Ген. Очень личная история

Но настоящая суперсила ЭСК выражается, опять же, в переходе: как и в случае ДНК, генов и вирусов, дуалистичность их природы делает эти клетки мощным биологическим инструментом. ЭСК ведут себя в культуре подобно остальным пригодным для экспериментов клеткам. Их можно растить в чашке Петри, замораживать в пробирках и возвращать к жизни оттаиванием. Их можно размножать в жидкой питательной среде поколение за поколением. В них можно с относительной легкостью внедрять новые гены и вырезать из их геномов имеющиеся.

Но при этом, если поместить ту же клетку в правильные условия и окружение, из нее буквально вырвется жизнь. ЭСК, смешанные с клетками раннего эмбриона и имплантированные в мышиную матку, начнут делиться и формировать слои. Они дифференцируются в клетки всех типов: крови, мозга, мышц, печени – и даже в сперматозоиды и яйцеклетки. Получившиеся клетки, в свою очередь, образуют органы и будут чудесным образом включены в состав многослойного, многоклеточного организма – настоящей мыши. Это животное таким образом «унаследует» результат каждой экспериментальной манипуляции, проведенной в чашке Петри. Генетическая модификация клетки в чашке окажется генетической модификацией организма в утробе. Это и есть переход – от лаборатории к жизни.

Экспериментальная легкость, которую подарили эмбриональные стволовые клетки, позволила преодолеть и вторую, еще более серьезную проблему. Если использовать для доставки гена в клетку вирус, то практически невозможно предусмотреть место внедрения этого гена в клеточный геном. Человеческий геном, состоящий из 3 миллиардов пар нуклеотидов, превышает размеры большинства вирусных геномов в 50–100 тысяч раз. Ген, вносимый вирусом в геном, подобен конфетной обертке, которую бросили с самолета в Атлантический океан: нет никакой возможности предсказать, куда она упадет. Практически все вирусы, способные к интеграции своего генома в хозяйский, – вроде ВИЧ или SV₄₀ – склонны встраиваться в случайные места человеческого генома. Генотерапии такой произвол чинит дьявольские препятствия. Вирусные гены могут попасть в неактивную зону, этакий медвежий угол генома, и потому никогда не экспрессируются. Они могут попасть в ту область хромосомы, которую клетка умеет без особых усилий глушить. Хуже того, внедрившись, они могут повредить какой-то важный ген или активировать ген, вызывающий рак, и тогда запахнет настоящей катастрофой.

ЭСК же позволили ученым вносить[1077] генетические изменения не в случайные, а в заданные точки генома, в том числе в пределах гена. Если вы захотите изменить ген инсулина[1078], то довольно простые, но гениальные технические манипуляции дадут гарантию, что остальные клеточные гены вы не затронете. А благодаря тому, что генетически модифицированные ЭСК в принципе могут образовать клетки всех типов и в итоге целую мышь, вы можете быть уверены в рождении животного именно с этим измененным геном инсулина. Более того, если модифицированные ЭСК в конце концов произведут у взрослой мыши сперматозоиды или яйцеклетки, грызуны будут передавать измененный ген из поколения в поколение, и мы обеспечим вертикальный, наследственный перенос нужного признака.

У этой технологии были далекоидущие последствия. Природа располагает единственным способом достичь направленного изменения в гене – естественным отбором случайных мутаций. Если, скажем, воздействовать на животное рентгеновским излучением, генетические изменения могут остаться в его геноме навсегда, но невозможно сфокусировать внимание луча на одном конкретном гене. Естественный отбор должен сохранять мутацию, которая обеспечит лучшую приспособленность организма, и в итоге она будет встречаться в генофонде все чаще и чаще. Но в этой схеме ни мутация, ни эволюция не обладают преднамеренностью или направленностью. В природе у механизма, управляющего генетическими изменениями, водительское место остается пустым. «Часовщик» эволюции, напоминает нам Докинз[1079], врожденно слепой.