Генная инженерия и герпес
Биологи научились очищать геном от герпесвирусов
Cистема генетической модификации CRISPR/Cas9 помогла очистить зараженные клетки от герпесвирусов. Отчет о работе публикует журнал PLoS Pathogen (van Diemen et al., CRISPR/Cas9-Mediated Genome Editing of Herpesviruses Limits Productive and Latent Infections).
В качестве целей авторы выбрали герпесвирусы типа 1(вирус простого герпеса, HSV-1), типа 4 (вирус Эпштейна – Барр, EBV) и типа 5 (цитомегаловирус человека, HCMV). Для определенных участков их ДНК были созданы направляющие молекулы РНК, благодаря которым нуклеазы Cas9 способны распознавать их в геноме хозяина и разрезать.
Авторы опробовали различные варианты направляющих РНК, показав, что молекулы, которые связываются с разными генами или просто с разными участками одного и того же гена могут иметь неодинаковую эффективность. В частности, в экспериментах на HCMV было показано, что атака на крайне важные для размножения вируса гены создает мощное давление отбора и ведет к появлению мутантных форм с измененной последовательностью ДНК в месте связывания направляющей РНК. Поэтому применение такой процедуры редактирования потребует особых мер и методик, как при назначении антибиотиков.
ДНК-вакцина от герпеса, разрабатываемая Санкт-Петербургским научно-исследовательским институтом особо чистых биопрепаратов ФМБА России, намного безопаснее существующих, которые содержат ослабленный вирус или его инактивированные компоненты.
Сейчас в мире применяется и разрабатывается несколько вакцин от герпеса, которые можно использовать для увеличения продолжительности ремиссий и снижения тяжести рецидивов. Каждая из них справляется только с каким-то одним типом этого вируса, поэтому для профилактики герпеса их не применяют.
По словам ученого, новая вакцина — продукт генной инженерии — обеспечивает высокий уровень биобезопасности, потому что содержит только гены фрагментов белков. Наличие в вакцине фрагментов, специфичных для разных типов вируса, защищает человека почти от всех разновидностей этой болезни.
Вакцину можно применять и для взрослых, и для детей. Она будет использоваться как с целью профилактики заболевания, так и для лечения людей, уже инфицированных герпесом.
По словам Андрея Симбирцева, вакцина позволит увеличить интервалы между рецидивами и снизить тяжесть их течения, то есть существенно повысить качество жизни пациента.
— Нельзя исключить и возможность полного выздоровления на фоне применения вакцины, — отметил ученый. — В долгосрочной перспективе всеобщая профилактическая вакцинация может искоренить это заболевание как таковое или снизить его эпидемическую актуальность до минимальных значений.
— Многие даже не подозревают, что они носители вируса. Но это опасная болезнь. При определенных условиях наличие герпеса у человека может привести к отказу иммунитета. Непрерывно рецидивирующая форма течения, с клиническими проявлениями от шести раз в год, встречается у 60% инфицированных и приводит к вторичному иммунодефициту, а это уже риск тяжелых бактериальных инфекций и даже развития онкологии. Универсальная ДНК-вакцина против вируса — это прорыв в лечении заболевания, — рассказал он.
Уже проведены пилотные исследования препарата. Следующий этап — масштабирование технологии и полноценные регистрационные доклинические исследования для получения разрешения на проведение клинических испытаний.
— Доклиника сработала великолепно, и высока вероятность, что клинику мы успешно пройдем и получим универсальную вакцину против герпеса, — добавил руководитель ФМБА России.
Замдиректора Центрального НИИ эпидемиологии Роспотребнадзора Виктор Малеев считает, что важно создать вакцину от герпеса отечественного производства.
— Герпес широко распространен. Это условно-патогенный вирус. Он есть у всех, но не у каждого проявляется, — отметил эксперт. — Сейчас нет отечественных вакцин от герпеса, так что создание собственного препарата необходимо.
Доктор медицинских наук, врач-иммунолог Владислав Жемчугов, напротив, не видит смысла в вакцинации от герпеса. Он пояснил, что вирусов герпеса много, и сделать одинаково эффективную вакцину против всех крайне сложно. К тому же чаще всего вирус активизируется на фоне других заболеваний. Поэтому, чтобы подавить активность герпеса, нужно искать причину и вылечить или компенсировать основной процесс. А им может быть хроническая инфекция вплоть до СПИДа, обменные или гормональные нарушения.
