно комбинировать растения с животными в существа, которых нет в природе, – как позже пошутил один из участников Асиломарской конференции, "скрестить апельсин с уткой мандаринкой".

Но все это грозит серьезными опасностями. Прежде всего, излюбленные экспериментаторами бактерии, в которые вводили новые гены, – это E. coli, естественный и постоянный обитатель кишечника человека. Поэтому, если бы организмы, полученные в лаборатории Берга путем комбинации E. coli с вирусами рака, случайно оказались на свободе, то гибридные бактерии отправились бы прямехонько в кишечный тракт людей. А это могло бы привести к эпидемии рака кишечника среди населения.

Как только Берг опубликовал в 1974 г. результаты своих опытов по генной инженерии, со всех концов Земли к нему посыпались просьбы прислать рестрикционные ферменты, причем ученые делились своими планами их применения. Для генетиков возможность разрезать ДНК на кусочки и вводить их в структуру чужих клеток открывала невиданные ранее возможности изучения самых сокровенных процессов, протекающих в клетке. Им казалось, что с генной инженерией они вступают в эру точного изучения функций отдельных генов.

Но далеко не все эксперименты с рестрикционными ферментами были глубоко продуманы. Некоторые описания, полученные Бергом, касались опытов, авторы которых собирались просто "нашинковать" как попало всю ДНК клетки, например клетки из раковой опухоли, а затем наудачу вводить эти обломки в E. coli Это таило в себе опасные возможности. Берг боялся, что некоторые гены, использованные такими исследователями, непременно окажутся опасными для человека и в случае распространения бактерий за пределы лаборатории могут нанести непредсказуемый вред. Кроме того, по мнению Берга, некоторые эксперименты были просто недостаточно продуманы. "Я спрашивал у экспериментаторов, что они собираются делать с ними (рестрикционными ферментами), – говорил он. – Некоторые из них планировали чудовищные эксперименты, совершенно не задумываясь о последствиях".

Берга беспокоило также, что эксперименты могут проводиться в ненадежных лабораториях. Даже при наличии самого современного оборудования, в стерилизованных, герметичных лабораториях со специальной системой вентиляции, двойными дверями и боксами, сконструированными так, чтобы ни один микроб не улизнул на свободу, за последние три десятка лет насчитывалось свыше 5000 "чрезвычайных происшествий" с опасными организмами или ядовитыми веществами. Некоторые из них не принесли вреда, но в некоторых случаях наблюдалась утечка нервно-паралитического газа, в результате чего в штате Юта, например, погибли сотни овец. Известны случаи, когда сами исследователи заболевали раком, а в 1974 г. двое ученых, работавших в лаборатории Лондонского университета под защитой стерилизованного оборудования стоимостью более чем 40 000 долларов, заразились оспой при работе с вирусом и погибли.

Один из экспериментов, который описывали корреспонденты Берга, состоял в том, чтобы попытаться ввести в структуру стафилококковых бактерий (тех самых, которые вызывают у людей множество заболеваний, в частности острые пищевые отравления, фурункулез, инфекционный остеомиелит и заражение крови) ген бактерии, устойчивой к антибиотикам. Проверить успешность эксперимента, по мнению его приверженцев, было бы не очень сложно: после введения новых генов в структуру стафилококков на колонию гибридных бактерий достаточно подействовать антибиотиком. Если он окажется неэффективным, опыт удался. Если же антибиотик убьет стафилококки, значит, никакой гибридизации не произошло. Но ведь в результате "удачного" эксперимента появится новый штамм сверхвирулентных, опаснейших стафилококков, способных заражать человека и в то же время устойчивых к лечению антибиотиками. Случись им выйти из-под контроля и заразить кого-нибудь из работников лаборатории, приостановить распространение инфекции можно будет только одним способом – полной и немедленной изоляцией больного. Можно себе вообразить эпидемию пострашнее бубонной чумы, которая пронеслась по Европе в XV в. и унесла половину населения. Именно такая кошмарная перспектива и заставила Берга созвать конференцию в Асиломаре.

Прения под секвойями

Конференция отнюдь не ставила своей целью прекратить исследования по трансплантации генов. Скорее, она была созвана для того, чтобы ученые в узком кругу, без постороннего вмешательства, смогли разработать собственные критерии безопасности. Но, как это бывает в тех случаях, когда для многих группировок требуется единое руководство к действию, прийти к общему мнению оказалось нелегко.

Почти с самого начала участники разделились на две фракции. Одна из них, возглавляемая лауреатом Нобелевской премии Джеймсом Уотсоном, придерживалась мнения, что невозможно наметить способы, которые позволили бы заранее определить, какие эксперименты окажутся опасными, а какие – нет. Уотсон страстно настаивал на том, что факторы риска не поддаются определению и что подобные попытки – посягательства на свободу научного поиска. "Меня хотят лишить возможности работать из-за чего-то, что невозможно даже измерить", – бушевал он. На что Дэвид Ботстейн возразил: "Мне бы хотелось привести один очень простой аргумент в пользу общепринятых правил: я не всезнайка. Мои эксперименты чаще всего не удаются, тогда я учусь на ошибках и стараюсь их исправить".

