Геном - Мэтт Ридли

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 ретровируС, 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.

Эксперименты на мышах открыли как новые перспек­тивы, так и множество скрытых проблем. Генетическая те­рапия оказалась не столько опасной, сколько неэффектив­ной. Каждый ретровирус способен заражать только клетки строго определенной ткани. Размеры генов не должны быть слишком большими, иначе они не уместятся в вирус­ной капсиде. Вирус вставляет свои гены случайным образом в любом месте генома, часто гам, где эти гены не работают. Иммунная система организма, ведущая постоянную борьбу с болезнетворными вирусами, легко расправляется с «до­машним» ретровирусом. Кроме того, в начале 1980-х годов были известны и изучены всего нес колько генов человека.

Даже если бы система работала, трудно было бы найти кан­дидата для генной терапии.

Однако к концу 1989 года генетика уже оставила за собой череду взятых рубежей: с помощью ретровируса удалось вставить в организм кролика ген обезьяны, переместить клонированный ген человека в клетки культуры ткани че­ловека, а также вставить ген человека в мышь. Три амбици­озных лысых экспериментатора, Фрэнк Андерсон (French Anderson), Майкл Близ (Michael Blease) и Стивен Розенберг (Steven Rosenberg), решили, что пришло время переходить к экспериментам на людях. После долгой и упорной борь­бы с Американским федеральным правительственным со­вещательным комитетом по проблемам рекомбинантной ДНК (the American federal government's Recombinant DNA Advisory Committee) они получили разрешение на проведе­ние генетических экспериментов с добровольцами, у кото­рых была последняя стадия онкологических заболеваний. Долгий спор выявил различия во взглядах между учеными и врачами. Академические ученые считали, что проводить сейчас подобные эксперименты — это преждевременный и неверный шаг. Для врачей, которые каждый день видят смерть больных от рака, недопустимым казалось промедле­ние. «К чему такая спешка?» — спросили как-то Андерсона на одной из очередных встреч с правительственными чи­новниками. «В этой стране каждую минуту умирает один человек больной раком. За 146 минут нашего заседания уже умерло 146 человек», — ответил он. Наконец, 20 мая 1989 года разрешение было получено. Через 2 дня Морису Кунтцу (Maurice Kuntz), водителю трейлера, умирающему от мела- номы, были введены новые модифицированные гены. Эти гены не были рассчитаны на борьбу с раком или на посто­янное пребывание в теле больного. Просто маленький «до­весок» к традиционной терапии рака. Клетки лимфоцитов, взятые у больного и натренированные в пробирках на по­едание зловредных раковых клеток, вводятся опять в тело больного. В этот раз в лимфоциты был вставлен один бак­териальный ген с единственной целью — проследить рас­пределение и время жизни лимфоцитов в теле больного. Кунтц умер, никаких ошеломляющих результатов не было получено, но было положено начало генной терапии.

В 1990 году Андерсон и Близ вновь обратились в Коми­тет, имея еще более амбициозный проект. В этот раз гены действительно должны были играть роль лекарства, а не только маркеров. Для эксперимента выбрали редкое гене­тическое заболевание — острый комбинированный имму­нодефицит (SCID — severe combined immune deficiency). Генетический дефект ведет к быстрой гибели всех лимфо­цитов и к смерти больного ребенка от инфекций. Если не содержать такого ребенка в изолированной стерильной капсуле и не провести трансплантацию костного мозга от чудом нашедшегося подходящего донора, жизнь больного ребенка будет недолгой. Болезнь возникает из-за мутации в гене ADA на хромосоме 20.

Андерсон и Близ предложили использовать лейкоци­ты из крови больного ребенка— заразить их ретровиру- сом с нормальным геном ADA и ввести в кровь ребенка. Предложение вновь оказалось под градом критики, но уже с другой стороны. К 1990 году уже был предложен иной ме­тод лечения болезни, называемый PEG-ADA. Этот метод состоял в том, что в кровь больного вводится не ген ADA, а сам белок, полученный из организма коровы. Так же, как диабет (инъекции инсулина) или гемофилию (инъекции ко­агулирующего фактора), болезнь SCID можно было лечить инъекциями белка PEG-ADA. Зачем в таком случае прибе­гать к генной терапии?

Любая появившаяся новая технология кажется совер­шенно неконкурентноспособной. Первые железные доро­ги были гораздо дороже речных путей сообщения и весьма ненадежны. Только после длительного совершенствования и оттачивания новых технологий удается привести их по цене и эффективности хотя бы к соответствию старым технологиям. То же происходило и с генной терапией. Белковая терапия казалась более надежной и проверенной на практике, хотя ее очевидным недостатком были еже­месячные инъекции дорогостоящего препарата, которые нужно было продолжать в течение всей жизни. Если бы генетический подход удался, то, выполнив одну процедуру, можно было бы снабдить организм геном, который необхо­дим для его нормального функционирования.