Ген. Очень личная история - Сиддхартха Мукерджи
Шрифт:
Интервал:
Закладка:
ЭСК же позволили ученым вносить[1077] генетические изменения не в случайные, а в заданные точки генома, в том числе в пределах гена. Если вы захотите изменить ген инсулина[1078], то довольно простые, но гениальные технические манипуляции дадут гарантию, что остальные клеточные гены вы не затронете. А благодаря тому, что генетически модифицированные ЭСК в принципе могут образовать клетки всех типов и в итоге целую мышь, вы можете быть уверены в рождении животного именно с этим измененным геном инсулина. Более того, если модифицированные ЭСК в конце концов произведут у взрослой мыши сперматозоиды или яйцеклетки, грызуны будут передавать измененный ген из поколения в поколение, и мы обеспечим вертикальный, наследственный перенос нужного признака.
У этой технологии были далекоидущие последствия. Природа располагает единственным способом достичь направленного изменения в гене – естественным отбором случайных мутаций. Если, скажем, воздействовать на животное рентгеновским излучением, генетические изменения могут остаться в его геноме навсегда, но невозможно сфокусировать внимание луча на одном конкретном гене. Естественный отбор должен сохранять мутацию, которая обеспечит лучшую приспособленность организма, и в итоге она будет встречаться в генофонде все чаще и чаще. Но в этой схеме ни мутация, ни эволюция не обладают преднамеренностью или направленностью. В природе у механизма, управляющего генетическими изменениями, водительское место остается пустым. «Часовщик» эволюции, напоминает нам Докинз[1079], врожденно слепой.
Однако, приручив ЭСК, ученые научились намеренно манипулировать буквально любым интересующим геном и навсегда сохранять изменения в геноме животного. Мутации и отбор за один шаг – это была ускоренная эволюция в лабораторной чашке. Технология оказалась столь преобразующей, что пришлось придумать новое слово для обозначения полученных организмов: их стали называть трансгенными – от «через, между» и «гены». К началу 1990-х в лабораториях по всему миру были получены сотни линий трансгенных мышей, предназначенных для расшифровки функций генов. В геном одних мышей был внедрен ген медузы, позволявший им светиться в темноте под синими лампами. Другие мыши, несущие особые варианты гена гормона роста, вырастали в два раза крупнее своих обычных соплеменников. Были и грызуны с генетическими изменениями, которые предрасполагали к болезни Альцгеймера, эпилепсии или преждевременному старению. Мыши с активированными «генами рака» буквально пожирались многочисленными опухолями и служили биологам моделями для изучения человеческих новообразований. В 2014-м создали мышей с мутацией в гене, контролирующем коммуникацию между нейронами мозга. Они значительно превосходили собратьев по показателям памяти и когнитивным способностям. То были саванты[1080] мира грызунов[1081]: они быстрее формировали воспоминания, дольше их сохраняли и учились выполнять новые задания почти в два раза быстрее, чем обычные мыши.
Но эти эксперименты постепенно переполнялись сложными этическими вопросами. Можно ли применить эту технологию в отношении приматов? А людей? Кто будет регулировать создание трансгенных животных? Какие чужеродные гены можно или следовало бы внедрять? И сколько максимум?
К счастью, технические барьеры вмешались до того, как у этического хаоса появилась возможность сорваться с якоря. Первые работы по ЭСК – в том числе по созданию трансгенных организмов – проводились преимущественно с мышиными клетками. В начале 1990-х, когда из эмбрионов человека удалось извлечь несколько ЭСК, ученые столкнулись с непредвиденной проблемой. В отличие от мышиных клеток, доказавших свое необычайное удобство для экспериментальных манипуляций, ЭСК человека вели себя в культуре не лучшим образом. «Наверное, можно считать это скелетом в шкафу[1082] нашей отрасли: человеческие эмбриональные стволовые клетки не обладают таким же потенциалом, как мышиные, – говорил биолог Рудольф Йениш. – Вы не можете их клонировать. Вы не можете использовать их для целенаправленного изменения генов. <…> Они сильно отличаются от мышиных эмбриональных стволовых клеток, которые могут все».
Казалось, джинна трансгенезиса вернули в бутылку – по крайней мере, на время.
О трансгенной модификации эмбрионов человека какое-то время не было и речи – но что, если генотерапевты довольствуются и менее радикальной задачей? Можно ли использовать вирусы для доставки генов в человеческие нерепродуктивные клетки: скажем, в нейроны, клетки крови или мышц? В этом случае останется проблема неизбирательности внедрения в геном, а главное, не будет никакой вертикальной передачи генов от организма потомкам. Тем не менее, если получится с помощью вирусов внести гены в нужный тип клеток, какие-то терапевтические цели все равно будут достижимы. Даже выполнение такой задачи знаменовало бы скачок в будущее человеческой медицины. Это была бы облегченная версия генотерапии.
В 1988 году в Норт-Олмстеде[1083], штат Огайо, у двухлетней девочки по имени Ашанти де Сильва, или просто Аши, начали появляться необычные симптомы. Как известно любому родителю, к маленьким детям в норме липнут десятки мимолетных болячек, но болезни и симптомы Аши просто кричали о ненормальности: странные пневмонии и инфекции, которые, казалось, не проходили вовсе; раны, которые не заживали; неизменно пониженный уровень лейкоцитов в крови. Все свое детство Аши то и дело попадала в больницу. В два года заурядная вирусная инфекция вышла у нее из-под контроля и привела к угрожающему жизни внутреннему кровотечению и длительной госпитализации.
Некоторое время доктора были озадачены ее симптомами и ошибочно приписывали регулярные недуги недоразвитости иммунной системы, которая когда-нибудь должна была дозреть. Но вот Аши исполнилось три, а симптомы ослабевать отказывались. Тогда ее наконец досконально обследовали. Причиной иммунодефицита оказались гены, а именно – редкая спонтанная мутация в обеих копиях гена ADA на 20-й хромосоме. К тому времени Аши уже несколько раз находилась при смерти. Физический ущерб организму девочки был огромен – но еще заметнее были ее эмоциональные страдания: проснувшись однажды утром, четырехлетняя Аши сказала: «Мамочка, у тебя не должно было быть[1084] такого ребенка, как я».
ADA – сокращение от «аденозиндезаминаза»: этот ген кодирует фермент, который превращает аденозин, в норме производимый организмом, в безвредное вещество под названием инозин. Если ген ADA не работает, не синтезируется нормальная аденозиндезаминаза, не происходит реакции обезвреживания, и тело засоряется токсичными побочными продуктами метаболизма аденозина.
