Генная инженерия и гепатит б в мире
Во что генная инженерия превратит человечество
Материалы по теме
Когда бактериофаг проникает внутрь бактерии, каждая повторяющаяся последовательность и примыкающий к ней спейсер используются в качестве шаблона для синтеза молекул, называемых crРНК. Образуется множество различных цепочек РНК, они связываются с белком Cas9, задача которого крайне проста: разрезать ДНК вируса. Однако сделать это он сможет только после того, как crРНК найдет комплементарный ей фрагмент вирусной ДНК. После того как Cas9 разрывает чужеродную нуклеиновую кислоту, последняя уничтожается до конца другими нуклеазами.
Чтобы произвести замену одного специфического участка в геноме на другой, необходимо синтезировать направляющую РНК, которая по принципу действия аналогична crРНК. Она указывает Cas9, где необходимо произвести двуцепочечный разрыв в ДНК модифицируемого организма. Однако нам нужно не испортить ген, а модифицировать его — например, заменить один или несколько нуклеотидов и убрать зловредную мутацию. Тут на помощь опять приходит природа. Естественные механизмы репарации тут же начинают восстанавливать перерезанную цепочку. Фокус в том, что для этого удаляются некоторые фрагменты РНК рядом с разрывом, после чего туда вставляются похожие последовательности. Ученые могут заменить их собственными последовательностями ДНК и таким образом модифицировать геном.
Однако нет ничего идеального. Несмотря на относительную точность, CRISPR-система иногда делает ошибки. Одна из причин лежит в самой природе системы. Бактерии невыгодно, чтобы crРНК совпадали на 100 процентов с фрагментом вирусной ДНК, который может отличаться на один-два нуклеотида. Для нее лучше, чтобы некоторые нуклеотиды могли отличаться, что дает микроорганизму больше шансов побороть инфекцию. В то же время в генной инженерии невысокая специфичность грозит ошибками: изменения могут быть внесены не там, где нужно. Если это произойдет в ходе экспериментов на мышах, то трагедии особой нет, но редактирование генома человека может обернуться катастрофой.
Однако CRISPR/Cas9 не была бы такой замечательной, если бы ее невозможно было усовершенствовать. Так, ученые научили Cas9 разрезать не две цепочки сразу, а только одну. Разрез вносится в двух различных местах ДНК-последовательности на разных цепях, поэтому система должна уметь распознавать в два раза больше нуклеотидов, чем обычно, что делает ее более точной.
Ученые из университета Западного Онтарио нашли еще один способ усовершенствовать эту технологию. Они пытались решить проблему репарации разрезанной ДНК. Быстрое восстановление нуклеиновой цепочки приводит к тому, что ученые не успевают внести в геном свои исправления. Таким образом создается порочный круг: отремонтированную нежелательным образом цепочку вновь приходится разрезать белком Cas9.
Уже сейчас технологию CRISPR используют для лечения таких серьезных заболеваний, как лейкоз и рак легких, а также испытывают для очистки иммунных клеток от ВИЧ. По мере того как ученые находят все новые способы совершенствования этого метода, будет открываться все больше возможностей его применения.
Вы, скорее всего, слышали о светящихся в темноте кошках, созданных в Южной Корее. Это генетически модифицированные кошки с люминесцентной пигментацией в коже, что позволяет им светиться красным цветом под ультрафиолетовым светом. Затем ученые клонировали их, и они успешно передали флуоресцентный ген следующему поколению клонов кошек. К лучшему ли это или к худшему ещё не известно, но понятно одно – генная инженерия прочно обосновалась, и будет развиваться в дальнейшем, что и наводит на вопросы: когда мы поймём, что зашли слишком далеко? В чём заключается черта, разделяющая научный прогресс и необратимые изменения ДНК живого существа?
Если вам это кажется маловероятным, то десять поразительных примеров генной инженерии, представленных ниже, убедят вас в обратном.
10. Паучьи козы
Паутина применяется в примерно полутора миллионах целей, и с каждым днем это число растёт. Благодаря её невероятной прочности по отношению к размеру, её тестировали для использования в пуленепробиваемых жилетах, искусственных сухожилиях, бинтах, и даже компьютерных чипах и волоконно-оптических кабелях для хирургии. Однако получение достаточного количества паутины требует десятков тысяч пауков и долгого времени ожидания, не говоря уже о том, что пауки, как правило, убивают других пауков на своей территории, поэтому их нельзя разводить так как, скажем, пчел.
Поэтому, взгляд учёных пал на коз, единственных животных в мире, которые могли бы принести пользу за счет добавления ДНК паука в их ДНК. Профессор Рэнди Льюис (Randy Lewis) из Университета Вайоминга (University of Wyoming), изолировал гены, которые позволяют паукам производить каркасную нить паутины или самый сильный тип паутины, который пауки используют при постройке своих паутин (большинство пауков производит шесть различных типов нитей). Затем он соединил эти гены с теми генами, которые отвечают за выработку молока у коз. Затем он спарил несколько раз козу с изменёнными генами, в результате чего получилось семь козлят, три из которых унаследовали ген, ответственный за выработку паутины.
