вирусом Шоупа оказалось недолговечным. И всё-таки, хотя вред, нанесённый организму больных девочек накоплением шлаков, оказался слишком велик, чтобы его можно было нейтрализовать введением чужеродных генов, возможность такого лечения подтвердилась.
С тех пор люди больше не подвергались лечению с помощью "пересадки генов", однако многие учёные, помимо Роджерса, добились существенных успехов в отработке методики, которая со временем позволит производить подобные операции. Трое исследователей из Национального института здравоохранения в Бетесде (штат Мэриленд) — Карл Мерилл, Марк Грир и Джон Петриччоне — проводили опыты с вирусами, намереваясь переносить ДНК в клетки, содержащиеся в искусственной среде и взятые у лиц, страдающих галактоземией. Это заболевание представляет собой наследственную неспособность синтезировать галактозу — фермент, необходимый для расщепления сахара, находящегося в молоке и маточных продуктах. В прошлом больные галактоземией вынуждены были ограничивать себя в потреблении молока и молочных продуктов, однако это не спасало их от заболевания печени и катаракты в результате накопления галактозы в тканях.
Вирусы выполняли роль миниатюрных шприцев, с помощью которых гены, взятые у способных использовать галактозу бактерий, вводились в культуру клеток больных галактоземией. Как оказалось, при добавлении галактозы в питательную среду клетки не только не погибали от накопления галактозы, но и процветали и даже сумели передать своему потомству способность синтезировать галактозу. Это был, по словам исследователей, "первый шаг к излечению болезней, вызванных генетическими ошибками". Подобные опыты проводятся и другими учеными, и может статься, что пересадка генов со временем окажется эффективным средством борьбы более чем с 2000 наследственных болезней, от которых страдает человечество.
Как только методика пересадки генов будет полностью отработана, её можно будет использовать для борьбы со многими возрастными изменениями в функционировании отдельных клеток. И если существуют "гены смерти", которые управляют процессами дегенерации клеток, можно будет вводить в организм новые гены — синтетические или взятые у молодых организмов (людей, животных, бактерий), которые "выключат" гены смерти. Если же старение — результат нарушения работы отдельных генов (а не активная деятельность "генов смерти"), то с помощью пересадки генов можно будет заменить или исправить эти плохо работающие гены. Возможно, пользуясь пересадкой генов, учёные смогут даже ввести развивающемуся в утробе матери плоду новую генетическую информацию, которая истребит "гены смерти" еще до рождения ребенка или предотвратит разрушение генов с возрастом.
Что и говорить, перспективы захватывающие, но следует помнить предостережение Р. Родни Хауэлла, генетика из Техасского университета: "Прогресс в лечении наследственных заболеваний будет продолжаться, но только постепенно. Каждая болезнь, безусловно, потребует отдельного решения задачи. Мне кажется маловероятной возможность одновременного революционного "прорыва" на всех направлениях".
Корана, Ниренберг и синтетические гены
Если можно будет пересаживать гены человеку, то не исключена возможность введения и искусственных генов для лечения наследственных болезней и предупреждения старения. Искусственные, синтетические гены, некогда существовавшие только в воображении писателей-фантастов, уже созданы. Первый такой ген создал Хар Гобинд Корана, американский генетик родом из Индии, работавший в Университете штата Висконсин и в Массачусетском технологическом институте. За свое открытие 46-летний Корана в 1968 г. разделил Нобелевскую премию с Маршаллом У. Ниренбергом (Национальный институт кардиологии в Бетесде, штат Мэриленд). Открытие, которое дало ясную картину процесса синтеза белка в клетке и привело Корану к синтезу гена, принадлежит Ниренбергу и было сделано им в 1961 г.
Ниренберг пытался расшифровать код в молекуле РНК, который заставляет каждую аминокислоту занять предназначенное ей место в молекуле белка. Начал он с простой РНК, оставив напоследок сложные природные РНК, и разгадывал код примерно так же, как это делает специалист по криптографии: сначала находит знак, заменяющий букву "е" (чаще всего встречающуюся в английских текстах), а уже затем приступает к расшифровке кода в целом. Такой подход оправдал себя, и простая РНК дала Ниренбергу ключ к одной части кода: он узнал, каким именно образом РНК определяет нужные аминокислоты при синтезе белка. Это открытие принесло Ниренбергу, которому в ту пору было всего 37 лет, всемирную славу. Его пригласили выступить перед представительным собранием учёных в Московском государственном университете им. М. В. Ломоносова, где, по словам одного из участников, это открытие заслужило признание "поистине сенсационного: была расшифрована первая буква генетического алфавита и тем самым было положено начало расшифровке кода".
В 1964 г. Корана, опираясь на открытие Ниренберга, задался целью создать искусственную РНК. Он собирал её из имеющихся в продаже химических веществ и долгие месяцы кропотливо сплетал цепи синтетической молекулы РНК, звено за звеном, пока не добился успеха.
