Транспорт генов в клетку может осуществляться при помощи электрической стимуляции клеточных мембран. Воздействие электрического тока (слабого) изменяет проницаемость мембраны. Кроме того, под действием внешнего электрического поля возможно направленное перемещение частиц (вспомните про электрофорез).
У бактерий, помимо одной-единственной «основной» хромосомы (ядер бактерии не имеют), существуют и маленькие, рассеянные по цитоплазме. Такие мини-хромосомы называются плазмидами. Относительно небольшие молекулы ДНК плазмид свернуты в кольцо.
Если прикрепить к плазмиде ген, то плазмида может выступать в роли переносчика (проводника), поскольку бактериальные клетки охотно поглощают чужие плазмиды. Поскольку молекулы плазмидной ДНК невелики,[44] с ними удобно работать. Правда, в качестве переносчика плазмиды могут выступать только при внедрении генов в бактериальные клетки и ни в какие другие.
Существуют устройства, называемые «генными пушками» или «ДНК-пушками». Эти «пушки» обстреливают клетку «снарядами», содержащими нуклеиновые кислоты. «Снаряд» представляет собой фрагменты нуклеиновой кислоты (трансгены), связанные с частицей металла, например золота или серебра[45]. Разница с обычным снарядом состоит в том, что у обычного снаряда «начинка» находится внутри, под оболочкой, а в генном «снаряде» гены облепляют частицу металла снаружи.
Из «генных пушек» обстреливают культуры клеток, находящиеся в чашке Петри – круглой чаше, стандартной микробиологической посуде. Клетки, находящиеся в центре чаши, обычно гибнут вследствие разрушения их мембран и прочих структур частицами металла, но какая-то часть клеток на периферии остается цела.
Обстрел клеток из пушек, да еще и «прямой наводкой», – процедура суровая, и не каждая клетка способна ее выдержать. Преимущественно «генные пушки» используют для обстрела растительных клеток, которые гораздо прочнее клеток животных.
Иногда случается так, что пассивный перенос генов в клетку ни при каких условиях не возможен, электростимуляция мембраны малоэффективна, а стрелять из пушек никак нельзя – погибнут не только центровые, но и все периферические клетки. А гены внедрить надо. Вот как хотите, а надо!
И что делать?
«Кавказскую пленницу», которая «Новые приключения Шурика», все смотрели?
Фразу: «Тот, кто нам мешает, тот нам поможет!» – все помнят?
Вот примерно так же рассуждали и генные инженеры, которые решили приспособить вирусы для переноса генов. Сколько можно нам вредить? Пора бы и пользу приносить!
Вирусы умеют проникать в клетку и заставлять ее синтезировать свои собственные нуклеиновые кислоты, но при этом вирусы не наносят выраженного повреждения клеточной ДНК! Вирусу нужно жить в клетке и пользоваться ее ресурсами, поэтому он ведет себя как вежливый квартирант, хотя и незваный. Но этого незваного квартиранта можно превратить в ценного научного сотрудника, если дать ему задание по внедрению в клетку конкретного гена или группы генов. И чем наглее и напористее квартирант, тем лучшим сотрудником он окажется. Для трансгенеза используются наиболее агрессивные вирусы, способные проникать практически в любые клетки. Разумеется, с вирусами проводят определенную работу – изменяют их так, чтобы они стали безопасными и действовали исключительно в целях науки – доставляли бы в клетки нужные исследователям гены и обеспечивали бы их внедрение в молекулу ДНК.
К сожалению, сознательность у вирусов пока еще хромает, причем сильно. В клетки они внедряются, тут уж без разговоров, но вот дальше ведут себя по-разному. Могут внедрить в молекулу ДНК принесенные гены, а могут и не внедрить. А еще могут внедрить не туда, куда следовало, перепутав участки на молекуле ДНК. И ничего с ними, саботажниками этакими, не поделаешь, «воспитанию» вирусы не поддаются. Безмозглые они, не наделила их природа мозгами и разумом, не могут они действовать по точно заданному плану. Поэтому, «натравив» вирусы на клетки, ученые затем отделяют условные «зерна» от условных «плевел» – отбирают для дальнейшей работы те клетки, в которых вирусы сделали все, как надо. Когда вы слышите о том, что в такой-то лаборатории при помощи вирусов получили морозоустойчивый сорт огурцов, то имейте в виду, что речь идет о многих месяцах работы целой группы сотрудников. Спросите любого генетика, занимающегося инженерным делом, какие качества являются самыми необходимыми в его профессии, и вы услышите в ответ: «Усидчивость и терпение». Разумеется, генным инженерам не приходится терпеть годами и десятилетиями, как селекционерам, но и на «раз-два» у них тоже ничего не происходит. За каждым трансгенным результатом стоят сотни и тысячи экспериментов.