Всё что сейчас остаётся это доить коз и отфильтровывать паутину, ну ещё может изредка бороться с преступностью. Профессор Льюис не чужд иронии – его офис завешан постерами Человека-Паука.
Второе изменение это ген бельдюги, рыбы похожей на мурену, живущей на дне, которая растёт круглый год – в то время как лосось обычно растёт только в летний период. В результате получился постоянно растущий лосось, и он находится на первом месте в списке генно-модифицированных животных, которых одобрят для употребления людьми. Кстати говоря, управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств США уже одобрило его в декабре прошлого года.
7. Бананы-вакцины
В 2007 году индийская команда учёных опубликовала свои исследования по созданию вида бананов, которые прививают людей против гепатита Б. Кроме того, группа успешно изменила морковь, салат, картофель и табак, чтобы в них содержались вакцины, но по их словам бананы являются наиболее надежной транспортной системой.
Вакцина работает следующим образом: ослабленный вариант вируса или микроба вводится человеку. Введённый вирус или микроб не достаточно сильны, чтобы вы заболели, однако его достаточно для того, чтобы ваш организм начал производить антитела. Эти антитела смогут вас защитить в том случае, если сильный вариант вируса попытается попасть к вам в организм.
Но существует много причин, по которым вакцины могут оказаться бесполезными или даже вредными, начиная от аллергических реакций и заканчивая тем фактом, что они могут просто не сработать. Так почему же рекомендуется делать прививки от гриппа каждый год? Всё потому, что вирусы адаптируются к вакцине, а это значит, что нужно будет постоянно разрабатывать новые виды модифицированных бананов, чтобы угнаться за гонкой генетических модификаций вируса. Ну а что если вы не хотите вакцину? Легко предотвратить поход к врачу, сложнее избежать попадания на ваш стол генномодифицированных продуктов, учитывая, что не все ГМО продукты обязаны носить соответствующие ярлыки.
Целью является снижение загрязнения фосфором, который исходит от размазывания свиного навоза по земле - один из многих способов того, как свинофермы разбираются с избыточными отходами свиней. Избыток фосфора в обычном свином навозе накапливается в почве и попадает в близлежащие источники воды, что и является проблемой. Из-за дополнительного фосфора в воде, водоросли растут с повышенной скоростью, забирая весь кислород из воды, и таким образом лишают всю рыбу необходимого кислорода.
5. Лекарства, основанные на куриных яйцах
Если у человека рак, то в конечном итоге он сможете вылечить его, употребляя в пищу больше яиц. Но не просто яиц, а яиц содержащих человеческие гены. Британский исследователь Хелен Санг (Helen Sang) разработала кур с геном человеческой ДНК, которая содержит белки, способные бороться с раком кожи.
Когда куры несут яйца, половина обычного белка, который составляет яичные белки, будет содержать белки препарата используемые в лечении против рака. Эти лекарства могут быть выделены и переданы пациентам. Идея состоит в том, что выработка лекарств, таким образом, будет намного дешевле и эффективней, и не потребует дорогостоящих биореакторов, которые на данный момент являются стандартом индустрии.
4. Очеловеченное коровье молоко
Видимо очеловеченных кур было мало, поэтому учёные из Китая уже ввели человеческие гены более 200 коровам в попытке заставить их вырабатывать человеческое грудное молоко. И что самое интересное – это сработало. По словам главного исследователя Нинга Ли (Ning Li) в настоящее время все 200 коров производят молока идентичное молоку, вырабатываемому кормящими женщинами.
Их метод включал в себя клонирование человеческих генов и смешивание их с ДНК зародышей коров. Они планируют разработать генно-модифицированную альтернативу детскому питанию, которую можно будет давать новорожденным, однако люди обеспокоены безопасностью кормления новорожденных генно-модифицированных грудным молоком.
3. Скорпионовая капуста
Скорпион вида Androctonus australis является одним из самых опасных скорпионов в мире. По силе, его яд настолько же токсичен, насколько токсичен яд чёрной мамбы, и может привести к повреждению тканей и кровотечению, не говоря уже о смертях нескольких человек в год. С другой стороны у нас есть капуста - овощ, который идет в суп и из которого делают квашеную капусту. В 2002 году исследователи из Колледжа естественных наук (College of Life Sciences) в Пекине объединили их и объявили получившийся продукт безопасным для употребления человеком.
Они специально выделили особый токсин из яда скорпиона и изменили геном капусты таким образом, чтобы он производил токсин по мере роста овоща. Но зачем им было создавать ядовитый овощ? Очевидно, токсин, который они использовали, AaIT, ядовит только для насекомых, а для людей он безопасен. Другими словами, он действует как встроенный пестицид, поэтому, когда какое-то насекомое вроде гусеницы попытается съесть капусту, его сразу же парализует, а затем у него начнутся такие сильные спазмы, что он умрёт от судорог.
