Доклад: Генетическая инженерия
А второй уровень - это клонирование целых клеток. Здесь клонируют "нетронутые", целые геномы многоклеточных организмов, манипулируя целыми клетками и их совокупностями. Это техника клеточной, тканевой и эмбриональной инженерии -от имплантации отдельных клеток (в частности, яйцеклеток и зародышей - в матку) до имплантации,целых тканей и органов как зародышам, так и взрослым организмам. Здесь задачи генетиков состоят в том, чтобы понять, как же работают многочисленные собственные гены организма при его развитии. Иногда оба уровня сочетают. И на обоих уровнях исследований клонирование просто необходимо, чтобы изучать регуляцию работы различных конкретных генов и их блоков (как естественных, так и "перекроенных" - модельных) в различных целых геномах, клетках и организмах. Это - путь к решению главных проблем биологии развития многоклеточных организмов: генного контроля межклеточных взаимодействий, дифференцировки клеток, формообразования. Все эти техники необходимы и в прикладных целях - для изучения множества болезней (включая рак), старения и других фундаментальных жизненных процессов.
Н.К. Янковский: Вы знаете, здесь количество переходит в качество. В дело вступает собственно генная инженерия - ставится вопрос об изменении наследственной информации. Предположим, человек - дальтоник, не различает цветов. В его генетическом тексте достаточно заменить одну букву. Общая же длина всего генетического текста человека больше 3 млрд букв. Одну букву заменить можно. Сейчас бурно развивается такое направление в науке, как генотерапия. Оно разрабатывает способы целенаправленной замены генетического материала в нужном месте. Но это предельная цель, экстремальная. Такая замена будет происходить с частотой на три порядка меньшей, чем многие другие события, которые приводят к изменению генетического материала, большинство из них будут даже не нейтральными, а вредными. То есть если вы хотите, чтобы борода из черной стала рыжей, то появится, возможно, один человек с "заказанной" бородой. Но вдобавок - еще тысячи индивидов, половина которых будет отягощена разного вида уродствами. Вот такая плата.
Л.И. Корочкин: Я согласен с Янковским и полагаю, что в этой ситуации возникнут многочисленные этические проблемы, не всегда легко разрешимые. Ведь речь идет об экспериментальном вмешательстве в развитие человека, а это всегда вызывает дискуссии.
При этом нельзя не считаться с существующим законодательством и религиозными устоями общества.
А.П. Назаретян: Я ведь не о практическом приложении. Что можно сделать из исходного материала в принципе, технологически?
Н.К. Янковский: Дело именно в постановке вопроса. Количество переходит в качество, и разумное соотношение этих переходов вряд ли будет когда-нибудь практически достижимо. Вариантов событий слишком много, и поэтому задача практически невыполнима. Скажем, так: мы с вами, будучи особями одного вида и одного пола, по этим самым 3 млрд букв различаемся в каждой трехсотой. То есть между нашими генетическими текстами около 10 млн различий. Чтобы превратить меня в вас или наоборот, надо исправить в 3 млрд букв 1 млн. Здесь количество и качество имеют абсурдное соотношение. Объем работы таков, что никогда не будет технически достижим. Вообще, зачем из одного человека делать другого? Смысла нет.
А.П. Назаретян: А из одного генома сделать другой геном - с заданными свойствами?
Н.К. Янковский: Если речь идет о единичном свойстве. Да, мы знаем, каким образом оно генетически контролируется; знаем в некоторых случаях, как конкретно можно его изменить. Например, в случаях многих наследственных болезней.
А.П. Назаретян: Сможет ли в принципе это делать генная инженерия? Е.С. Платонов: В медицинской практике, мне кажется, чаще возникает проблема лечения (компенсации) проявлений наследственных аномалий или выраженных наследственных патологических предрасположенностей у конкретных людей, а не у их будущих потомков. В литературе появляются публикации с обнадеживающими результатами. В частности, в США больным, страдающим тяжелыми формами варикозного расширения вен нижних конечностей, которых готовили к операции, ввели некий ген, контролирующий локальный рост кровеносных сосудов. В результате у 80% операцию было решено отменить: стали бурно развиваться мелкие сосуды, которые в значительной степени компенсировали основные проявления этой болезни. Если сообщение достоверно, то мы имеем удачный пример медицинских возможностей генной инженерии.
А.П. Назаретян: Я все-таки хотел бы услышать о технических пределах таких возможностей. Видите ли вы их в генной инженерии, в целенаправленном изменении генома ?
Н.К. Янковский: Есть другие задачи - более быстро достижимые и имеющие более явный эффект для общества. В рамках программы "Геном человека", которая сейчас является самой большой биологической программой в мире, предполагается охарактеризовать более 90% всех тех мутаций - спонтанных изменений в генетических текстах, — которые приводят к наследственным болезням. Их можно диагностировать уже на ранних стадиях беременности, когда еще можно ее прервать. Уже более 20 лет в клиниках развитых стран применяется амниоцентез: из матки беременной женщины берут околоплодную жидкость и из нее извлекают свободно плавающие клетки плода пренатально (т.е. до его рождения). Эти клетки размножают в культуре и исследуют разнообразными биохимическими и молекулярно-генетическими методами. В дальнейшем есть перспективы анализировать клетки плода без амниоцентеза: такие клетки есть в кровотоке матери, и их удается вылавливать даже из небольшого количества крови, взятой из пальца беременной. Вот это, по-моему, многое даст уже в течение ближайшего десятилетия. Уже сейчас таким образом генетики умеют распознавать около 200 из 4 тыс. известных наследственных болезней человека. А появится возможность в каждом случае беременности, для каждого плода делать полные описания по всем известным мутациям. Для этого не нужно даже узнавать, чем болели родители. Просто, зная мутации, характерные для данной группы населения, можно будет изучать их характер в ДНК и их биохимические проявления в клетках плода, и все их тестировать. Новорожденным можно будет выдавать паспорта, в которых заранее может быть указано, чем человек будет или не будет болеть, к чему он будет иметь склонности, способности и т.д. Но это уже важная этическая, а не только медицинская проблема.
А.П. Назаретян: Можно ли в принципе по заданию делать людей, скажем, приспособленных к космонавтике? Например, чтобы была значительно меньше потребность в кислороде?
Н.К. Янковский: Все, что можно сделать, будет находиться в пределах той нормы реакции, которая нам суждена как виду. Эта норма реакции уже реализована у разных людей. Надо просто выявить тех, у кого налицо искомый признак. Это гораздо проще.
А.Е. Седов : Кстати, в упомянутом романе-притче О. Хаксли, клонируя и воспитывая своих индивидов, "общество" изощренно управляет их развитием именно для их оптимальной "профориентации" (психофизиологических адаптации к тем или иным планируемым для них профессиям), причем лишь в пределах их норм реакции, без изменений в генетических программах. Однако даже это приносит жуткие "плоды", "воспетые" и осмысленные автором.
А.П. Назаретян: А почему бы не расширить признаки вида, т.е. не создать признаки, которые до сих пор виду присущи не были? Это возможно?
Н.К. Янковский: Ответ на Ваш вопрос дает известный закон гомологических рядов наследственной изменчивости, сформулированный Н. Вавиловым. В принципе кое-какие можно. Так, у собак получали окраску тигра.
Л.И. Корочкин: Сейчас широко используются в биологии так называемые трансгенные животные, т.е. такие животные, в геном которых с помощью генно-инже-нерных и эмбриологических методов введен чужеродный ген или гены от других видов. Можно также какой-то регулирующий развитие ген перенести в необычное место, что иногда приводит к удивительным результатам. Например, у мушки дрозо-филы глаза развиваются не только на обычном своем месте, но и на крыльях, на брюшке и в других необычных местах.
А.П. Назаретян: А можно ли выйти за пределы нормы реакции?
Н.К. Янковский: Существуют мутации, которые меняют норму. Она становится шире. Можно придать какие-то новые признаки организму путем пересадки генов. Гены возникли задолго до того, как разошлись животные с растениями, и потому они "пересаживаются" сравнительно легко — в любых направлениях.
Е.С. Платонов: И тем не менее ограничиться внедрением любого единичного гена - это улучшать ход часов ударом молотка. Его работа в составе "нового" ядра должна четко кооперироваться с целой системой работающих или до определенного времени выключенных генов, чтобы не нарушить развитие и жизнедеятельность организма.
Л.И. Корочкин: Не всегда. Бывает, что чужие гены хорошо приживаются и могут быть полезными. Если мы имеем организм с мутацией гена, которая лишает его продукт ферментативной активности, то внедрение в геном потомков нормального гена может быть полезным.
С.А. Боринская: Позвольте провести такую аналогию. Чтобы в научную лабораторию внедрить импортный прибор - чтобы он там работал - мало его просто поставить. Оказывается, что винтики нужны к этому прибору, смазочное масло специальное и т.д. Целая технология. Нельзя просто взять центрифугу и внедрить ее в другую техническую культуру. Или автомобиль-иномарку - если в стране нет станций техобслуживания, то хозяин намучается с поддержанием автомобиля в рабочем состоянии. Это то, о чем мы сейчас говорим. Так, если взять гены фотосинтеза и ввести их в геном человека, то человек не позеленеет и не станет использовать солнечную энергию для синтеза глюкозы. Чужой ген может работать тогда, когда он соответствует "технологии" организма, в который его ввели.
А.Е. Седов : Даже телевизор вряд ли можно улучшить электронными деталями. взятыми из пылесоса. А ведь генетические системы на много порядков сложнее этих приборов!
Вообще-то о подобных чудесах люди размышляли с древности: вспомним сфинксов, кентавров, грифонов, русалок, химер на готических соборах... Но реальные химеры - генные и клеточные - созданы нашими коллегами лишь недавно, при жизни нашего поколения (если, конечно, в каких-либо древних забытых цивилизациях не умели делать чего-либо подобного). Причем различные фрагменты ДНК, взятые из очень разных, эволюционно далеких друг от друга организмов, можно рекомби-нировать и сочетать в одном геноме, а изредка и заставлять работать вместе в живой клетке. Однако целые клетки эмбрионов разных организмов удается совместить в одном развивающемся эмбрионе только тогда, когда эти организмы относятся к одно-му виду или к очень близким видам (изредка даже родам, например зародыши овец и коз). Кстати, методики "смешивания" нескольких эмбрионов близких видов в один мозаичный эмбрион и называются мифологически - созданием аллофенных химер.
Е.С. Платонов: Конечно, на этом ведь и базируются уникальность и специфичность отдельных организмов, их способность противостоять чужеродному. Если же появляется задача преодолеть существующие биологические барьеры, то необходимо четко знать, какова в этом необходимость и каковы социальные последствия подобных манипуляций. Тем не менее рождение клонированной овцы Долли очень важно для формирования взвешенного общественного мнения. Ее появление поставило проблему сохранения "генетической индивидуальности" человека в разряд актуальных проблем, стимулировало широкое обсуждение этических аспектов научной деятельности. Ну, а реальное клонирование животных остается очень важной, интригующей задачей, которая, увы, еще далека от своего решения. Думаю, основных успехов подобные работы достигнут в XXI веке. Пока же важно, чтобы данные Вилмута были подтверждены другими исследователями. Затем должен быть увеличен выход живых клонированных животных при использовании ядер культивируемых клеток от взрослых организмов. А главное - необходимо понять, какие процессы контролируют утрату соматическими клетками способности обеспечивать полное развитие нового организма, как этим управлять и почему у некоторых видов животных такая способность утрачивается очень рано.
Л.И. Корочкин: На мышах-то пока не получается!
Е.С. Платонов : Действительно, именно у мыши - наиболее удобного и наиболее изученного лабораторного животного - клетки утрачивают потенции к формированию целого организма на самых ранних этапах развития. Думаю, именно поэтому особых успехов в этом случае достигнуто не было. Тем не менее работы по клонированию мышей значительно продвинули наши знания о проблеме клонирования млекопитающих на методическом и методологическом уровнях.
А.П. Назаретян: Давайте перейдем к следующему вопросу - о возможных социальных последствиях. Сейчас естественный отбор в значительной степени заблокирован, и от поколения к поколению люди становятся все менее здоровыми.
Н.К. Янковский: Это не так. Существует закон Харди-Вайнберга, который гласит: