Сумма биотехнологии. Руководство по борьбе с мифами о генетической модификации растений, животных и людей

Ученые взяли и приделали одиночный белок FokI к модифицированному белку Casy, который из-за внесенной в него мутации вовсе лишен способности разрезать ДНК, но по-прежнему может ее узнавать при помощи направляющей РНК. С помощью одной направляющей РНК гибридный белок Casy-FokI узнает один участок ДНК, но не может его разрезать (ни одну цепочку). С помощью другой направляющей РНК он может узнать второй участок ДНК, но тоже не может его разрезать. Но если два гибридных белка Casy-FokI окажутся рядом, узнав два соседних участка ДНК (расположенных на строго определенном расстоянии), белки FokI образуют “супербелок” и могут разрезать ДНК. Преимуществ у подхода два: мы больше не вносим лишние одноцепочечные разрезы в ДНК и одновременно фиксируем расстояние, на котором должны находиться два участка ДНК, узнаваемые Casy и направляющими РНК. С другой стороны, это несколько ограничивает применимость метода – не любой участок ДНК содержит сайт, который может разрезать FokI.

Создание новых способов редактирования генома – одна из самых бурно развивающихся областей современных биотехнологий. Вполне возможно, что к моменту издания этой книги многие из описанных методов уже устареют, а им на замену придут новые, еще более точные и надежные подходы. Например, пока я писал эту главу, ученые из Гарварда опубликовали статью про новую мутантную форму белка Casy, в 25 раз более специфичную, чем та, что была обнаружена в природе у бактерий³²⁴. Кроме того, было найдено вещество, увеличивающее эффективность редактирования генома с помощью Casy в 17 раз³²⁵. Аналогично были обнаружены гены, временно выключая которые с помощью РНК-интерференции, удается повышать эффективность редактирования генома в 8 раз³²⁶. Последние два подхода направлены на то, чтобы заставить клетки исправлять сделанные с помощью Casy разрезы в ДНК именно через рекомбинацию (с похожей молекулой ДНК), а не через простое сшивание молекул в месте разреза. Еще две группы ученых получили мутантный белок Casy, который редактирует ДНК только после активации светом^{327, 328}.

Еще одна группа исследователей показала, что с помощью CRISPR-системы можно получать генетически модифицированные сперматозоиды крыс, а значит, менять геномы животных, не затрагивая эмбрионы³²⁹. Вполне вероятно, что первые генетически модифицированные люди получатся благодаря использованию этого подхода. Надеюсь, что общество не будет выступать против опытов с ГМ спермой, как выступает сейчас против генной инженерии эмбрионов. Если и сперматозоиды приравнять к взрослым людям, то придется обвинить каждого половозрелого мужчину в регулярном геноциде. А некоторых их сообщниц – в каннибализме.

С точки зрения маркетинга метод CRISPR/Casy имеет любопытное преимущество по сравнению с другими методами генной инженерии. Помните, мы обсуждали разницу между мочевиной и карбамидом в восприятии обывателя? А теперь сравните: “продукт содержит ГМО” и “продукт улучшен с использованием белков природного бактериального иммунитета молочнокислых бактерий из йогурта”. Второй вариант не только звучит привлекательнее, он и куда информативнее!

Итак, мы научились менять гены живых организмов, но понимаем ли мы устройство геномов живых существ настолько хорошо, чтобы создавать их с нуля? Здесь мы возвращаемся к возможности синтезировать любую молекулу ДНК заданной нуклеотидной последовательности в пробирке. В 2010 году ученый Крейг Вентер, которого мы уже упоминали в связи с его успешным проектом по чтению генома человека и оригинальной идеей прочитать “геном” Саргассового моря, объявил на страницах журнала Science, что его команда создала клетку с синтетической ДНК³³⁰. Новость моментально разлетелась по всему миру, а журнал Newsweek разместил на своей обложке фотографию Вентера с заголовком Playing God (“Играя в Бога”).

Синтетическая ДНК ничем не отличается от обычной, кроме своего происхождения. Ее не скопировала с уже готовой цепочки ДНК-полимераза. Вместо этого использовался химический синтез – последовательное соединение нуклеотидов в пробирке. Выстраивая цепочку ДНК мономер за мономером, можно синтезировать фрагменты длиной до тысячи нуклеотидов. Такие фрагменты можно сшить друг с другом, например с помощью ДНК-лигаз.

Но сначала Вентер и его команда спроектировали будущий геном на компьютере. Речь шла о создании бактерии под названием Mycoplasma laboratorium (микоплазма лабораторная), и в основу ее генома лег геном Mycoplasma geni-talium, паразитической бактерии, обитающей в половых и дыхательных системах приматов. Напомню, что это бактерия с одним из самых маленьких геномов (582970 нуклеотидов).