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

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 бактерий[324]. Кроме того, было найдено вещество, увеличивающее эффективность редактирования генома с помощью Casy в 17 раз[325]. Аналогично были обнаружены гены, временно выключая которые с помощью РНК-интерференции, удается повышать эффективность редактирования генома в 8 раз[326]. 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 эмбрионы[329]. 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 ДНК[330]. 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).

В геном бактерии были вставлены особые «водяные знаки» в виде зашифрованных нуклеотидами посланий. Среди посланий были цитата знаменитого физика Ричарда Фейнмана («Я не понимаю того, чего не могу создать»), слова ирландского поэта Джеймса Джойса («Жить, заблуждаться, падать, торжествовать, воссоздавать жизнь из жизни») и высказывание, приписываемое американскому физику-теоретику Роберту Оппенгеймеру («Видеть мир не каким он является, а каким он мог бы быть»). Полученную молекулу ДНК затем перенесли в бактериальную клетку, из которой предварительно вынули ее собственную хромосому.

С первого раза «запустить» жизнь с синтетической хромосомой команде Вентера не удалось. Внесенная ДНК не была защищена метильными группами от действия рестриктаз, находящихся внутри донорской бактериальной клетки. Тогда ученые обработали свою синтетическую ДНК ферментами – метилазами, которые устранили этот недостаток. После этого ДНК успешно перенесли, а полученные бактериальные клетки с новой хромосомой питались, росли и делились[330].