Вызывает опасения лишь тот факт, что генетическая составляющая организма меняется с каждым последующим поколением. Если в геноме капусты уже будут присутствовать ядовитые гены, сколько же времени пройдёт до того, как гены мутируют в то, что будет по-настоящему токсично для людей?
2. Свиньи с человеческими органами
Наверное, дальше всех кто пытался скрестить геном человека и животных зашли несколько отдельных исследователей, которые начали размножать свиней с органами, готовыми к трансплантации человеку. Ксенотрансплантация или трансплантация органов других видов человеку, оставалась неразрешённой задачей из-за специфического фермента, вырабатываемого свиньями, который отторгался человеческим телом.
Рэндалл Пратер (Randall Prather), исследователь из Университета Миссури (University of Missouri) клонировал четырёх свиней, которые лишены гена, ответственного за производство этого фермента. Шотландская компания, та же что успешно клонировала овечку Долли, также успешно клонировала пять свиней, которые тоже лишены этого гена.
Вполне возможно, что в ближайшем будущем такие генно-модифицированные свиньи будут выращиваться, как заводы по производству органов. Другой вероятностью является то, что реальные человеческие органы будут выращиваться внутри свиней. Это исследование еще вызывает множество споров, однако крысиную поджелудочную железу уже удалось вырастить внутри мыши.
Трансплантация органов и тканей — сложный, но весьма эффективный инструмент в борьбе со смертельно опасными заболеваниями. Многочисленные пересадки сердца, печени, почек, продлившие жизни тысяч безнадежных, казалось бы, пациентов, стали вполне штатными операциями. Сегодня хирурги и физиологи стремятся расширить сферу возможностей медицины и вывести трансплантологию на принципиально новый уровень. Так сказать, освоить те области, о которых раньше могли помыслить только писатели-фантасты.
О чем речь?
Что же реально дала человечеству модификация живых организмов на генетическом уровне? По сути, биотехнология или генетическая инженерия (ГИ) — это совокупность методик, позволяющих вычленять отдельные гены из клеток, вводить их в генотип других организмов и получать рекомбинантные (т. е. расщепленные и собранные заново) ДНК и РНК. Более того, расшифровка последовательности аминокислот в белках позволяет искусственно синтезировать необходимые гены из базовых нуклеотидов.
Хотим мы того или нет, генетическая модификация ненавязчиво, но прочно закрепилась в современной медицине. Ее достаточно широкое распространение объясняется бесценной возможностью перекраивания реалий под свои нужды.
Первый успех ГМО
Последствия такого тяжелого заболевания, как диабет, известны во всем мире. В первую очередь оно поражает сердечно-сосудистую и нервную системы, что влечет за собой угнетение всех функций организма. Ежегодно миллионы людей пополняют печальную статистику заболевших, и единственное, по сути, на что могут положиться диабетики, — это инсулин.
Вплоть до 80-х годов прошлого века препарат производился по технологии 1925 года — путем извлечения гормона из коровьей или свиной поджелудочной железы. Такой способ производства едва покрывал 10% потребностей. Учитывая же современные темпы распространения болезни, он не справился бы со столь массовым спросом на инсулин даже с применением полусинтетических методик. Широкодоступный сейчас препарат стал бы критически дефицитным, если бы не прорыв, совершенный совместными усилиями ученых из НИИ Бекмана и биотехнологической корпорации Genentech. В 1978 году Артур Риггс и Кэйити Итакура при участии Герберта Бойера успешно использовали технологию рекомбинантной ДНК для внедрения гена синтеза человеческого инсулина в геном бактерий — пекарских дрожжей и кишечной палочки. Клетки полученных в результате эксперимента генетически модифицированных бактерий успешно росли, делились и в результате своей незатейливой жизнедеятельности вырабатывали инсулин, идентичный человеческому.
Синтетический человеческий инсулин стал первым одобренным для использования лекарством, полученным путем генной инженерии. По сей день он считается одним из лучших препаратов, поддерживающих жизнь диабетиков по всему миру, а испытанная при его создании технология прочно вошла в обиход фармацевтических предприятий. Уже в 2000 году количество лекарств, полученных аналогичным путем, перевалило за сотню и продолжает расти.
Генные вакцины
В последние десятилетия правительства многих стран дали добро на разработку инновационных вакцин. Причины развязывания рук исследователей на государственном уровне вполне понятны: катастрофическое распространение устойчивых к антибиотикам микроорганизмов, рост числа заболевших теми инфекциями, с которыми раньше удавалось успешно справляться, банальное отсутствие эффективных вакцин против туберкулеза, СПИДа и малярии…
Для борьбы с этой напастью из невидимого невооруженным глазом мира создаются рекомбинантные вакцины. Таким способом уже удалось получить эффективные вакцины против гепатита В и вируса папилломы человека.