Ботстейн принадлежал ко второй группировке, возглавляемой Полем Бергом, которая требовала точных стандартов для проводимых экспериментов, чтобы обезопасить себя от всяких случайностей. Сознавая, что степень риска трудно заранее предугадать, – в самом деле, кто может предсказать, в каком из тысячи экспериментов окажется смертоносная ошибка? – Берг ратовал за то, чтобы классифицировать эксперименты по степени возможной опасности, а затем добиться от генетиков добровольного согласия не проводить эксперименты, которые будут признаны особо опасными.

В течение четырех дней кряду, почти по двенадцать часов в день, кипели прения, в которых одна группа ученых требовала введения ограничений, а другая защищала независимость научных исследований. Д-р Ханс Молё, генетик из Копенгагенского университета, утверждал, что случайности предвидеть невозможно и что "надеяться, будто мы в состоянии выработать хотя бы самые простые общие правила, не что иное, как самообман". Д-р Сэмбрук из Колд-Спринг Харбора пошел еще далее: по его словам, "абсолютной изоляции инфекций не существует, любая изоляция ненадежна".

Д-р Сидней Бреннер, один из организаторов конференции, провел дискуссию на тему о возможных способах создания для лабораторных целей бактерий, не способных существовать вне лабораторных условии.

Намечались и отвергались проекты, и стало казаться, что дебаты ни к чему не приведут. Ученые так и не сошлись во мнениях. И тогда Берг обратился ко всем участникам конференции: "Если кто-либо думает, что наши рекомендации служат нашим собственным интересам, придется пойти на риск и ввести принудительные стандарты. Мы должны начать с самых жестоких требований, а уже затем смягчить их. Нельзя допустить, чтобы 150 ученых провели четыре дня в Асиломаре, все были согласны с тем, что существует опасность, и до сих пор не выдвинули ни единого конструктивного предложения. Это может означать только одно: что мы передаем свои полномочия правительству".

Согласие было достигнуто только после того, как в дело вмешались юристы. Дэниел Сингер из Института общественных, этических и биологических наук разъяснил ученым, что проблема выработки правил относится к области этики и что "нет никаких оснований для того, чтобы уклоняться от решения этой проблемы или считать ее недостойной внимания". Другие юристы, в частности Александр Кэпрон из Пенсильванского университета и Р. Дворкин из Индианского университета, указали на то, что каждая ошибка ученых может обойтись в миллионы долларов, "если будут предъявлены судебные иски по возмещению ущерба". Юристы убеждали аудиторию, что ученые обязаны выработать правила невзирая на то, что степень риска оценить очень трудно: ведь за все несчастные случаи, которые могут произойти, ответственность несут исследователи. Дворкин подытожил: "Группы экспертов, не пользующиеся своим правом на саморегуляцию, открывают путь лавине несчастий". Поняв, что каждому исследователю грозит личная и административная ответственность за любой ущерб, нанесенный в результате несчастного случая, ученые наконец-то всерьез занялись выработкой правил.

В конце концов, под угрозой миллионных исков по возмещению ущерба, сотрясавшей воздух Асиломара, они решили подразделить эксперименты на четыре категории в зависимости от степени риска: минимальный, малый, умеренный и высокий риск. Генетики изложили основные правила проведения экспериментов каждой категории и наложили ограничения на эксперименты с высокой степенью риска, которые могут породить опасные гибриды. Они также потребовали, вслед за Бреннером, создания в экспериментальных целях новых штаммов бактерий, которые не могли бы существовать вне пределов лаборатории. В опубликованном воззвании они также призывали к величайшей осторожности в любых экспериментах, связанных с генной инженерией.

После Асиломара были созваны еще несколько конференций под эгидой Национального института здравоохранения, главного организатора генетических исследований. На встрече в декабре 1975 г. в Ла-Хойе (Калифорния) Институт разрешил эксперименты по генной инженерии только при соблюдении некоторых специфических условий. Одним из них было использование в экспериментах с высокой степенью риска особых штаммов E. coli (обозначенных ЕК2 и ЕКЗ), у которых в миллионы раз меньше шансов выжить вне лаборатории, чем у обычных E. coli (ЕК1). Как выразился Рой Кёртис III, микробиолог из Университета штата Алабама (один из тех, кто создал ЕК2): "В нынешних условиях быть осторожным – значит быть аккуратным". С тех пор наука быстро прогрессировала, и теперь существует уже несколько надежных штаммов ЕК2, которые, судя по всему, удовлетворяют критериям безопасности в экспериментах по генной инженерии, связанных с высокой степенью риска.

