Дмитрий Складнев - Что может биотехнология?

• Название: Что может биотехнология?
• Автор: Дмитрий Складнев
• Издательство: Знание
• Жанр: Прочая научная литература
• Год: 1990
• ISBN: 5-07-001562-1

Что такое биотехнология и как она связана с проблемами лечения СПИДа, предупреждением развития раковых опухолей, созданием неуязвимых для вредителей полезных растений? В редакцию «Знака вопроса» приходит множество писем с просьбами ответить на эти и многие другие вопросы, связанные с бурно развивающейся особенно в последнее время новой научной дисциплиной — биотехнологией.

http://znak.traumlibrary.net

---

Проект «ГЮГО»

В конце лета 1978 г. среди английских ученых начали циркулировать упорные слухи о том. что в секретнейшую британскую лабораторию проникли иностранные агенты. Потом, конечно же, все выяснилось. На самом деле по согласованию с хозяевами, военным министерством Великобритании, в знаменитую (печально) лабораторию на острове Гинар, что лежит в море неподалеку от шотландского города Глазго, прибыли по просьбе Пентагона четверо американских ученых из Гарварда под руководством У. Гилберта. Лаборатория на Гинаре с 1944 г. занималась исследованиями в области бактериологии, в частности таких страшных инфекций как сибирская язва.

Американские ученые выбрали столь неподходящее вроде бы для мирных занятий место из-за моратория Берга, запрещавшего работать с рекомбинантными ДНК в неприспособленных лабораториях. После успеха Коэна и Бойера к 1976 г. стало ясно, что близка и реальная перспектива выделения гена человеческого инсулина. Инсулин представляет собой один из важнейших гормонов человека, участвующий в сахарном обмене. Под действием инсулина сахар, поступивших с пищей и затем в кровь, «проводится» через мембрану (оболочку) в клетку. При недостатке инсулина или его отсутствии сахар остается в крови, отравляет мозг, выводится через почки. В общем, возникает страшное гормональное заболевание под названием «диабет», что в переводе означает «проходить насквозь» (имеется в виду прохождение сахара, не попадающего в клетки). За открытие роли-инсулина канадскому исследователю Ф. Бантингу в 1923 г. присудили Нобелевскую премию. Потом за инсулин была присуждена еще одна Нобелевская.

В настоящее время диабетиков лечат введением им свиного или бычьего инсулина, добываемого на бойнях из поджелудочной железы забитых животных. Инсулин обоих животных слегка отличается по аминокислотной последовательности от человеческого. За расшифровку этой последовательности англичанин Ф. Сэнджер из Кембриджа получил премию в 1958 г. Это была его первая премия по химии.

В 1973 г. Гилберт создал метод «чтения» нуклеотидных последовательностей, или генов. К 1976 г. к решению проблемы выделения инсулинового гена человека одновременно подошли сразу три группы — Гилберта в Гарварде, исследователи в Калифорнийском университете и в недавно основанной в южном пригороде Сан-Франциско биотехнологической компании «Джинентек», название которой переводится как «ген-технология». Это был проект, осуществление которого сулило большие деньги, получаемые с генетического продукта человека!

Работы велись в лихорадочной спешке и атмосфере строжайшей секретности, поскольку все опасались промышленного шпионажа конкурентов. И мораторий Берга привел к тому, что группа Гилберта решила отправиться для выделения гена инсулина человека в английскую бактериологическую лабораторию, предназначенную для исследований в области повышенной биологической опасности. В «Джинен-теке» всеми работами заправлял Г. Бойер.

Работать группе Гилберта приходилось в респираторах, принимая меры повышенной предосторожности, ловя на себе косые взгляды англичан, которые никак не могли понять, что такое делают «безрассудные» американцы. Все шло хорошо, и успех казался близким, как вдруг выяснилось, что человеческая ДНК загрязнена крысиной! Все пошло насмарку и пришлось возвращаться за океан несолоно хлебавши.

«Джинентек» в 1978 г. объявил о своем успехе. Газеты тогда пестрели заголовками типа «золотая плазмида» и тому подобными. Сотрудник «Джинентека» А. Улрих работал в такой же лаборатории, что Гилберт, но во Франции. Ему удалось клонировать ген инсулина, но комитет по рекомбинантным ДНК Национального института здравоохранения США не разрешил Бойеру пользоваться era плазмидрй, в результате чего пришлось клоны разрушить. Но спустя месяц. разрешение на использование плазмид пришло — оказалось, что страхи по поводу рекомбинантных ДНК надуманы и сильно преувеличены. Улриху пришлось начинать все заново. Хорошо, что опыт был уже отработан, поэтому восстановление клонов прошло быстро.