— Вирус опасен для тех, у кого есть нарушения иммунитета. Это, например, люди с хроническими инфекциями, онкологическими заболеваниями, ВИЧ, туберкулезом. Случается, что вирус активизируется у детей, не долеченных от простудных заболеваний. Он может вызвать тяжелейшие повреждения мозга, — рассказал Вячеслав Жемчугов.
Но бывает и так, что сам герпес является причиной заболевания. Например, он может спровоцировать бесплодие, невынашиваемость беременности, инфекционный мононуклеоз и заболевания крови (вирус Эпштейн-Барра — это один из видов герпес-вирусов). В таких случаях рекомендуется медикаментозно подавить его активность (противовирусными средствами) на некоторое время в расчете на то, что дальше организм будет справляться сам.
Биохакер Аарон Трайвик публично испытал на себе средство для генной терапии герпеса, которое до этого не проходило никаких клинических испытаний. Он ввел себе препарат, выйдя на сцену конференции BdyHax в Остине. Эксперты по правовым вопросам предупреждают, что распространение подобных недоказанных методов лечения может быть нарушением закона.
Трайвик пояснил BuzzFeed, что экспериментальный препарат против герпеса, который он себе ввел, является новой разработкой его собственной компании Ascendance Biomedical, биотехнологического стартапа с командой из 20 человек. Цель стартапа — как можно быстрее вывести на рынок лекарства, спасающие жизнь. В отличие от фармацевтических компаний, Ascendance не намерен затягивать процесс клинических испытаний. А разработанные ей методы и лекарства должны стать доступными и недорогими.
Китайские ученые первыми в мире клонировали обезьян
Многие эксперты, однако, настроены скептично. По их словам, сначала Ascendance должна была провести испытания на животных, чтобы убедиться в эффективности препаратов. Для сравнения, другие методы генной терапии разрабатывались десятилетиями. Эту точку зрения разделяет и Управление по санитарному контролю США (FDA). В конце прошлого года оно выпустило заявление, в котором назвало незаконным распространение наборов для самостоятельной генной терапии.
Отказ от этических правил делает Китай лидером CRISPR-технологий
Однако это не останавливает Ascendance. Прямой эфир акции Трайвика в воскресенье получил 1200 просмотров. Через несколько недель Аарон изучит образцы своей крови, чтобы понять, подействовало ли лечение. Зрители смогут узнать об успехе или неудаче в режиме реального времени. В дальнейших планах компании — разработка 14 новых методов генной терапии, в том числе лечения бесплодия и менопаузы.
По словам Трайвика, его компания не намерена нарушать правила FDA. Ascendance не продает лечение, а раздает его всем желающим — достаточно отправить заявку через сайт. Впрочем, испытания препаратов на сотрудниках вряд ли можно назвать законными. К тому же мало что известно о технических подробностях работы стартапа. Компания не публикует результаты экспериментов в научных журналах и не раскрывает особенности технологии на своем сайте. Например, о лекарстве против герпеса известно лишь, что оно якобы использует собственную иммунную систему человека для удаления вируса из организма.
Биохакеры ускорили создание искусственной поджелудочной
Среди тех, кто с подозрением относится к Ascendance, не только ученые и чиновники, но и многие коллеги-биохакеры. Например, Джошуа Зайнер, прославившийся благодаря акции, в ходе которой он ввел себе препарат, увеличивающий мышцы. По его словам, люди должны иметь право пользоваться достижениями генной инженерии, но любые подобные действия необходимо основывать на строгих научных данных.
- Главная
- Статьи
- Науки о жизни
- Биомедицина
- Альцгеймер и герпес: новые данные
Вирус герпеса связан с развитием болезни Альцгеймера
По последним сведениям, болезнь Альцгеймера имеет значительную корреляцию с наличием вируса герпеса в организме. Учёные установили, что краткосрочное применение противовирусных препаратов может существенно снизить риск заболеваемости болезнью Альцгеймера.
Долгое время исследователи не могли понять, что является причиной болезни Альцгеймера. Посмертный анализ ткани мозга показывал, что люди с болезнью Альцгеймера чаще бывают заражены штаммами 6 и 7 вируса герпеса. По данным недавних исследований, существует сильная корреляция между заражением вирусом герпеса (Herpes Simplex Virus, HSV) и развитием деменции в более поздние годы жизни.