23 июня 1976 г. Национальный институт здравоохранения выпустил свод правил по регулированию всех генетических исследований подобного рода. В настоящее время его сотрудники занимаются изучением возможного влияния таких исследований на окружающую среду, исходя из закона об охране среды. В правилах перечислены шесть категорий опытов с ДНК, которые признаны слишком опасными даже при условии соблюдения высочайшей осторожности. Однако единственным наказанием за нарушение этих правил является лишение субсидий, выдаваемых Институтом; в правилах ничего не говорится о мерах борьбы в случае стихийных бедствий или о предосторожностях, связанных с охраной гибридных бактерий от похищения преступниками или сумасшедшими. Вообще же правила обратили на себя такое внимание, что, например, городские власти Кенмбриджа (штат Массачусетс) потребовали от руководства Гарвардского университета отложить все эксперименты в этой области во избежание какой-нибудь напасти, грозящей населению города. Иными словами, джинн, выпущенный из бутылки, все еще гуляет на свободе.

Картирование генов

Биофизик Роберт Синсхеймер, один из первых исследователей генетики вирусов в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене, нарисовал оптимистическую картину нашей все возрастающей власти над тайнами генетики:

"Как вы намерены изменить ту схему, по которой природа создала человека? Желаете ли вы повлиять на пол ваших детей? Ваше желание исполнится. Хотите, чтобы ваш сын был ростом 190 см? А может, 210 см? 250 см? Что вам мешает жить: аллергия, тучность, боли в суставах? Справиться с этим пара пустяков. Генная терапия победит рак, диабет, фенилкетонурию (нарушение обмена веществ). Достаточно ввести соответствующую ДНК в соответствующих дозах. Вирусные и бактериальные инфекции будут не страшны. Даже вековечные законы роста, созревания и старения подчинятся нашей воле. Продолжительность жизни безгранична. Сколько вы хотели бы прожить?.. Эти проекты кажутся вам бредом, вызванным ЛСД, или отражением в кривом зеркале? Но ничто не может сравниться с тем, что мы теперь умеем".

Если старение есть не что иное, как результат регуляторного действия специфических генов (так полагает Леонард Хейфлик), то можно будет добиться подавления этих генов. Если же старение является результатом разрушения генов, то можно будет пересаживать людям новые гены, которые исправят повреждения и вернут стареющим мужчинам и женщинам ту жизненную силу, которой они обладали в молодости. Генетические болезни, такие, как, например, гемофилия или серповидноклеточная анемия, тоже с Течением времени будут поддаваться лечению – достаточно ввести младенцам сразу же после рождения специфические гены. Возможности изменения жизни людей будут мало чем отличаться от безудержной фантазии генетиков.

Но, прежде чем приступить к лечению болезней и продлению жизни с помощью генной терапии, мы должны выяснить местоположение и функции каждого из 30 000 генов, расположенных вдоль двойной спирали ДНК, которая находится в каждой клетке человека. Для этого нам понадобится разметить, как на карте, точную локализацию каждого гена на всем протяжении хромосомы. Такая законченная карта снабдит генетиков каталогом генов, которые могут использоваться в генной инженерии, т. е. для устранения наследственных болезней и продления жизни.

Только в 1970 г. генетики научились точно различать отдельные хромосомы внутри клеток человека. До этого хромосомы различали только по величине, а это очень ненадежный способ, ибо размеры хромосом часто непостоянны и в каждой пробе сильно варьируют. В 1970 г. Турбьёрн Касперссон из Стокгольмского университета во время экспериментов по окрашиванию хромосом зафиксировал явление "полосатости" (бэндинга): в ультрафиолетовых лучах хромосомы было легко отличить друг от друга по этим характерным "полосам". В 1971 г. на Парижской конференции по идентификации хромосом были стандартизованы методы их окраски и каталогизации. Новый метод определения хромосом, будь то у растения, животного или человека, приблизил ученых к успешному картированию отдельных генов в хромосомном наборе.

Методика Касперссона в сочетании с методикой французского исследователя Г. Барски (Парижский институт Гюстава Русси) обеспечила ученым точность картирования генов. В начале 60-х годов Барски обнаружил, что две клетки можно слить в одну гибридную – например, человеческую клетку можно соединить с клеткой мыши и таким образом получить мышино-человеческий гибрид, способный жить и размножаться. Разумеется, гибридные клетки не в состоянии сложиться в целый организм, но их можно заставить жить в искусственной питательной среде в лабораторных условиях.

До 1971 г. явление гибридизации клеток не привлекало к себе внимания в утилитарных целях. К этому времени Мэри Вейсс и Говард Грин, работавшие в Центре молекулярной генетики в Жифсюр-Иветт (Франция), получили гибриды клеток человека и мыши и дали им возможность размножаться в течение нескольких поколений, пока они почти полностью не утратили человеческие хромосомы (в мышино-человеческих гибридах обычно теряются именно хромосомы человека). Затем, выращивая гибридные клетки в питательной среде, в которой чисто мышиные клетки неспособны свободно развиваться, они обнаружили, что некоторые гибриды производят новый белок (в результате деятельности генов), так как они оказались способными расти в этой питательной среде. Из этого ученые сделали вывод, что новый продукт (белок) есть результат деятельности хромосом человека в гибридных клетках. Используя только что открытую методику Касперссона, они окрасили гибридные хромосомы красителем, вызывающим бэндинг. В ультрафиолетовом. свете полоски ярко проступили, и одна-единственная оставшаяся в клетках хромосома человека была определена как источник того белка, который создавали гибридные клетки.