Гилберт же переключился на другой ген — ген интерферона. Это белок, который вырабатывается иммунными клетками, мешающий размножению вирусов в организме. Интерферон сулит большой прогресс в области лечения инфекционных заболеваний, рака, возможно СПИДа. Успешное решение задачи по выделению гена интерферона и наработки его в клетках кишечной палочки принесло в 1980 г. заслуженную награду У. Гилберту. Вместе с П. Бергом и Ф. Сэнджером он получил Нобелевскую премию по химии. Ф. Сэнджер получил вторую Нобелевскую награду за создание собственного метода считывания генетической информации и расшифровки ДНКовых последовательностей.

Когда 14 октября 1980 г. сообщение о награждении троих ученых пришло на Уолл-стрит, цена акций «Джинентек» подскочила с 32 до 88 долларов! Так биржа среагировала на выдачу «свидетельства» о рождении биотехнологии. Компания «Джинентек» в рекламных целях предоставила биотехнологическии человеческий инсулин для лечения С. Атертона из городка Дерби в штате Канзас. Он получил диабет от своего отца по наследству — тот тоже тридцать лет страдал от отсутствия в его организме жизненно важного гормона. САтертон заявил корреспондентам: «Я очень рад прогрессу в науке».

В это же время американцы уже сумели прибрать к рукам еще одно английское открытие. Журнал «Нейчер» сообщил о нем в своем номере в 1975 г. Оно было написано скромным аспирантом из ФРГ Г. Келлером, который работал у Ц. Мильштейна в кембриджской Лаборатории молекулярной биологии. В своей статье он вместе с шефом сообщал о новом способе получения иммунных белковых антител «повышенной специфичности». Сегодня весь мир знает эти антитела как «моноклональные».

Молекулу антитела схематически можно представить в виде меленькой вилочки или пинцетика. Обычно иммунная система вырабатывает разные виды антител, потому что в иммунном ответе участвует много клеток. После войны австралиец Макферлейн Барнет, который писал в 1943 г., что в лаборатории Эйвери выделен ген, задался вопросом: а сколько клеток необходимо для выработки ответа в виде антител при наличии одного-единственного антигена (напомним, что антигеном называется вещество, или молекула, или ее часть, в ответ на которые вырабатываются специфические антитела).

Ответ поначалу казался несколько обескураживающим: в организме существуют клетки, которые уже как бы «настроены» на любой мыслимый антиген (даже которого не было в природе, как это имеет место при синтезе человеком новых веществ). При попадании антигена в организм, он встречается с антителосинтезирующей клеткой, которая начинает размножаться и дает клон. Таким образом, антиген служит как бы «селекционером» клонов. Теория получила название клонально-селекционной, и за ее создание Барнет, был удостоен Нобелевской премии в 1960 г.

Дальнейшее развитие клонально-селекционная теория получила в работах датского иммунолога Н. Ерне. Проверкой одной из гипотез Ерне как раз и поручил заняться Г. Келлеру и С. Мильштейну, в результате чего удалось слить антителосинтезирующую клетку с опухолевой. Поскольку соединение чего-то разного называется гибридом, а к названию всех опухолей прибавляют окончание «-ома», то такие «сложные» клетки стали называть гибридомами.

Гибридомы уникальны в двух отношениях: они бессмертны как и все опухолевые клетки, но в то же время они производят антитела только одного «клона». И поскольку «один» по гречески «монос», то новые высокой специфичности антитела стали называть «моноклональными антителами» (МАТ).

Ничто сегодня не может сравниться по чувствительности с МАТ. МАТ распознают не только отдельные молекулы, например, белков, но даже замены отдельных аминокислот в белках. Именно с помощью МАТ удалось доказать, что в раковом белке происходит моноаминокислотная замена, приводящая к таким катастрофическим для клетки и организма последствиям.

Поначалу, к сожалению, англичане, вернее их чиновники от науки, не поняли, какой подарок им преподнесла судьба в виде открытия Келлера и Мильштейна. Движимые исследовательским интересом и отчаявшись что-либо добиться от чинуш, ученые передали гибридомы американцам. И только тогда, когда Келлеру, Мильштейну и Ерне в 1984 г. присудили Нобелевскую премию по медицине, в высших эшелонах власти на Уайтхолле появились некоторые признаки движения. Вернее, признаки появились несколько раньше, но было уже поздно: американцы все к тому времени успели запатентовать и разрекламировать. Например, случай с 21-летней Ш. Гаспер, которой пересадили почку и которая успешно — с пересаженной почкой! — родила девочку. И все это благодаря работе МАТ против иммунных клеток, ответственных в нашем организме за отторжение пересаженных органов и тканей. МАТ их реакцию подавили. Пришлось и англичанам подавить свою гордость и согласиться на строительство в Шотландии американского завода по производству моноклональных антител.