Развитие генной инженерии

По словам молекулярного биолога Мэ-Вань Хо, генная инженерия — это «совокупность методик выделения, изменения, размножения и вое-' становления генов различных организмов» [3]. Она дает ученым возможность осуществлять обмен генами между видами, естественное скрещивание которых невозможно, — например, подсаживать гены рыбы клубнике или помидорам, а гены человека овцам и коровам, тем самым создавая новые, «трансгенные» организмы.

Кульминацией науки генетики стало открытие физической структуры ДНК и «прорыв» к расшифровке генетического кода в 1950-х годах [4], однако биологам понадобилось еще двадцать лет на разработку двух ключевых методик, сделавших возможной генную инженерию. Первая из них, известная под названием «ДНК-секвенирование», позволяет определить точную последовательность генных элементов (нуклеотидов) в любом участке двойной спирали ДНК. Вторая же, так называемый «генный сплайсинг», представляет собой вырезание и соединение друг с другом участков ДНК при помощи специальных ферментов, выделенных из микроорганизмов [5].

Следует иметь в виду, что вследствие естественных межвидовых барьеров и других защитных механизмов, разрушающих или блокирующих чужеродную ДНК, генетики не могут подсаживать гены одного биологического вида непосредственно в клетку другого. Чтобы обойти это препятствие, ученые сперва вшивают чужеродные гены в вирусы или вирусоподобные элементы, которые обычно используются бактериями для генного обмена [6]. Такие «векторы генного переноса» используются затем для того, чтобы «обманным» путем ввести чужеродные гены в выбранные клетки реципиента, где векторы вместе со вшитыми в них генами встраиваются в клеточную ДНК. Если все этапы этой весьма сложной процедуры проходят успешно (что бывает чрезвычайно редко), результатом становится новый трансгенный организм. Еще одной важной сплайсинг-методикой является получение копий ДНК-последовательностей путем встраивания их в бактерии (опять-таки при помощи векторов переноса), где они быстро реплицируются.

Использование векторов для встраивания генов организма-донора организму-реципиенту — одна из основных причин того, что генноинженерные технологии принципиально таят в себе опасность. Агрессивные инфекционные векторы могут легко рекомбинировать с существующими болезнетворными вирусами, тем самым рождая новые вирусные штаммы. В своей чрезвычайно познавательной книге «Генная инженерия — грезы или кошмар?» Мэ-Вань Хо приходит к выводу, что появление в последнее десятилетие огромного количества новых вирусов и устойчивых к антибиотикам штаммов бактерий вполне может быть связано с широкомасштабной коммерциализацией генной инженерии, имевшей место в тот же период [7].

Об опасности непреднамеренного создания болезнетворных штаммов вирусов и бактерий ученые знали еще на заре генной инженерии. В 70-е и 80-е годы они всеми силами старались не выпускать созданные ими экспериментальные трансгенные организмы за стены лабораторий, полагая их небезопасными. В 1975 году группа обеспокоенных генетиков, собравшаяся в калифорнийском городке Асиломар, опубликовала Асиломарскую декларацию, призывавшую ввести мораторий на генную инженерию до тех пор, пока не будут разработаны соответствующие нормы и правила [8].

К сожалению, в 90-е годы этот осторожный и ответственный подход был преимущественно забыт из-за стремления поскорее поставить новоизобретенные генные технологии на коммерческую основу в медицине и сельском хозяйстве. Сначала вокруг нобелевских лауреатов из крупных американских университетов и медицинских центров стали возникать небольшие биотехнологические фирмы, а спустя несколько лет они были перекуплены фармацевтическими и химическими гигантами, которые вскоре стали весьма агрессивно пропагандировать биотехнологию.

Девяностые годы ознаменовались рядом сенсационных сообщений о генетическом «клонировании» животных, в частности овцы в Рослиновском институте в Эдинбурге и нескольких мышей в Гавайском университете [9]. Одновременно с этим в сельском хозяйстве с невероятной быстротой набирала обороты биотехнология растений. В течение одного только двухлетнего промежутка между 1996 и 1998 годом общая площадь, занятая трансгенными культурами, возросла более чем в десять раз — с 7 до 74 миллионов акров [10]. Столь массированный выброс генетически модифицированных организмов (ГМО) в окружающую среду прибавил к уже существующим проблемам биотехнологии еще один аспект — экологический риск [И]. Увы, генетики, не отличающиеся в массе своей экологической образованностью, от него нередко отмахиваются.

Как отмечает Мэ-Вань Хо, эффективность генноинженерных методов и скорость получения результата сегодня в десять раз выше, чем двадцать лет назад, и новые породы трансгенных организмов, запрограммированные на высокую экологическую выживаемость, вводятся в природную среду сознательно и в больших количествах. Однако несмотря на многократно возросшую потенциальную опасность, генетики больше не выступают с совместными декларациями, призывающими к мораторию на эту деятельность. Наоборот, давление, оказываемое корпорациями на контрольные органы, приводит к периодическому смягчению и без того недостаточных защитных норм [12].

Расцвет глобального капитализма в 1990-х годах привел к тому, что биотехнология оказалась зараженной склонностью ставить делание денег выше всех прочих ценностей и этических соображений. Многие ведущие генетики сегодня либо владеют собственными биотехнологическими компаниями, либо тесно с таковыми связаны. Основной движущей силой генной инженерии сегодня является не прогресс науки, не лечение болезней и не победа над голодом. Она — в желании добиться неслыханных доселе барышей.

Крупнейшим на сегодня и, пожалуй, наиболее агрессивным биотехнологическим предприятием является проект «Геном человека» — попытка распознать и картировать полную генетическую последовательность человека, насчитывающую десятки тысяч генов. В 90-х годах эта попытка вылилась в бескомпромиссное состязание между исполнителями финансированного государством проекта, которые публиковали свои достижения открыто, и действовавшей приватным образом группой генетиков, которые держали свои данные в тайне, с тем чтобы запатентовать их и продать биотехнологическим компаниям. Когда гонка вышла на финишную прямую, ее судьбу, словно сказочный герой, решил юный студент, в одиночку написавший компьютерную программу, благодаря которой публичный проект сумел выиграть, обойдя соперников всего на три дня. Только так удалось избежать перспективы частного контроля над научным знанием о генах человека [13].

Проект «Геном человека» стартовал в 1990 году как совместная программа нескольких групп ведущих генетиков под общим руководством Джеймса Уотсона (который вместе с Фрэнсисом Криком в свое время открыл двойную спираль ДНК). Программа финансировалась правительством США в объеме 3 миллиардов долларов. Ожидалось, что эскиз карты генов будет завершен раньше срока, в 2001 году. Работы шли полным ходом, но компания «Селераджиномикс», благодаря мощнейшему компьютерному обеспечению и частному финансированию, обогнала спонсированный государством проект и запатентовала полученные данные, чтобы обеспечить себе исключительные коммерческие права на манипуляции с человеческими генами. Публичный проект (к тому времени превратившийся в международный консорциум, возглавляемый генетиком Фрэнсисом Коллинзом) ответил ежедневным опубликованием своих открытий в Интернете, тем самым обеспечив их общедоступность и невозможность патентования.

К декабрю 1999 года публичный консорциум идентифицировал 400 000 фрагментов ДНК, преимущественно более мелких, чем средний ген. Вопрос был только в том, как должны быть ориентированы и соединены друг с другом эти обрывки, которые по излюбленному выражению соперника открытого проекта, основателя «Селера джиномикс» биолога Крейга Вентера, «вряд ли заслуживали того, чтобы называть их последовательностями». На этой стадии к консорциуму присоединился Дэвид Хаусслер, профессор информатики из Калифорнийского университета в Санта-Крус. Он считал, что в полученных данных содержится достаточно информации для того, чтобы создать специальную компьютерную программу, которая правильно собрала бы имеющиеся фрагменты.

Дело, однако, продвигалось крайне медленно, и в мае 2000 года Хаусслер в беседе со своим студентом-страшекурсником Джеймсом Кентом посетовал, что шансы обогнать «Селеру» «удручающе малы». Как и многих ученых, Кента очень беспокоило то, что, если данные секвенирования не удастся опубликовать до того, как они будут запатентованы, исследования человеческого генома окажутся под контролем частных корпораций. Узнав о затруднениях публичного проекта, он сказал профессору, что чувствует в себе силы написать программу-сборщик, которая использовала бы более простую и вместе с тем более эффективную стратегию.

Четыре недели Джеймс Кент работал денно и нощно; от многочасового печатания его руки болели так, что их приходилось опускать в холодную воду. Но за это время ему удалось написать 10 000 строк кода и завершить первую сборку человеческого генома. «Он — просто чудо, — сказал Хаусслер в интервью «Нью-Йорк тайме». — Такой объем работы обычно занимает по крайней мере полгода-год у команды из пяти-десяти программистов. А Джим [в одиночку] за четыре недели создал эту... чрезвычайно сложную программу» [14].

Кроме своего сборщика, получившего условное название «золотая тропа», Кент написал еще одну программу — браузер, впервые открывший ученым бесплатный доступ к собранной последовательности человеческого генома без подключения к базе данных «Селеры». Официально гонка завершилась семь недель спустя, когда публичный консорциум и ученые «Селеры» практически одновременно опубликовали свои результаты — соответственно в журналах «Нейчур» и «Сайенс» [15].