Винсент Чин-Хунг Чэнь (Vincent Chin-Hung Chen) и коллеги из Чангунского университета, Тайвань, (Chang Gung University) наблюдали две группы людей почти целое десятилетие – с 2001-го года по 2010-й. Первая группа состояла из 8 362 человек возрастом за 50 лет, у которых было диагностировано наличие вируса герпеса. В другой, контрольной, группе было 25 086 человек идентичного возраста, не заражённых вирусом. Что исследователи обнаружили – это то, что в группе заражённых герпесом риск развития деменции был в 2,5 раза выше, чем в контрольной группе.
Если болезнь Альцгеймера действительно связана с вирусом герпеса, то чтобы предотвратить её развитие, можно не только использовать противовирусные препараты, но и проводить вакцинацию детей.
Успешная противовирусная терапия или практика вакцинации – это хороший способ, чтобы доказать, что деменция в пожилом возрасте действительно является эффектом наличия вируса герпеса в организме.
Читать также:
Профилактика старческого слабоумия: лечите герпес, пока не поздно!
То, что вирус герпеса участвует в процессах, приводящих к развитию старческого слабоумия, сомнений не вызывает. Необходимо определить, смогут ли препараты для лечения герпеса замедлять или предотвращать болезнь Альцгеймера.
Вирусный Альцгеймер
В мозге людей, страдающих от болезни Альцгеймера, обнаружены большие количества или следы двух штаммов вируса герпеса
Причина болезни Альцгеймера – инфекции?
Авторы редакционной статьи в Journal of Alzheimer’s Disease утверждают, что запускают процесс образования амилоидных бляшек бактериальные и вирусные инфекции, и бороться надо именно с ними.
28
Декабря
2010
Генотерапия болезни Альцгеймера: заразите гиппокамп геном СВР
Повышение уровня белка CBP во взрослом мозге с помощью генотерапии – вирусного вектора, несущего ген СВР, может быть действенным терапевтическим подходом не только при болезни Альцгеймера, но и при других нарушениях функций мозга
09
Декабря
2008
Болезнь Альцгеймера и герпес: задачи ясны…
С учетом новых данных авторы предположили, что препараты, применяемые для лечения герпеса, могут также предотвращать развитие слабоумия при болезни Альцгеймера. Возможной альтернативой борьбы с этим заболеванием может быть вакцинация против вируса герпеса.
Практически каждый человек на Земле является носителем той или иной формы герпеса, и его последствия могут быть гораздо хуже, чем просто болезненное образование на губах. Вирусы герпеса также способны вызывать опоясывающий лишай и могут быть причастны к слепоте, врождённым дефектам и даже раку.
До недавнего времени учёные не знали, как полностью избавиться от герпеса, пока ни обратили своё внимание на методику редактирования генов.
Исследователи применили эту технологию на клетках обезьян и человека, инфицированных вирусом Эпштейна-Барр (один из самых распространённых вирусов среди людей). Отметим, что этот вид герпеса вызывает железистую лихорадку и связан с рядом раковых заболеваний.
Более того, терапия, как оказалось, минимально влияет на клетки человека, несущие этот вирус. Это фактор имеет значение, когда дело касается очистки от вируса герпеса таких органов, как мозг, например.
Скрытый HSV-1 – вирус герпеса, который чаще всего связан с неприятной простудой на губах – оказался более устойчив к вмешательству посредством CRISPR. Однако редактирование генов всё-таки предотвращает активное размножение вируса.
Результаты исследования и описание методики работы опубликованы в научном издании PLoS Pathogens.
ДНК-вакцина от герпеса, разрабатываемая Санкт-Петербургским научно-исследовательским институтом особо чистых биопрепаратов ФМБА России, намного безопаснее существующих, которые содержат ослабленный вирус или его инактивированные компоненты.
Сейчас в мире применяется и разрабатывается несколько вакцин от герпеса, которые можно использовать для увеличения продолжительности ремиссий и снижения тяжести рецидивов. Каждая из них справляется только с каким-то одним типом этого вируса, поэтому для профилактики герпеса их не применяют.
По словам ученого, новая вакцина — продукт генной инженерии — обеспечивает высокий уровень биобезопасности, потому что содержит только гены фрагментов белков. Наличие в вакцине фрагментов, специфичных для разных типов вируса, защищает человека почти от всех разновидностей этой болезни.
Вакцину можно применять и для взрослых, и для детей. Она будет использоваться как с целью профилактики заболевания, так и для лечения людей, уже инфицированных герпесом.
По словам Андрея Симбирцева, вакцина позволит увеличить интервалы между рецидивами и снизить тяжесть их течения, то есть существенно повысить качество жизни пациента.
— Нельзя исключить и возможность полного выздоровления на фоне применения вакцины, — отметил ученый. — В долгосрочной перспективе всеобщая профилактическая вакцинация может искоренить это заболевание как таковое или снизить его эпидемическую актуальность до минимальных значений.
— Многие даже не подозревают, что они носители вируса. Но это опасная болезнь. При определенных условиях наличие герпеса у человека может привести к отказу иммунитета. Непрерывно рецидивирующая форма течения, с клиническими проявлениями от шести раз в год, встречается у 60% инфицированных и приводит к вторичному иммунодефициту, а это уже риск тяжелых бактериальных инфекций и даже развития онкологии. Универсальная ДНК-вакцина против вируса — это прорыв в лечении заболевания, — рассказал он.
Уже проведены пилотные исследования препарата. Следующий этап — масштабирование технологии и полноценные регистрационные доклинические исследования для получения разрешения на проведение клинических испытаний.
— Доклиника сработала великолепно, и высока вероятность, что клинику мы успешно пройдем и получим универсальную вакцину против герпеса, — добавил руководитель ФМБА России.
Замдиректора Центрального НИИ эпидемиологии Роспотребнадзора Виктор Малеев считает, что важно создать вакцину от герпеса отечественного производства.
— Герпес широко распространен. Это условно-патогенный вирус. Он есть у всех, но не у каждого проявляется, — отметил эксперт. — Сейчас нет отечественных вакцин от герпеса, так что создание собственного препарата необходимо.
Доктор медицинских наук, врач-иммунолог Владислав Жемчугов, напротив, не видит смысла в вакцинации от герпеса. Он пояснил, что вирусов герпеса много, и сделать одинаково эффективную вакцину против всех крайне сложно. К тому же чаще всего вирус активизируется на фоне других заболеваний. Поэтому, чтобы подавить активность герпеса, нужно искать причину и вылечить или компенсировать основной процесс. А им может быть хроническая инфекция вплоть до СПИДа, обменные или гормональные нарушения.
— Вирус опасен для тех, у кого есть нарушения иммунитета. Это, например, люди с хроническими инфекциями, онкологическими заболеваниями, ВИЧ, туберкулезом. Случается, что вирус активизируется у детей, не долеченных от простудных заболеваний. Он может вызвать тяжелейшие повреждения мозга, — рассказал Вячеслав Жемчугов.
Но бывает и так, что сам герпес является причиной заболевания. Например, он может спровоцировать бесплодие, невынашиваемость беременности, инфекционный мононуклеоз и заболевания крови (вирус Эпштейн-Барра — это один из видов герпес-вирусов). В таких случаях рекомендуется медикаментозно подавить его активность (противовирусными средствами) на некоторое время в расчете на то, что дальше организм будет справляться сам.
На снимке показан человеческий глаз с герпетическим кератитом - болезнью, вызванной реактивацией латентного вируса HSV-1. Это может привести к ухудшению зрения и даже слепоте.
Иллюстрация Hilda Schenk/University Medical Center Utrecht.
Практически каждый человек на Земле является носителем той или иной формы герпеса, и его последствия могут быть гораздо хуже, чем просто болезненное образование на губах. Вирусы герпеса также способны вызывать опоясывающий лишай и могут быть причастны к слепоте, врождённым дефектам и даже раку.
До недавнего времени учёные не знали, как полностью избавиться от герпеса, пока ни обратили своё внимание на методику редактирования генов.
Ранее одним из лучших способов борьбы с вирусом считалась блокировка фермента, отвечающего за размножение вируса. Но, несмотря на существенные достоинства (такой подход снижал содержание вирусных частиц в организме человека), способ не мог полностью уничтожить инфекцию. Поэтому, стоит носителю патогена немного замёрзнуть, как вирус просыпается, начинает размножаться и "простуда" на губах проявляется вновь. Перед "спящими" же вирусами герпеса, которые выжидают нужного для размножения и атаки момента внутри клеток, существующая методика и вовсе была бессильна.
Но технология редактирования генов может позволить специалистам исполнить мечту миллионов и полностью уничтожить эти латентные (скрытые) вирусы. Роберт Ян Леббинк (Robert Jan Lebbink) и его коллеги из медицинского центра Утрехтского университета (Нидерланды) разрабатывают метод лечения, который может безопасно удалить определённые вирусы герпеса из организма человека, немного "подпортив" их.
Исследовательская команда проводила эксперименты с CRISPR — технологией генного редактирования, которая используется для того, чтобы "разрезать" ДНК в строго определённых точках последовательности двойной цепочки. Отмечается, что когда производится разрыв цепочки ДНК, то повреждения обычно восстанавливаются, но на этом месте могут возникать мутации или ошибки.
Редактирование генов может помочь уничтожить "спящие" вирусы, считают учёные. Если CRISPR будет использован для "разрезания" вирусной ДНК в двух или более местах, то есть хороший шанс, что ДНК не будет должным образом восстановлена и, следовательно, вирус не сможет функционировать.
Исследователи применили эту технологию на клетках обезьян и человека, инфицированных вирусом Эпштейна-Барр (один из самых распространённых вирусов среди людей). Отметим, что этот вид герпеса вызывает железистую лихорадку и связан с рядом раковых заболеваний.
Учёные обнаружили, что при разрыве ДНК вируса только в одном месте его активность снижается примерно на 50 процентов, а при разрыве в двух местах до 95 процентов "спящих" вирусов исчезают из клеток.
Более того, терапия, как оказалось, минимально влияет на клетки человека, несущие этот вирус. Это фактор имеет значение, когда дело касается очистки от вируса герпеса таких органов, как мозг, например.
Скрытый HSV-1 – вирус герпеса, который чаще всего связан с неприятной простудой на губах – оказался более устойчив к вмешательству посредством CRISPR. Однако редактирование генов всё-таки предотвращает активное размножение вируса.
Леббинк считает, что ДНК вируса в латентном состоянии могут находиться в более сжатой форме, что затрудняет работу CRISPR по его обнаружению и дальнейшему редактированию, пока он находится "в спячке".
"Нацеливание на латентный геном является нашей главной задачей", — говорит Роб Уайт (Rob White) из Имперского колледжа Лондона. По его словам, проведённые ранее работы учёных показали, что методика CRISPR может бороться со "спящими" вирусами герпеса.
Однако всё ещё не решены серьёзные проблемы, которые стоят перед медиками. Так, важной задачей является доставка этих "молекулярных ножниц" в заражённые клетки.
"Доставка и безопасность использования метода являются ключевыми проблемами, которые нужно решать", — заключает Леббинк, отмечая, что всё-таки прогресс в применении технологии заметен.
Результаты исследования и описание методики работы опубликованы в научном издании PLoS Pathogens.
Добавим, что "Вести.Наука" рассказали о другом важном результате, которого добились учёные посредством генной инженерии: генетически модифицированные комары перестали переносить малярию.
Генетическая информация (геном) содержится в клетке в хромосомах (у человека их 46), состоящих из молекулы ДНК и упаковывающих её белков, а также в митохондриях. ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) является последовательностью нуклеотидов, каждый из которых содержит одно из четырех азотистых оснований — гуанин (G), аденин (A) (пурины), тимин (T) и цитозин (C). С функциональной точки зрения ДНК состоит из множества блоков (последовательностей нуклеотидов), хранящих определенный объем информации — генов.
Ген — участок молекулы ДНК, в котором находится информация о первичной структуре какого-либо одного белка (один ген — один белок). Поскольку в организмах присутствуют десятки тысяч белков, существуют и десятки тысяч генов (в организме человека их примерно 20-25 тысяч). Совокупность всех генов организма составляет его генотип. Все клетки организма содержат одинаковый набор генов, но в каждой из них реализуется различная часть хранимой информации. Лишь те гены активны, которые необходимы для функционирования данной клетки, поэтому, например, нейроны и по структурно-функциональным, и по биологическим особенностям отличаются от клеток печени.
Роль белков в организме
Белки являются наиболее важными молекулами в каждом живом организме, химической основой живой материи. По определению Энгельса "жизнь есть способ существования белковых тел". Белки осуществляют обмен веществ (перенос веществ в организме) и энергетические превращения, обеспечивают структурную основу тканей, служат катализаторами химических реакций, защищают организмы от патогенов, переносят сообщения, регулирующие деятельность организма. Химически белки представляют собой цепочку аминокислот, свёрнутую в пространстве особым образом.
Информация о последовательности аминокислот в полипептидной цепи белка содержится в генах в форме последовательности нуклеотидов. Например, последовательность CAA (цитозин, аденин, аденин) или CAG (цитозин, аденин, гуанин) кодирует аминокислоту глутамин. Эта информация копируется на молекулы РНК, которые передают в рибосомы (которые тоже состоят из белков) инструкции для синтеза белков. Синтезируемые белки начинают выполнять свои функции, обеспечивая работу клетки и всего организма.
Одна из функций белков - активация генов. Некоторые гены содержат фрагменты, притягивающие к себе определённые белки. Если такие белки содержатся в клетке, они присоединяются к этому участку гена и может разрешать или запрещать его копирование на РНК. Наличие или отсутствие в клетке подобных регулирующих белков определяет, какие гены активируются, а значит, какие новые белки синтезируются. Именно этот регулирующий механизм определяет, должна ли клетка функционировать как мышечная или как нервная клетка или какая часть тела должна развиваться в этой части эмбриона. Каждая клетка руководствуется подобными простыми инструкциями ("если имеется белок X и Y, синтезируй белки Z, W и U, но не синтезируй белок V"). Однако в целом процесс развития организма из одной клетки до 100 триллионов клеток (у человека) - это очень сложный процесс. Чтобы разобраться в нём до конца учёным может потребоваться 10-20 лет.
Если внести в организм (растение, микроорганизм, животное или даже человек) новые гены, то можно наделить его новой желательной характеристикой, которой до этого он никогда не обладал. Изменения генов прежде всего связано с преобразованием химической структуры ДНК: изменение последовательности нуклеотидов в хромосомной ДНК, выпадение одних и включение других нуклеотидов меняют состав образующихся на ДНК молекулы РНК, а это, в свою очередь, обуславливает новую последовательность аминокислот при синтезе. В результате в клетке начинает синтезироваться новый белок, что приводит к появлению у организма новых свойств.
Генная инженерия берет свое начало в 1973 году, когда генетики Стэнли Кохен и Герберт Бойер внедрили новый ген в бактерию кишечной палочки (E. coli).
Начиная с 1982 года фирмы США, Японии, Великобритании и других стран производят генно-инженерный инсулин. Клонированные гены человеческого инсулина были введены в бактериальную клетку, где начался синтез гормона, который природные микробные штаммы никогда не синтезировали.
Около 200 новых диагностических препаратов уже введены в медицинскую практику, и более 100 генно-инженерных лекарственных веществ находится на стадии клинического изучения. Среди них лекарства, излечивающие артрозы, сердечно-сосудистые заболевания, некоторые опухолевые процессы и, возможно, даже СПИД. Среди нескольких сотен генно-инженерных фирм 60% работают над производством лекарственных и диагностических препаратов.
Генная инженерия в сельском хозяйстве
К концу 1980-х удалось успешно внедрить новые гены в десятки видов растений и животных — создать растения табака со светящимися листьями, томаты, легко переносящие заморозки, кукурузу, устойчивую к воздействию пестицидов.
Одна из важных задач - получение растений, устойчивых к вирусам, так как в настоящее время не существует других способов борьбы с вирусными инфекциями сельскохозяйственных культур. Введение в растительные клетки генов белка оболочки вируса, делает растения устойчивыми к данному вирусу. В настоящее время получены трансгенные растения, способные противостоять воздействию более десятка различных вирусных инфекций.
Еще одна задача связана с защитой растений от насекомых-вредителей. Применение инсектицидов не вполне эффективно, во-первых, из-за их токсичности, во-вторых, потому, что дождевой водой они смываются с растений. В генно-инженерных лабораториях Бельгии и США были успешно проведены работы по внедрению в растительную клетку генов земляной бактерии Bacillus thuringiensis, позволяющих синтезировать инсектициды бактериального происхождения. Эти гены ввели в клетки картофеля, томатов и хлопчатника. Трансгенные растения картофеля и томатов стали устойчивы к непобедимому колорадскому жуку, растения хлопчатника оказались устойчивыми к разным насекомым, в том числе к хлопковой совке. Использование генной инженерии позволило сократить применение инсектицидов на 40 - 60%.
Генные инженеры вывели трансгенные растения с удлиненным сроком созревания плодов. Такие помидоры, например, можно снимать с куста красными, не боясь, что они перезреют при транспортировке.
Список растений, к которым успешно применены методы генной инженерии, составляет около пятидесяти видов, включая яблоню, сливу, виноград, капусту, баклажаны, огурец, пшеницу, сою, рис, рожь и много других сельскохозяйственных растений.
Генная терапия человека
На людях технология генной инженерии была впервые применена для лечения Ашанти Де Сильвы, четырёхлетней девочки, страдавшей от тяжёлой формы иммунодефицита. Ген, содержащий инструкции для производства белка аденозиндезаминазы (ADA), был у неё повреждён. А без белка ADA белые клетки крови умирают, что делает организм беззащитным перед вирусами и бактериями.
Работающая копия гена ADA была введена в клетки крови Ашанти с помощью модифицированного вируса. Клетки получили возможность самостоятельно производить необходимый белок. Через 6 месяцев количество белых клеток в организме девочки поднялось до нормального уровня.
После этого область генной терапии получила толчок к дальнейшему развитию. С 1990-х годов сотни лабораторий ведут исследования по использованию генной терапии для лечения заболеваний. Сегодня мы знаем, что с помощью генной терапии можно лечить диабет, анемию, некоторые виды рака, болезнь Хантингтона и даже очищать артерии. Сейчас идёт более 500 клинических испытаний различных видов генной терапии.
Неблагоприятная экологическая обстановка и целый ряд других подобных причин приводят к тому, что все больше детей рождается с серьезными наследственными дефектами. В настоящее время известно 4000 наследственных заболеваний, для большинства из которых не найдено эффективных способов лечения.
Сегодня существует возможность диагностировать многие генетические заболевания ещё на стадии эмбриона или зародыша. Пока можно только прекратить беременность на самой ранней стадии в случае серьёзных генетических дефектов, но скоро станет возможным корректировать генетический код, исправляя и оптимизируя генотип будущего ребёнка. Это позволит полностью избежать генетических болезней и улучшить физические, психические и умственные характеристики детей.
Сегодня мы можем отметить, что за тридцать лет своего существования генная инженерия не причинила никакого вреда самим исследователям, не принесла ущерба ни природе, ни человеку. Свершения генной инженерии как в познании механизмов функционирования организмов, так и в прикладном плане весьма внушительны, а перспективы поистине фантастичны.
Проект "Геном человека"
В 1990 году в США был начат проект "Геном человека", целью которого было определить весь генетический год человека. Проект, в котором важную роль сыграли и российские генетики, был завершён в 2003 году. В результате проекта 99% генома было определено с точностью 99,99% (1 ошибка на 10000 нуклеотидов). Завершение проекта уже принесло практические результаты, например, простые в применении тесты, позволяющие определять генетическую предрасположенность ко многим наследственным заболеваниям.
Например, благодаря расширфровке генома, уже к 2006 году были разработаны препараты для лечения такого опасного заболевания, как СПИД, к 2009 году были определены гены, которые связаны со злокачественными новообразованиями, а к 2010-2015 году были установлены механизмы возникновения почти всех видов рака. К 2020 году может быть завершена разработка препаратов, предотвращающих рак.
Ближайшие задачи генетиков
Хотя генетика и генная инженерия уже играют огромную роль в медицине и сельском хозяйстве, основные результаты ещё впереди. Нам ещё очень многое предстоит узнать о том, как работает сложная генетическая система в нашем организме и у других видов живых существ.
Необходимо определить функции и назначение каждого гена, определить, каковы условия его активации, в какие периоды жизни, в каких частях тела и при каких обстоятельствах он включается и приводит к синтезу соответствующего белка. Далее, необходимо понять, какую роль играет в организме этот белок, выходит ли он за пределы клетки, какие сообщения несёт, какие реакции катализирует, как влияет на запуск биологических процессов в других частях организма, какие гены активирует. Отдельной сложной задачей является решение проблемы сворачивания белков - как, зная последовательность аминокислот, составляющих белок, определить его пространственную структуру и функции. Эта проблема требует новых теоретических знаний и более мощных суперкомпьютеров.
Но учёные не пасуют перед масштабом этой задачи. Расшифровка генома человека потребовала более десяти лет, решение проблемы сворачивания белков может занять чуть дольше, но когда она будет решена, человек сможет полностью контролировать жизненные процессы в любых организмах на всех уровнях.
Перспективы контроля над генами
Развитие генной инженерии сделает возможным улучшение генотипа человека. Масштабные задачи, стоящие сегодня перед человечеством требуют людей талантливых во многих отраслях, совершенных и высокоразвитых личностей, обладающих идеальным здоровьем, высочайшими физическими и умственными способностями. Таких людей можно будет создать методами генной, генетической и клеточной инженерии. Эти методы будут применимы как к только появляющимся на свет детям, так и к уже взрослым людям. Человек сможет многократно усилить свои собственные способности, и увеличить способности своих детей. С объективной точки зрения в этом нет ничего плохого или не этичного. Уже сегодня многие всемирно известные учёные, такие как Уотсон, один из первооткрывателей ДНК, говорят о том, что человеческая глупость, например, является по сути своей генетическим заболеванием и в будущем будет излечима.
Будут полностью ликвидированы генетические причины заболеваний, все люди будут совершенно здоровыми. Старение будет остановлено и никому не придётся сталкиваться с увяданием, с упадком сил, с дряхлостью. Люди станут практически бессмертными - смерть будет становиться всё более редким явлением, перестав быть неизбежностью.
Известно, например, что одной из причин старения является сокращение теломер при каждом делении клетки. Теломеры - это копии фрагмента TTAGGG, расположенные на концах всех хромосом и защищающие ДНК как металлические наконечники шнурков. Обычно клетка умирает, пережив около 50 процессов деления, однако учёным удалось добиться неограниченного деления клеток. В конце 1990-х ученым удалось внедрить в клетки открытый ими ген, отвечающий за выработку белка теломеразы, восстанавливающего теломеры, и тем самым сделать их бессмертными.
Конечно, отдельные группы, не отягченные соответствующими знаниями, но, преследующие какие то личные, идеологические или лоббистские цели могут пытаться запретить подобные технологии, но как показывает история развития науки, надолго это сделать им не удастся.
Прогресс вряд ли остановится на исправлении недостатков. Излечив болезни и остановив старение, человек примется за улучшение собственного организма, за его перестройку по собственным планам и желаниям. Люди смогут произвольным образом лепить свое собственное тело и мозг, добавлять себе новые способности, возможность жить под водой, летать, питаться энергией солнечного света, добавлять новые отделы мозга, новые органы тела. Любители модификации своего тела смогут сделать свои тела похожими на тела животных или даже химер, таких как кентавры или русалки.
Человек вряд ли ограничится собственной перестройкой. Он сможет воссоздать организмы, исчезнувшие ранее с лица Земли - мамонтов, птицу дронта, динозавров, а также создавать совершенно новые организмы - драконов, единорогов, живые дома, летающие деревья. Любой организм, существование которого не противоречит законам природы, сможет быть создан. Новые виды животных, растений и даже совершенно новых существ будут создаваться в промышленных целях, как форма творчества, для освоения космоса. Кроме того, человек наверняка захочет помочь братьям своим меньшим подняться с животного уровня. С помощью генной модификации можно будет усилить интеллект собак, шимпанзе, дельфинов, других животных. Человек больше не будет одинок в царстве жизни на Земле.
Но генная революция не будет длиться бесконечно. Идущий параллельно прогресс в области нанотехнологий приведёт к тому, что границы между живым и неживым будут стёрты. Нанороботы и роботы смогут выполнять все функции биологических объектов, кибернетические организмы будут сочетать в себе биологические и машинные части, андроиды будут неотличимы от биологических людей. Искусственный интеллект и загруженные в компьютер люди будут разумны так же как и личности, существующие в живых мозгах. В конце концов, неизбежна перестройка всей косной материи в умную материю, организованную на нано-уровне, обладающую способностью перестраивать себя и служить носителем разума.
Читайте также: