Химеры на продажу

Читайте осторожно: статья вообще-то мутно-желтая, хотя и не вредительская.
= КБ =

Ученые добились получения генетически модифицированных животных. В будущем такие существа станут живыми фабриками по производству лекарств и почти человеческих органов. Следующая задача — трансгенные люди, обладающие совсем иными, но не менее прекрасными качествами.

Биотехнологическая революция свершилась. Мы уже пользуемся лекарствами и витаминами, произведенными на заводах в генетически модифицированных бактериях, и засеваем все большие площади трансгенными растениями. На подходе к коммерческому использованию — генетически модифицированные животные.

Генным инженерам потребовалось на революцию 30 лет,с тех пор как появился способ размножать наследственный материал — участки молекул ДНК, гены, — в пробирках, а потом переносить эти гены в бактерии, растения и животных.

Тогда и появился термин «трансгенный организм», то есть такой, в наследственность которого искусственно внесли чужие гены, а вместе с ними и новые признаки.

Про трансгенные, они же генетически модифицированные, растения сейчас знают все — ими разве что детей не пугают. Гораздо меньше известно о трансгенных животных, хотя именно с них начиналась современная биотехнология: еще в 1974 годув Кембридже Рудольф Яниш успешно инъецировал и встроил в клетки эмбриона мыши ДНК вируса обезьяны.

— С растениями проще работать, — говорит Лев Эрнст, вице-президент Российской академии сельскохозяйственных наук (РАСХН), зав отделом биотехнологии Института животноводства. — Получил одну трансгенную клетку или культуру клеток — и выращивай целое растение, потом размножай.

В отличие от растительной животную ДНК нужно каким-то образом инъецировать в яйцеклетку, для чего ее сначала вынимают у самки. Потом нужно подрастить эмбрион и имплантировать его обратно. И ждать, пока родится: получится или нет. На мышах это осуществляется быстро, у них беременность недолгая, а вот на сельскохозяйственных животных законченных работ в мире немного.

Все работы по генетической модификации животных ведутся ради будущей коммерческой выгоды. Генные инженеры учатся улучшать породу животных, использовать их для промышленного производства белков и выращивания человеческих органов и тканей для трансплантации.

Кролик-бульдог

Неизвестно, как проявит себя ген, вставленный в организм человека

— В конце 80-х мы хотели повторить на сельскохозяйственных животных то, что в 82-м было сделано на мыши, — говорит Игорь Гольдман, бывший сотрудник Эрнста, а теперь директор Трансген банка Института биологии гена РАН. — Мыши ввели ген гормона роста крысы, и мышь выросла огромной. Но когда мы ввели этот ген кролику, у него появилась бульдожья морда, мощные лапы, и он стал стерильным, то есть потомство получить от него было нельзя.

До сих пор ни у кого в мире не получилось вырастить крупное трансгенное животное. В организме ведь все сбалансировано — размеры, давление крови, гормональный фон. И природа умеет этот баланс защищать, заменой одного гена его не нарушишь.

В молекулярной биологии долго существовала догма, что в каждом гене — участке молекулы ДНК — химически закодирована «инструкция» по производству клеткой одного белка. А сейчас оказалось, что одному гену может соответствовать и 10, и 100 белков. С этими столкнулись при попытках улучшить породу животных: вставляли ген, ждали появления определенного белка, а получали совсем другое. Тем не менее это другое иногда оказывается ценным.

— У нас сейчас есть восемь поколений свиней, в которых инъецировали ген гормона роста, — говорит Эрнст. — Это ген человеческий, но он мало отличается от свиного.

Ученые надеялись, что модифицированная свинья будет расти как на дрожжах, но этого не случилось. Стали изучать биохимию. Оказалось, что у свиньи появились неожиданные признаки: например, стало образовываться меньше жира, но больше мяса. Неплохой результат для промышленной селекции. Сегодня в Институте животноводства уже около полусотни маток и поставленная задача — получить породу. Причем проверка Институтом питания показала: никаких отклонений от обычного мяса. Вдобавок полученные животные качественнее реагируют на инфекции. Для селекционеров это очень важный признак, традиционными методами улучшающийся только случайно.

Устойчивость к заболеваниям — головная боль зоотехников. Сейчас каждому животному вводят до 10 различных вакцин в год, и не на все болезни есть вакцины. Например, около 20% коров в мире заражены вирусом лейкоза, а все попытки найти вакцину провалились. Но уже появилась надежда просто вывести породу не болеющих коров — во всяком случае вставка зеркального отражения генов вируса кроликам сделала их иммунными к этому заболеванию. Подобные работы ведутся, чтобы избавить свиней от гриппа.

Живые реакторы

— Сейчас множество частных компаний занимаются трансгенезом, — говорит Гольдман. — И большинство из них работает над созданием биореакторов.

Биореактор — животное, которому вводят нужный ген и получают, скажем, с его молоком какой-нибудь полезный белок. Например, одна канадская фирма работает над получением коз, выделяющих в молоко белок паутины. Из него хотят делать шовный материал для хирургии, для пластики сухожилий, бронежилеты и многое другое. А американская «Трансдженикс» таким же образом получила препарат антитромбин-3. Он уже прошел три стадии клинических испытаний и практически готов к использованиюв медицине. Во всяком случае в Япониии, Германии купили лицензии на этих коз.

Сейчас белки для медицины и промышленности производятся в основном в трансгенных бактериях. Но дело в том, что многие белки в бактериях нельзя наработать. Скажем, необходимый в онкологии (применяется для лечения белокровия) колоние стимулирующий фактор эритропоэтин. У низших организмов просто нет нужных систем для их производства. Сейчас эти вещества получают из клеток человека, выращиваемых в лабораториях, что страшно дорого. А если корова, дающая 10 тонн молока, будет сэтим молоком выделять какой-то белок, это решит все проблемы.

Существует совершенно необычный способ получения биореакторов. Этот способ продвигает группа Александра Соболева, главы лаборатории молекулярной генетики внутри клеточного транспорта Института биологии гена. Суть метода в том, чтобы получать не полностью генетически модифицированное животное, а частично. То есть химеру, у которой нужные гены вводятся в определенные органы. Конечно, такие животные не смогут передавать признаки по наследству, но в большинстве случаев это и не нужно.

— Задача состоит в том, чтобы гены стоком крови доставлялись в клетки-мишени, а в другие не доставлялись, — говорит Соболев. — Мы сделали растворимую конструкцию, в которую теперь можно вставлять любой ген. Итаким образом этот ген можно будет интегрировать в клетки-мишени. У нас была конструкция с геном вообще несуществующего в природе химерного белка, которой мы обрабатывали мышей. И умышей этот белок выделялся с молоком. Мышей, кстати, доить трудно. Мы это делаем маленькой пипеточкой.

Метод, который использует Соболев, позволяет технологии быть гибкой. Вывести трансгенную корову, овцу или козу — колоссальный труд, занимающий годы. А здесь мы сразу получаем взрослое животное с нужными свойствами. В принципе, можно будет вставлять гены в нужный орган в нужное время. Скажем, есть принципиальная возможность получать для ксенотрансплантации (пересадки органов от животныхк человеку) органы, которые не будут отторгаться. Или есть лекарства, потребностьв которых исчисляется в граммах на страну. Получать для каждого из них полностью трансгенное животное просто нерентабельно, а так можно будет наработать его в течение недель. К тому же есть возможность «переключать» одно и тоже животное в разных лактациях: сегодня оно выделяет в молоко одно лекарство, а через полгода — другое.

И все же ближе всего к коммерческому продукту подошла группа Гольдмана, которая занимается лактоферрином — очень сильным природным антибиотиком, содержащимся в женском молоке. В коровьем молоке его мало — 0,1—0,2 грамма на литр. А Гольдманс коллегами создали генную конструкцию, которая обеспечивает утрансгенных мышей 40 граммов лактоферрина на литр. Побиты все мировые рекорды. Сейчас исследуется, как эта конструкция передается по наследству, и планируется разведение коз для производства лактоферринового молока.

Гольдман работает в совместном российско-белорусском проекте. Генно-инженерную работу и проверку на мышах делают в России, а козья ферма расположена под Минском. Союзное государствовыделило на работы 50 млн. рублей, что по меркам современной России — просто беспрецедентная сумма. К тому же к работе есть интерес со стороны одной крупной компании, название которой Гольдман пока не разглашает. Эксперименты на козах начнутся уже в мае, а к концу 2006 года должны быть получены трансгенные животные.

Козами Гольдмана заинтересовалась и Московская областная дума. Совсем недавно даже провела выездное заседание в лаборатории: рассматривали вопрос о строительстве биотехнологической фермы на 500 голов в Подмосковье.

Свинья на запчасти

Принято считать, что мировой объем рынка генно-модифицированной трансплантологии — миллиарды долларов. Российская наука с ее скудным субсидированием не может конкурировать с ним, но все же пытается.

— Работы по получению свиней, чьи органы можно будет пересаживать человеку, активно ведутся в нескольких зарубежных фирмах, — говорит Эрнст. — Но информация, к сожалению, везде держится всекрете. Потому что полученные положительные результаты сулят огромные экономические выгоды.

Ксенотрансплантация — самая сложная из всех задач по трансгенным животным. Чтобы органы не отторгались, свинье нужно перенести по крайней мере четыре человеческих гена (по мнению Эрнста), а лучше шесть, как считают его зарубежные коллеги. Если такая операция удастся, то организм человека не будет воспринимать свиные печень, сердце и почки как чужеродные.

— У нас есть трансгенная свинья с одним геном, матка родила шестерых поросят, трое из них трансгенные, — сообщает Эрнст. — Сейчас будем второй ген сажать. Потому что все равно это нужно делать, ведь органов не хватает. И проблема после известных судебных процессов будет только обостряться.

Неизвестно, какие признаки приобретет организм вместе с чужим геном

Эрнст не без оснований говорит о том, что нам скоро придется покупать свиные органы у зарубежных фирм. Работы (покрайней мере внекоторых из них) близкик завершению. Так, еще в прошлом году на съезде трансплантологов интересное заявление сделал президент австралийского отделения Международной ассоциации ксенотрансплантации профессор Ян Мак Кензи. «Мы стоим на пороге новой эры, — сказал он. — На данный момент у нас имеются беременные свиноматки, которые должны принести трансгенное потомство с пятью измененными генами». То есть австралийцам для успеха осталось ввести свинье всего один ген.

В общем, размах работ по переоборудованию животных поражает. А впереди — новые горизонты, которые открываются в пока что чисто научных исследованиях. На мышках. Этим животным вставляют гены для получения удовольствия, омолаживающие, повышающие интеллект и укрепляющие память. Часто все получается. Поскольку эти гены не имеет смысла запускать сельскохозяйственным животным, значит, на очереди у биотехнологов мы, люди.

Алексей Торгашев, "Огонек" №20-2005