Биологический каталог




Самая главная молекула

Автор М.Д.Франк-Каменецкий

антибиотики для бактерий. Но с одним важнейшим отличием.

Антибиотик эффективно подавляет бактериальное заражение в любом организме, лишь бы бактерия не несла гены устойчивости к нему. Интерферон обладает высокой видовой специфичностью — в организме человека подавлять вирусную инфекцию может только человеческий интерферон. И хотя борьба с вирусами (против которых антибиотики бессильны и, вообще, кроме вакцин, нет эффективных средств борьбы) — это проблема номер один, наладить получение достаточно дешевого и чистого интерферона не удавалось. О том, насколько плохо обстояло дело, можно судить по тому, что не удавалось даже определить его аминокислотную последовательность. Генная инженерия в короткий срок, буквально за год, радикально изменила ситуацию.

В случае с интерфероном были реализованы два способа заставить клетку вырабатывать чужеродный белок, о которых шла речь в главе 5. Из клеток крови человека, в которых производство интерферона было стимулировано вирусной инфекцией, выделили интерфероновую мРНК, на ней синтезировали с помощью ревертазы ген интерферона, внедрили его в плазмиду и так получили первый бактериальный штамм, вырабатывавший искусственный интерферон. Удалось добиться очень высокой производительности. Была определена полная аминокислотная последовательность интерферона.

Тогда наступила очередь второго способа — чисто химического. По аминокислотной последовательности была построена нуклеотидная последовательность гена интер-сЬерона, и этот ген был синтезирован. Его опять же встроили в плазмиду и получили еще один штамм, вырабатывающий интерферон.

Искусственный интерферон оказался весьма эффективным противовирусным препаратом. Были сделаны такие опыты. Взяли шесть обезьян и разделили их на две равные группы. Всем обезьянам ввели вирус энцефаломиокардита, и так как у них не было иммунитета к этому вирусу, то всем им суждено было погибнуть. Действительно, три обезьяны, входившие в первую, контрольную группу погибли через несколько дней после заражения. Второй группе обезьян за четыре часа до заражения, а также несколько раз после заражения, вводили внутривенно искусственный интерферон. Все три обезьяны остались жиьы.

Получение искусственного интерферона позволило приступить к широким биологическим и клиническим испытаниям препарата. Когда эти испытания будут завершены, станет ясно, оправдает ли интерферон те большие надежды, которые на него возлагают. Во всяком случае, без генной инженерии интерферон остался бы до сих пор, да и надолго, многообещающим, но загадочным белком.

Другим обширным полем применения генной инженерии в медицине и сельском хозяйстве стало производство вакцин. Вакцинация — это самое действенное средство предупреждения вирусных эпидемий. Обычно используют убитые вирусы, у которых тем или иным способом выведена из строя ДНК (или РНК), но белки сохранены. После введения в организм, к белкам этих убитых вирусов вырабатываются антитела, так что если в дальнейшем попадают в нее «живые» вирусы, то они узнаются этими антителами и обезвреживаются иммунной системой.

Многие болезни, от которых раньше умирали миллионы людей (прежде всего, чума и оспа), были полностью ликвидированы благодаря вакцинации. Но есть вирусы, от которых избавиться не удается. Для человека это прежде всего вирус гриппа, для домашних животных — вирус ящура. Вакцинация приводит в борьбе с этими вирусами лишь к частичным успехам.

Одна из причин этого — большая изменчивость вирусов. Вирусы часто мутируют, в их белках происходят отдельные замены аминокислот и «старые» антитела уже не узнают эти белки. В результате вакцинацию приходится проводить вновь и вновь.

У частой вакцинации, проводимой в гигантских масштабах, есть крупный недостаток. Трудно обеспечить полную незаразность вакцины, то есть получить гарантию, что абсолютно все вирусные частицы в вводимом препарате убиты. А раз так — вакцина может обернуться не спасением, а бедствием, источником эпидемии. Как это ни парадоксально, но, по сообщениям зарубежной печати, большинство эпидемий ящура вызывается в наши дни именно недостаточно тщательно приготовленной вакциной.

Генная инженерия позволяет, в принципе, получать абсолютно безвредную вакцину. Нужно заставить бактерию вырабатывать один (или несколько) из белков оболочки вируса, и этот белок использовать для вакцинации. В этом случае вакцина вообще не содержит инфекционного начала (ДНК или РНК) и поэтому не может возбудить болезнь, хотя должна пробудить иммунитет. Такая вакцина принципиально нового типа была получена и испытана. Опыты проводились с одним из белков оболочки вируса ящура. Испытания дали неплохие результаты, хотя оказалось, что иммунизация такой вакциной приблизительно в 1000 раз менее эффективна, чем в случае убитого вируса.

Снижения эффективности следовало ожидать — ведь иммунная система «обучена» распознавать отдельный белок сболочки, а ей нужно узнать его в составе собранной вирусной капсулы. Несомненно, эту трудность как-то удастся преодолеть. Уже ведется работа по приготовлению аналогичных вакции от гриппа, гепатита и других вирусных сабслеваний человека.

Переход от лабораторных экспериментов к промышленному производству генноинженерных препаратов потребовал более критического подхода к выбору того организма, который вырабатывает белок. Дело в том. что кишечную палочку никогда не использовали ранее в микробиологической промышленности, а производство — дело весьма консервативное. Поэтому генным инженерам оказалось проще и быстрее перейти на привычные для производства объекты.

Выбор пал на дрожжи — организмы, стоящие на эволюционной лестнице где-то между бактериями и высшими. Дрожжи издревле используются в пищевой промышленности — и при выпечке хлеба, и при приготовлении вина, так что опыт работы с дрожжами у человека колоссальный. К счастью, оказалось, что у дрожжей, как у бактерий, есть плазмиды.

Поэтому переход от кишечной палочки к дрожжам оказался почти безболезненным. Были сконструированы плаз-миды-кентавры, состоящие наполовину из плазмиды кишечной палочки, несущей нужный искусственный ген, а наполовину — из плазмиды дрожжей. Эта плазмида успешно росла внутри дрожжевой клетки и вырабатывала нужный белок. Разными ухищрениями удалось добиться очень высокой производительности дрожжей по части выработки искусственных белков, в частности, интерферона и гормона роста. Поэтому первые фармакологические генно-инженерные препараты, после того как они пройдут клинические испытания и появятся в аптеках, будут выработаны не бактерией, а дрожжами.

Грядущий золотой век

Итак, генные инженеры объявили новый поход на вирусные болезни. Есть веские основания рассчитывать на то, что это решительное наступление приведет к революции в медицине и ветеринарии, подобной той, какую вызвало в свое время открытие антибиотиков. Но, разумеется, одной медициной воздействие биотехнологии на жизнь людей не ограничится. Но вот какие формы примет это воздействие в других областях, сказать пока очень трудно.

Если в области медицинских и ветеринарных дел похоже, что многое уже «на мази», то в остальных областях, в основном, дело ограничивается пока достаточно туманными обещаниями чего-то вроде золотого века.

Впрочем, одна задача вырисовывается достаточно четко. Это — производства промышленным путем белка для корма скоту. Дело в том, что обычный корм (сено, зеленая масса кукурузы) обеднен белком, особенно некоторыми аминокислотами. Восполнение этого дефицита резко увеличивает эффективность усвоения обычных кормов. Это известно давно, и уже много лет некоторые аминокислоты производятся промышленным, микробиологическим способом и добавляются в корм. Методы генной инженерии позволяют сконструировать штаммы, обладающие невиданной ранее производительностью, так что задачу производства корма, оптимально сбалансированного по белку, биотехнология, несомненно, решит.

Но в этом нет ничего радикально нового. Худо-бедно проблема решалась и без генной инженерии. Окажется ли выгодным перейти к полностью индустриальному изготовлению кормов геннойнженерным способом — покажет будущее. Если биотехнология вызовет такой поворот — это будет действительно революцией. Мне, например, золотой век мерещится так.

Где-то в пустынях стоят солнечные электростанции, от них ток, а также необходимое минеральное сырье, поступают на громадные биотехнологические заводы, где готовят оптимально сбалансированные корма из бактерий или дрожжей и в удобной упаковке рассылают их по всей стране на птице-, евино- и коровофабрики. Там, словно в инкубаторах, где сегодня растят кур, выращивают всю остальную живность, а может быть, и совсем новых, выведенных с помощью генной инженерии, животных. Кроме кормов, заводы изготовляют искусственную пищу.

Разумеется, в каком-то объеме сохранилось и обычное земледелие, с возделыванием пшеницы и других культур. Но потребность в этих весьма дорогих продуктах настолько снизилась, что их возделывают только в отдельных климатических зонах, с полной мелиорацией и т. д. Огромные пространства, которые были в добиотехнологическую эру заняты под пашни, освободились, люди перестали скучиваться в городах, а живут вольготно среди лесов, озер и рек и ездят на работу, в ближайший магазин и друг к другу в гости в электромобилях...

Новая технология всегда изменяет рано или поздно повседневную жизнь, но очень трудно угадать заранее, как это произойдет. Радиоэлектроника, например, уже радикально изменила привычные когда-то способы получения и обработки информации. Сейчас, с п^$Сходом ее на качественно новую ступень (миниатюризация), она вторгается буквально во все области жизни. Случится ли нечто подобное с биотехнологией? Уверен, что да.

ГЛАВА 11

СПОРЫ ВОКРУГ ДВОЙНОЙ СПИРАЛИ

Правы ли Уотсон и Крик?

В наше время слово «ДНК» становится столь же привычным, как «нефть» или «сталь». Вокруг ДНК царит обстановка бума: десятки лабораторий, генноинженерных институтов заняты производством «рекомбинантных ДНК», многотысячная армия специалистов манипулирует генами и ищет возможности практического приложения резул

страница 24
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32

Скачать книгу "Самая главная молекула" (2.26Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(21.03.2019)