Создание Кораной синтетической РНК в сочетании с расшифровкой генетического кода, начатой Ниренбергом, позволило генетике шагнуть далеко вперёд. Знание принципа, по которому РНК управляет аминокислотами при синтезе белков, помогло учёным понять, как протекает процесс обмена веществ в норме и как он нарушается. Зная функции РНК, они глубже постигли, каким образом генетическая информация, заключённая в клетке, проявляет себя в жизненно важных химических процессах.
Получив в 1968 г. Нобелевскую премию по физиологии и медицине, Корана и Ниренберг восприняли эту честь по-разному. Ниренберг, о котором говорили, что он настоящий гений, поглощённый своей идеей настолько, что ничего не видит вокруг и может споткнуться о собственные ноги, был недоволен шумной известностью. Примерно ко времени получения Нобелевской премии он стал задумываться над тем, допустимо ли с этической точки зрения вторгаться в область генетики. Дело кончилось тем, что Ниренберг прекратил исследования по генетике и занялся изучением поведения. Корану весть о присуждении Нобелевской премии застала на обрывистом берегу Атлантического океана, где он любовался закатом. Репортеров он встретил отрешенно, а на их вопрос, как он относится к награде, ответил: "Мне сейчас трудно ответить. Я всё время работаю — впрочем, наверное, как и все мы".
Корана продолжал усиленно работать, и тем же точным, кропотливым способом, каким собирал молекулу РНК, стал собирать молекулу ДНК, стремясь создать настоящий ген.
Но ДНК — химически гораздо более сложная молекула, чем РНК, хотя состоит она в основном из тех же компонентов. Молекула ДНК больше молекулы РНК, так как её составляют две закрученные длинные цепочки атомов, а РНК — длинная однотяжевая цепочка. Корана потратил пять лет, прежде чем ему удалось собрать вещества, из которых складывается ДНК, в работающий ген. В 1970 г. он объявил о первом в истории успешном синтезе гена. Этот ген состоял из 154 отдельных компонентов, каждый из которых был не крупнее миллиардной доли дюйма.
Над созданием синтетических генов успешно работали и другие группы исследователей, в частности Фотис Кафатос с сотрудниками в Гарвардском университете. Новые, более простые методы, разработанные Нобелевскими лауреатами Дэвидом Балтимором и Говардом Темином, позволили упростить создание искусственных генов. Методика Балтимора-Темина напоминает использование фотографического отпечатка (РНК) для получения негатива (ДНК). Эти методы, уже широко применяемые многими лабораториями для массового синтеза ДНК, заключаются в превращении легко получаемой РНК в своеобразный конвейер для сборки генов. Такая технология производства генов, по словам обозревателя газеты "Нью-Йорк таймс", может оказаться нужной, "когда наука будет готова к производству генов с заранее заданными функциями, например для синтеза недостающего белка или для нейтрализации нежелательного белка". Творцы генов приблизили время, когда мы смажем с лёгкостью создавать гены, необходимые для борьбы со старением.
В августе 1976 г. Корана и его коллеги по Массачусетскому технологическому институту продвинули генетику ещё на шаг вперед, ухитрившись не только синтезировать ген E. coli, но и пересадить его в живую клетку, где он продолжал работать, как и его "собрат" — природный ген. По признанию одного генетика, "синтез гена означал мощный прорыв вперед. Теперь этот ген работает, как настоящий, — от этого просто дух захватывает". Со временем наследственные болезни будут излечиваться путем замены дефектных генов здоровыми, созданными человеком.
"Включение" и "выключение" генов
Многое из того, что происходит с человеком в процессе роста и развития на протяжении его жизни, — результат "включения" одних генов и "выключения" других. Половая зрелость наступает с вступлением в действие многих генов, которые были в организме с самого рождения ребенка, но находились в состоянии покоя. Менопауза (прекращение менструаций) наступает, когда гены, вступившие у женщины в действие примерно в возрасте 11 лет, понемногу перестают действовать. Одряхление, которым сопровождается старение, также может быть результатом выключения генов. Одним из способов вмешаться в эту ситуацию включение — выключение может оказаться введение в стареющий организм специфических искусственных включающих элементов, которые заставят гены поддерживать тело в том состоянии, в каком оно было, когда человек был моложе.
Генетикам давно известно, что в ядро каждой клетки заключён полный набор генетической информации, необходимой всему организму. Клетка человеческой печени, например, содержит генетическую инструкцию для создания не только здоровой клетки печени, но и клеток сердца, нервных, зрительных и других специализированных клеток. В ДНК каждой специализированной клетки заложены тысячи покоящихся генетических инструкций, вплетённых в специфический узор многих миллионов компонентов, из которых сложены гены.
Но для того, чтобы нормально функционировать, клетка печени (или любая другая клетка) может вводить в действие (включать) только определённую часть своей полной генетической информации. Более того, в различное время — в зависимости от потребностей организма — включаются (или выключаются) другие гены. Например, после того как вы съели очень сладкую конфету, организм должен увеличить производство гормонов поджелудочной железы, которые вызовут превращение части сахара в энергию, а часть запасут в виде жира. Гены, управляющие этой функцией поджелудочной железы, должны дать клеткам железы "инструкцию", по которой они производят гормон только при возникновении потребности в нём. В других случаях эти гены не работают.
Следует добавить, что некоторые ухудшения —