Для создания прививок методами генной инженерии из ДНК патогенного организма выделяется ген, кодирующий продукцию вызывающего иммунную реакцию белка, после чего ген встраивается в плазмиду, стабильную молекулу ДНК нейтрального микроорганизма, например дрожжевой бактерии. Готовый антиген вводят в культуру для последующего самокопирования путем клеточного деления, после чего молекулу вновь выделяют, очищают и используют в качестве вакцины. Проще говоря, все эти высокоточные манипуляции позволяют получить белки, безопасные для человека, но при этом вызывающие такой же иммунный ответ, как и болезнетворный гость. Попадая в организм, модифицированная молекула запускает в клетках самого тела синтез чужеродных протеинов, которые могут быть распознаны иммунной системой и нейтрализованы.
К сожалению, большинство подобных препаратов пока еще обладают недостаточной иммуногенностью, но работы по исправлению этого недостатка ведутся неустанно.
Исцеление на генетическом уровне
Следующей ступенью эволюции биотехнологий в медицине стала генотерапия, хоть ее методы пока находятся на стадии экспериментальных разработок. В ее основе лежит будоражащая воображение идея о коррекции наследственных и приобретенных генетических недостатков живого организма.
Согласитесь, подобные замыслы привычнее видеть на страницах научно-фантастических романов. Тем не менее будущее планирует наступить раньше, чем может показаться.
Правда, успевший снискать славу революционного препарат, выпущенный на рынок под названием Kymriah, еще далеко не совершенен. Из-за ряда опасных побочных действий его можно применять только в клиниках под надзором прошедших специальную подготовку докторов. Хотя тот факт, что во время испытаний у 83% пациентов с острым лейкозом наступила ремиссия, позволяет решиться на этот рискованный шаг с оптимизмом.
В дальнейшем генная терапия сможет применяться для исправления дефектов центральной нервной системы, заболеваний сердца и сосудов, гемофилии, коррекции иммунного ответа (в т. ч. ВИЧ) и даже мутаций генома.
Значение ГИ для медицины
Некоторым гематологическим, кардиологическим, эндокринологическим и противовирусным лекарствам жизненно необходимо максимально соответствовать естественным аналогам в человеческом организме. В этом плане синтетические препараты имеют ряд неоспоримых преимуществ. Во-первых, в отличие от лекарств, получаемых из секреции животных, они аналогичны человеческим по структуре. Во-вторых, генная модификация в фармацевтике позволила отказаться от неподдающегося полной очистке специфического сырья, как, например, гипофизы трупов или моча женщин в менопаузе. И в-третьих, решающим фактором нередко оказывается дешевизна и рациональность производства. Для производства 200 граммов очищенного порошка инсулина необходима 1000 литров питательной среды, населенной генетически модифицированными бактериями, или 6000 коров, из чьих поджелудочных желез посмертно будет извлечен ценный гормон.
Несмотря на заметные, почти что футуристические успехи, медицинская генная инженерия остается областью, которую ученые только начинают осваивать.
По-прежнему остается масса чисто технологических трудностей, не говоря уже о несовершенстве способов преодоления иммунной реакции организма и риска заражения при использовании модифицированных вирусов. Тем не менее маячащие на горизонте светлого будущего перспективы заставляют упорных исследователей без сожаления поступаться принципами и страхами.
Президент России Владимир Путин считает, что в ближайшем будущем возможно генетическое программирование человека по заданным характеристикам, и это может оказаться страшнее атомной бомбы. Об этом глава государства говорил на встрече с участниками Всемирного фестиваля молодежи и студентов.
Генетическая инженерия
«Генетическая инженерия (генная инженерия)— совокупность приёмов, методов и технологий получения рекомбинантных РНК и ДНК, выделения генов из организма (клеток), осуществления манипуляций с генами, введения их в другие организмы и выращивания искусственных организмов после удаления выбранных генов из ДНК. Генетическая инженерия не является наукой в широком смысле, но является инструментом биотехнологии, используя методы таких биологических наук, как молекулярная и клеточная биология, генетика, микробиология, вирусология.
Вот небольшая статья и отрывок из неё я привожу здесь:
В этой статье говорится о создании препарата репоксигена «Это средство генотерапии представляет собой комплекс ДНК, кодирующей белок эритропоэтин…вырабатываемый почками и стимулирующий образование эритроцитов (а значит, и повышающий способность крови переносить кислород), уже стал главным действующим лицом многих допинговых разборок. Другой информации о новых каких-то других результатах статья не содержит. Весь остальной текст о раздумьях будущего есть просто вода, не подкреплённая фактами. Как скажется этот препарат на жизнь человека, принимающего его, сказать пока никто не может. Так что то, что сказал Президент Путин об опасности генной инженерии для людей в ближайшем будущем не предвидится, за исключением спортсменов.
Можно сказать с уверенностью на 100%, что специалисты генной инженерии человека уродом могут сделать, но очень малая вероятность того, что они создадут лекарства, лечащие все болезни. Мы уже знаем из практики жизни людей и из статистики за тысячелетия, что никакие новшества в медицине и лекарства не смогли изменить их долголетие, в средних показателях, более 70-80 лет, установленные согласно Библии, Богом для людей. И только очень незначительный процент людей живут больше. Однако, мы знаем и другое то, что многие лекарства приносят облегчение для одной болезни, но одновременно могут подавлять иммунитет человека и вызвать осложнения всего здоровья человека без недостатков лекарств не существует.
- Генная инженерия в корне отличается от выведения новых сортов и пород. Исскуственное добавление чужеродных генов сильно нарушает точно отрегулированный генетический контроль нормальной клетки. Манипулирование генами коренным образом отличается от комбинирования материнских и отцовских хромосом, которое происходит при естественном скрещивании.
- В настоящее время генная инженерия технически несовершенна, так как она не в состоянии управлять процессом встраивания нового гена. Поэтому невозможно предвидеть место встраивания и эффекты добавленного гена. Даже в том случае, если местоположение гена окажется возможным установить после его встраивания в геном, имеющиеся сведения о ДНК очень неполны для того, чтобы предсказать результаты.
- В результате искуственного добавления чужеродного гена непредвиденно могут образоваться опасные вещества. В худщем случае это могут быть токсические вещества, аллергены или другие вредные для здоровья вещества. Сведения о подобного рода возможностях ещё очень неполны.
- Не существует совершенно надёжных методов проверки на безвредность. Более 10% серьёзных побочных эффектов новых лекарств не возможно выявить несмотря на тщательно проводимые исследования на безвредность. Степень риска того, что опасные свойства новых, модифицированных с помощью генной инженерии продуктов питания, останутся незамеченными, вероятно, значительно больше, чем в случае лекарств.
- Существующие в настоящее время требования по проверке на безвредность крайне недостаточны. Они совершенно явно составлены таким образом, чтобы упростить процедуру утверждения. Они позволяют использовать крайне нечувствительные методы проверки на безвредность. Поэтому существует значительный риск того, что опасные для здоровья продукты питания смогут пройти проверку незамеченными.
- Созданные до настоящего времени с помощью генной инженерии продукты питания не имеют сколько-нибудь значительной ценности для человечества. Эти продукты удовлетворяют, главным образом, лишь коммерческие интересы.
- Знания о действии на окружающую среду модифицированных с помощью генной инженерии организмов, привнесённых туда, совершенно недостаточны. Не доказано ещё, что модифицированные с помощью генной инженерии организмы не окажут вредного воздействия на окружающую среду. Экологами высказаны предположения о различных потенциальных экологических осложнениях. Например, имеется много возможностей для неконтролируемого распространения потенциально опасных генов, используемых генной инженерией, в том числе передача генов бактериями и вирусами. Осложнения, вызванные в окружающей среде, вероятно, невозможно будет исправить, так как выпущенные гены невозможно взять обратно.
- Могут возникнуть новые и опасные вирусы. Экспериментально показано, что встроенные в геном гены вирусов могут соединяться с генами инфекционных вирусов (так называемая рекомбинация). Такие новые вирусы могут быть более агрессивными, чем исходные. Вирусы могут стать также менее видоспецифичными. Например, вирусы растений могут стать вредными для полезных насекомых, животных, а также людей.
- Знания о наследственном веществе, ДНК, очень неполны. Известно о функции лишь трёх процентов ДНК. рискованно манипулировать сложными системами, знания о которых неполны. Обширный опыт в области биологии, экологии и медицины показывает, что это может вызвать серьёзные непредсказуемые проблемы и расстройства.
- Генная инженерия не поможет решить проблему голода в мире. Утверждение, что генная инженерия может внести существенный вклад в разрешение проблемы голода в мире, является научно необоснованным мифом.
Биологическая ткань, пораженная COVID-19 / EPA
Ничтожное существо, о котором еще в начале 2020 года мир людей не имел почти никакого представления, сегодня правит людьми. Нечто неосязаемое влияет на самое существенное — оно лишает нас денег, привычек, границ, политики, покоя и близких людей. Оно вынуждает нас скрываться, бояться, спорить и бороться. Наконец, от этого нечто, как выясняется, зависит чуть ли ни все — сама по себе наша жизнь, которой, как казалось, мы еще на днях умели самостоятельно распоряжаться. Что оно такое?
Сергей Нетесов и Сергей Мостовщиков. Интервью на самоизоляции
— Сергей Викторович, как получилось, что молекулярная биология стала делом вашей жизни?
— Это был, так сказать, набор зигзагов. Прежде всего, в школе у нас была очень хорошая учитель химии. Я ведь очки ношу с пяти лет, и для меня эти очки всегда служили своего рода оправданием: я интересовался всякими интересными такими штуками. Химия в школе была не просто интересная, она шла с экспериментами. Я этими экспериментами очень увлекался, задачки решал, ну и попал сначала на городскую олимпиаду, занял там второе место. Потом на областную олимпиаду, и там занял второе место. В итоге попал в физматшколу Новосибирского университета, на химию, опять же. А когда поступил в университет, произошел у меня первый такой толчок.
Я познакомился еще с несколькими людьми — студентами и аспирантами, постарше меня лет на пять, которые тоже были этим делом заражены. И когда я делал свою дипломную работу на четвертом курсе, это был уже такой полный фанатизм. Мы ночевали на работе в креслах, чтобы не упустить нужный момент в своих экспериментах. Тема у меня была в то время такая, химико-биологическая: реакция аденозинтрифосфата (АТФ) с образованием циклического трифосфата на конце. Трифосфат этот потом раскрывался, и за счет этого можно было получать всякие производные АТФ с интересными биологическими свойствами.
— А почему вам казалось это важным? Вы себя видели таким властелином как бы мира?
— Понимаете, когда какие-то вещи происходят не в воображении, а в пробирке, и их результат логически понятен,
ты себя чувствуешь не властелином мира, конечно, но человеком, который в биологии по крайней мере может чем-то управлять.
— И вы управляли?
Свою научную жизнь во ВНИИМБ я начал как раз с того, что научился очищать, то есть выделять в чистом виде один из вирусов, такой вполне безопасный — вирус энцефаломиокардита мышей, с ним можно было работать на столе, без всех этих биобезопасных причиндалов. Я его очистил, показал электрофорезом, что белки там все чистенькие, выделил нуклеиновую кислоту и экспериментально доказал, что ее можно получить в гомогенном, чистом виде.
В итоге я научился очищать вирусы очень даже хорошо.
Потом занялся темой, связанной с вирусом гриппа. Его надо было не просто очистить, не просто разложить на составные части, а секвенировать его геном (определить последовательность нуклеотидов. — Ред.). Это был один из первых подобных проектов в стране. Я, конечно, далеко не всю эту работу делал сам, у меня сложилась к тому времени своя неформальная команда, с которой мы в итоге выяснили, что вирус гриппа действительно эволюционирует, и даже показали места, в которых происходят изменения. Более того, там мы обнаружили интересную штуку. Выяснилось, что главный белок вируса гриппа, который связывается с клеткой, образует на ее поверхности тримеры, верхушки которых выглядят, как сжатый человеческий кулак с такими пятью костяшками, и именно на этих костяшках случаются основные эволюционно значимые замены аминокислот.
То есть фактически мы своими руками создали живую вакцину от гепатита B, это был 1991 год.
— Поправьте меня, если я не прав: это что же — создание жизни своими руками?
— Ну если громко говорить, то да. Но, по сути, это воспроизводство живого вируса с помощью методов генной инженерии.
Фото: Кирилл Кухмарь / ТАСС
В статистике — черная дыра
— В девяностые годы, пока еще были реактивы, мы умудрились первыми в мире секвенировать геном вируса Марбург (вызывает геморрагическую лихорадку Марбурга. — Ред.) и вторыми в мире — геном вируса Эбола. Ну то есть наша работа на эту тему была опубликована второй, а вообще-то мы действовали независимо.
Потом реактивы в стране кончились. Три четверти моих тогдашних соратников уехали за рубеж.
Ежегодно от всех болезней органов дыхания у нас гибнут от 60 000 до 94 000 человек. Цифра большая.
Но вы идете вглубь этой статистики и вдруг обнаруживаете, что там — черная дыра! Там нет информации об их конкретных причинах. Что их вызвало?
Вот у меня внук пролежал месяц назад с довольно суровой бактериальной пневмонией. Выяснилось, что она бактериальная, знаете как? Ему экстренно стали давать антибиотики, и на второй день он ответил на лечение, ему получшало. И параллельно сделали посев, результат получили на четвертые сутки, выяснилось, что у него бактерия определенного вида. Через неделю внука выписали, он здоров. Но ему в диагнозе всего этого не написали!
Вот и получается, что пневмония у нас в России безымянная.
И сейчас, когда люди говорят: да я этим коронавирусом в октябре или ноябре уже переболел, что нам делать с этими догадками? Чем это все доказывать?
Ну хорошо, взяли бы в качестве объекта для такого же мониторинга институт Склифосовского в Москве. Ну там же не 100 тысяч больных пневмонией. Реально же исследовать хотя бы 500 человек на шесть вирусов и на пять–семь бактерий. По крайней мере, будет яснее, каково соотношение возбудителей этих пневмоний, какие лекарства наиболее предпочтительны в условиях России, и главное — от чего именно делать вакцины в первую очередь.
Вот мы смотрим: такие данные в Китае есть, они есть в Корее, в Германии, в Италии. А у нас нет. Почему?
Нам хватает компьютерной томографии?
Набор российских реагентов на выявление коронавируса COVID-19. Фото: РИА Новости
— То есть вы считаете, что мы сейчас ошибаемся и идем не слишком верным путем?
— На пути-то мы находимся правильном, только с огромным количеством ошибок. Причем интересно, что вот с Америкой мы все время ругаемся, а ошибки совершаем ровно те же самые. Сначала, как и американцы, мы сказали, что тест-системы будут только государственными. Упустили время, не дали коммерческим компаниям сделать свои тест-системы. Решили сначала, что тестировать надо только людей с симптомами заболевания, а теперь выясняется, что бессимптомников в разы, на порядки больше, они не изолированы, а значит, способны заразить гораздо большее количество людей.
Читайте также
Наконец, только сейчас одобрен тест на антитела, то есть на способность организма конкретного человека противостоять коронавирусу.
А ведь это чуть ли не главный вопрос: насколько популяция людей в принципе иммунозащищена от этой болезни.
Есть ведь тут еще и такая тонкость: давно известны четыре вида коронавирусов, которые десятилетиями уже заражают людей и в большинстве случаев вызывают заболевания легкой или средней тяжести. Так вот у двух из них, так называемых бета-коронавирусов, есть антигенный перекрест с нынешним коронавирусом. Не очень большой, но существует вероятность того, что люди, которые переболели двумя обычными бета-коронавирусами, у них какой-то иммунитет теперь все-таки существует. Поэтому вот еще задачка научная: быстро оценить, так это или не так. В Калифорнии вот только что оценили. И выяснилось, что около 3% имеют антитела к этому вирусу уже сейчас. Но там вспышка была весьма серьезная и более месяца назад.
— А мы способны сейчас в России решать какие-то серьезные научные задачки?
— Я скажу так. Конечно, сейчас не те времена, когда наши вирусологи, эпидемиологи и вакцинологи считались одними из лучших в мире. Когда-то мы могли на своей территории сами все делать, не нужны были американцы и европейцы, чтобы совершать крутые открытия и решать все основные проблемы. Сейчас этого нет. Чтобы догнать то, что делается сейчас в мире, нужны очень большие вливания. Вот посмотрите. Китайцы за время эпидемии этого коронавируса секвенировали уже около 1800 изолятов вируса. У нас в России сделана только пара десятков.
Но специалистов-то мы таких готовим! Вот я двадцать пять лет читаю курс вирусологии в нашем Новосибирском университете. Попадаются шикарные просто студенты. Они здесь доходят до кандидатов наук и получают результаты, близкие к мировому уровню. А потом им по 35 лет. Молодежный грант они тут уже не получат. Лабораторию им так просто не дадут. Для нее надо откуда-то получить кучу оборудования:
это же не информатика, здесь ноутбуком не обойдешься. Стандартная молекулярно-биологическая лаборатория — это миллионов на сорок оборудования.
Плюс реактивы нужны. Ну и что получается? Здесь он имеет зарплату 40 тысяч, а едет постдоком в Германию и получает в шесть раз больше, сразу. А оборудование и реактивы там уже есть. Да еще и на гранты там имеет право подавать.
Конечно, мы можем стать передовой вирусологической державой. Но для этого ученых-биологов нужно перестать считать айтишниками, и гранты им предлагать побольше числом и денежкой.
— Могу ошибаться, но мне кажется, для этого не только ученых, но и сами по себе вирусы надо считать чем-то другим?
— Благодаря молекулярной биологии, сейчас можно изучать сообщества микроорганизмов. И это изучение принесло такие неожиданные данные: если посчитать все бактерии, которые сидят у нас на коже, во рту, в кишечнике и так далее, то по численности это будет больше в несколько раз, чем число клеток нашего организма. Второй момент. Оказывается, взрослый человек вообще не может жить без этого, потому что наше существование — это симбиоз между человеком и минимум 50–70 видами бактерий. Причем имейте в виду: примерно половину видов этих бактерий вообще не удается культивировать в чашке Петри — они живут особым образом, только в сообществе. Более того. У нас в кишечнике живут микробы в том числе очень болезнетворные, например, бактерия, которая вызывает столбняк. Она там находится и не приносит нам никакого вреда. Но если она попадает к нам в кровь, она становится смертельной. И таких видов несколько.
Встает вопрос: мы где живем? Это вообще мир людей или мир микробов? Я в этом вопросе серьезен абсолютно.
Человек оказывается не самостоятельной сущностью, а такой вот полезной системой, в которой удобно жить совсем другим существам.
Наконец, про вирусы. В кишечнике, например, находят целую кучу вирусов, бактерий. Судя во всему, они там играют роль регуляторных элементов. То есть когда одной бактерии становится сильно много, ее вирус ее уничтожает, количество падает. Фактически это элементы защиты одних бактерий от других бактерий. То есть вся эта история про то, что вирусы — паразиты, с которыми надо только бороться, она, мягко говоря, не совсем верна. Выясняется, например, что вирусы переносят генетическую информацию, обмен этой информацией между бактериями без плазмид и вирусов невозможен.
нам, наверное, не хочется считать себя просто приспособлениями для размножения бактерий и вирусов.
Но мы тогда хотя бы должны успокоить себя тем, что у нас есть мозг, способность как-то осмыслить происходящее, принять тот факт, что мы живем тут не одни, а в неком сообществе, которое действует по не слишком понятным нам пока законам.
Читайте также
— Можете привести пример такого непонимания?
— Ну давайте посмотрим на примере клещевого энцефалита. Его когда-то не было в европейской части России. Его открыли в 1937 году, а изучать распространение начали только с конца 80-х. Обнаружили три подтипа — сибирский, дальневосточный и центральноевропейский. Выяснили, что эти подтипы начинают расползаться. Наш сибирский подтип находят сейчас и в Подмосковье, и в Чехии, и в Германии. Появились даже конспирологические теории, что это мы им туда завезли. Начали выяснять. И что оказалось. Германия, например, стала такой страной очень зеленой, гуманной, решили не убивать оленей, поощрять диких животных, кормушки ставить. Но ведь эти животные — кормовая база клещей, клещи — переносчики энцефалита.
Так что, можно и так сказать: клещи регулируют уровень гуманизма.
И как их численность уменьшить сейчас, а оленей не трогать?
Сергей Нетесов
Второй момент. Китайцы после атипичной пневмонии взялись за летучих мышей. Начали секвенировать у них все вирусы, какие только можно. Стали сравнивать с образцами давно известных человеческих коронавирусов, открытых еще в 60-е годы. И выяснилось: у летучих мышей есть близкие родственники этих вирусов. Это говорит о том, что переход вирусов из дикой природы на человека шел давно. И он продолжает развиваться. Мы просто впервые в нашей жизни увидели вот этот перескок прямо при нас. Это и есть один из результатов нашего взаимодействия с природой.
— Ну судя по происхождению нынешнего коронавируса, Китай взаимодействует с природой либо более тесно, либо как-то специфически.
— Я когда читаю лекции, привожу простой пример. Вот в Китае есть провинция Гуандун, в которой возник ТОРС-коронавирус, вызвавший вспышку атипичной пневмонии. Эта провинция имеет территорию размером с Новосибирскую область. У нас живут 2,9 миллиона человек, там — 115. Чтобы прокормить Новосибирскую область куриным мясом, нужно каждый год вырастить примерно семь с половиной миллионов бройлеров. Чтобы прокормить Гуандун, надо 300 миллионов кур. А еще свиньи, утки и коровы.
Плюс они завезли туда в свое время пальмовых циветт, это такие дальние родственники мангустов. У них интересный мех, вкусное мясо, плюс что-то такое они брали у них для народной медицины. Держали их в открытых вольерах, там были крыши, на крышах — летучие мыши. Так что, можно сказать, китайцы вирус атипичной пневмонии сделали собственными руками. На рынке в Ухане с коронавирусом наверняка произошло что-то похожее. Природа, она не то чтобы отомстила, просто там, где тонко, там она и прорывается.
— Ну вот она прорвалась тем или иным способом. И что миру людей делать в этой связи?
- Первый — искоренять вирус карантином, как это сделал Китай и как это заканчивает делать Корея. Как ни странно, единственная большая страна, где это может не получиться, — Соединенные Штаты. Слишком круто там все пошло.
- Второй путь — додавить коронавирус вакциной.
- Третий путь — большие страны эту ситуацию могут не удержать: до вакцины далеко, а карантин они в силу демократии в должной мере организовать не смогут. Тогда большое количество людей переболеет, получит иммунитет, и когда прослойка этого населения дойдет примерно до уровня 50 процентов, эпидемия затухнет сама по себе. Это как дрова полили водой — и они сами гаснут. Судя по всему, именно этот сценарий для ряда стран становится сейчас актуальным. Мы поймем это в ближайшее время.
Фото: РИА Новости
В любом случае, следует присмотреться к опыту Германии, в которой люди сейчас проходят тест на антитела и им собираются выдавать сертификаты.
Их иммунный статус — это их пропуск на работу, фактически в новую жизнь. С этим пропуском они пойдут спасать человечество,
потому что от экономического спада может умереть гораздо больше народа, чем от самой болезни.
— Как бы то ни было, но природа уже изменила мир людей и еще больше изменит его. Как именно?
— Я думаю, что наконец-то люди, которые нами управляют, поймут, что не там они ищут врага.
Власти наконец-то обратят внимание на жизненную необходимость мониторинга природных инфекций животных, а не только человека. Человек должен изменить свое отношение к природе: не только к растениям и животным, но и к микроорганизмам.
Ну а те, кто не хочет учиться, хотя бы запомнят, что надо почаще мыть руки и иметь с собой средства гигиены. Чтобы таким людям поскорее оказаться в новом мире, предлагаю провести небольшой опыт. Последите за собой двадцать минут. Сколько раз вы трогаете лицо руками? Каких мест касаетесь пальцами на улице? Может быть, это чему-то научит, приведет к каким-то видимым изменениям в городах и в быту. Появится намного больше бесконтактных кранов, самооткрывающихся дверей и так далее.
Может быть, в результате эпидемии мы вообще, как ни странно, будем меньше болеть и больше думать. Причем не только о себе, а о большом мире, в котором мы на самом деле живем.
Этот материал вышел благодаря поддержке соучастников
Соучастники – это читатели, которые помогают нам заниматься независимой журналистикой в России.
Вы считаете, что материалы на такие важные темы должны появляться чаще? Тогда поддержите нас ежемесячными взносами (если еще этого не делаете). Мы работаем только на вас и хотим зависеть только от вас – наших читателей.
Читайте также: