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

В сентябре 1971 года родился мальчик Дэвид Веттер с тяжелым синдромом врожденного иммунодефицита, связанного с мутацией в одном из генов, расположенных на Х-хромосоме. Обычно такие дети погибают из-за инфекций в течение первого года жизни. Дэвиду удалось прожить значительно дольше благодаря тому, что он постоянно находился в стерильном помещении. Пищу, которую он ел, игрушки, в которые он играл, – все стерилизовали, перед тем как предложить ребенку. Для того чтобы мальчик мог выходить на улицу, ему сделали специальный скафандр.

Несмотря на то что на уход за Дэвидом в сумме ушло более миллиона долларов, а его родителей консультировали ведущие специалисты, никто так и не придумал, как вылечить врожденное заболевание. Единственное, что пришло в голову врачам, – сделать пересадку костного мозга от сестры мальчика. Была надежда, что здоровые клетки костного мозга произведут иммунные клетки и восстановят функционирование иммунной системы ребенка. К сожалению, вместе с костным мозгом мальчику пересадили вирус Эпштейна – Барр. От этой распространенной и относительно безобидной для обычного человека инфекции мальчик погиб, так и не успев сформировать полноценную иммунную систему.

Сегодня заболевание Веттера успешно лечится с помощью генной терапии. Исследователи под руководством профессора Алена Фишера сначала провели испытания на мышах, а потом на людях, используя следующий подход: из костного мозга пациента берутся предшественники иммунных клеток, а затем с помощью вируса в эти клетки привносится исправная копия необходимого гена. После этого генетически модифицированные клетки возвращаются больному.

В 2000 году в журнале Science³⁵² были опубликованы первые положительные результаты клинических испытаний на людях: генная терапия восстановила иммунную функцию нескольких пациентов. К сожалению, позже оказалось, что лечение давало серьезный побочный эффект. Использованный вирус (а это был ретровирус) может встраиваться в нежелательные участки генома и активировать работу генов, заставляющих клетки делиться, тем самым вызывая рак.

После обнаружения этой проблемы вирус отправили на доработку и устранили из него участок, который при встраивании в геном мог повысить активность работы соседствующих с местом вставки генов. В 2014 году в журнале The New England Journal of Medicine вышла статья о результатах применения нового вируса³⁵³. За пациентами, проходившими курс генной терапии, наблюдали от 16 до 43 месяцев: случаев рака зафиксировано не было. Это можно было бы объяснить простым везением, если бы не один важный факт. Было обнаружено, что раньше вставка вируса вблизи некоторых генов, участвующих в развитии рака, приводила к ускоренному делению клеток. Это и являлось предпосылкой для возникновения опухолей. У пациентов, которых лечили новым вирусом, такого эффекта не наблюдалось.

Здесь самое время рассказать сказку о “спящей красавице”. Так назвали участок ДНК, обнаруженный в геномах некоторых рыб, – особый транспозон, “скачущую” последовательность ДНК. Полноценные транспозоны кодируют белок (транспозазу), способный вырезать транспозон и копировать его в другие участки генома клетки. “Спящая красавица” в прямом смысле “спала”: из-за накопленных мутаций транспозаза перестала работать: вырезание и копирование транспозона прекратилось. Проанализировав последовательности транспозона из разных видов рыб, ученые смогли реконструировать эволюционную историю этого участка ДНК и предположить, как выглядела функциональная предковая последовательность³⁵⁴. После исправления всех накопленных мутаций с помощью генной инженерии “спящую красавицу” удалось пробудить. Транспозон встроили в геномы клеток рыб, мышей и даже изолированных клеток человека.

Там “спящая красавица" начала радостно “скакать" с хромосомы на хромосому, вызывая мутации.

“Зачем ученым воскрешать спящий транспозон?" – спросите вы. Представьте, что в результате очередного скачка “спящей красавицы" клетка начнет активно делиться. Молекулярные генетики могут прочитать последовательность ДНК рядом с местом вставки транспозона и понять, какой ген был затронут (ведь похожих на этот транспозон последовательностей ДНК в клетках млекопитающих нет). Место в геноме, где мы обнаружим “спящую красавицу", с высокой вероятностью окажется окрестностью гена, участвующего в регуляции клеточного деления. Этот подход позволил обнаружить массу генов, связанных с развитием рака³⁵⁵, но может быть использован и для изучения других функций генов.