Путешествия генов
Сибирские учёные создают трансгенные растения, с помощью которых можно лечить серьёзные заболевания и повышать иммунитет. Как развивается сегодня биоинженерия, рассказывает заведующая лабораторией биоинженерии растений Института цитологии и генетики СО РАН, доктор биологических наук, профессор Елена Викторовна Дейнеко.
Иммунитет на кишечной палочке
Вопреки распространённому мнению о ГМО как продуктах исключительно пищевого назначения, биоинженерия сегодня активно развивается в области медицины и фармакологии. Создание трансгенных, или генетически модифицированных, растений, в которых можно было бы накапливать различные лекарственные вещества, — основное направление деятельности лаборатории биоинженерии растений Института цитологии и генетики СО РАН.
— Елена Викторовна, лекарственные свойства растений известны давно. Что нового может добавить генетика?
— Растения являются удобной системой, в которой можно нарабатывать много разных фармацевтически ценных белков животного происхождения, в том числе и белков человека. Первый такой белок был получен нами в генетически-модифицированных растениях, в которые был перенесён ген бета-интерферона человека. Интерферон — белковая молекула, она вырабатывается в человеческом организме и играет важную роль в работе иммунной системы. Суть технологии заключается в том, что участок ДНК человека, ответственный за синтез этого белка, вырезается и встраивается в ДНК бактерии, к примеру, кишечной палочки. Биологическими «фабриками» таких рекомбинантных белков могут служить бактерии, клетки дрожжей, клетки насекомых, но наиболее привлекательными и перспективными в настоящее время являются растительные клетки.
— Чем такой вариант лучше?
— Кишечная палочка относится к простейшим. А человек, животные и растения относятся к более сложным организмам. И не всегда гены из высших организмов могут правильно работать в низших организмах. В результате такие рекомбинантные белки (например, интерферон) в некоторых случаях могут вызывать аллергические реакции.
— А вы какой человеческий материал используете?
— Периферическую кровь, из неё выделяется ДНК — носитель генетической информации, эта ДНК способами генной инженерии с применением специальных ферментов или «молекулярных ножниц» разрезается на отдельные фрагменты, выделяется необходимый ген. К такому человеческому гену нужно «пришить» или присоединить регуляторный элемент — промотор растительного происхождения. Иными словами, ген берётся от человека, а управляющий элемент — из растительной клетки. Такой подход мы используем у себя в лаборатории уже давно. Мы должны найти ген из исходного материала и с помощью двух методов — генной пушки или вектора (почвенной бактерии) — перенести его в растительные клетки.
Морковь с полезным геном
ГМО в нашей стране принято ругать. Им пугают не только маленьких детей, но и взрослых. Однако, в сущности, мало кто знает, что такое генетически модифицированный организм и с чем его едят.
— Как рассуждают люди: в природе подобного переноса генов не существует, а учёные внедрились, научились «дёргать» гены и манипулируют ими. Это неправильная постановка вопроса, потому что перенос генов между животными, растениями, микроорганизмами, вирусами на самом деле существует. Каким образом? К примеру, есть вирус герпеса, он интегрируется в геном человека, встраивается в ДНК нервных клеток и живёт в организме всю жизнь. Время от времени, когда мы попадаем в неблагоприятные условия, вирус поднимает голову и начинает размножаться, и мы заболеваем. В природе много примеров того, как вирусы переносят часть своего генома в геном человека или животных, как микроорганизмы внедряются в геном растений. Это явление называется горизонтальным переносом генов.
— Могут ли генетически модифицированные продукты отрицательно повлиять на здоровье человека?
— Это невозможно, потому что когда мы поедаем овощи или фрукты (даже не ГМО, а самые обычные), мы одновременно поедаем и их ДНК. Каждая клетка содержит определённое количество ДНК, а это целый комплекс разных генов. Это же не означает, что, поедая яблоко, мы каким-то образом интегрируем в себя яблочные гены!
— А если это яблоко с геном от вредителей сельскохозяйственных культур?
— Вы говорите о генах, которые ответственны за устойчивость к определённым вредителям, к примеру, картофель, устойчивый к колорадскому жуку. Почему этого надо бояться? Продукты ГМО, как и любые другие, проходят через желудочно-кишечный тракт человека. И если бы гены из пищи могли переходить в геном человека, мы давно потеряли бы свою индивидуальность как вид. Такой переход в принципе невозможен. А если говорить о трансгенных растениях, которые разрабатываются в медицинских целях, скажем, яблоки с генами таутаматина (заменитель сахара), какие делают сегодня в подмосковном Пущино, — то это ещё и незаменимый продукт для здоровья людей, страдающих диабетом.
— Институт иммунологии СО РАМН в своё время занимался разработкой подобной моркови…
— Это наша совместная работа. В Институте химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН (третий участник этой работы) были сделаны генетические конструкции с генами интерлейкин-10 и интерлейкин-18, отвечающие за иммунитет человека. Мы перенесли эти гены в растения и сделали трансгенную морковь. Затем передали её в Институт иммунологии, где проводились собственно испытания: этой морковью кормили мышей и анализировали их состояние. И действительно, у таких мышей иммунитет усиливается, идёт накопление гамма-интерферона.
— Получается, скоро можно будет купить такую морковку в магазине?
— В магазине её не будет, это же «лекарственная» морковь, и если она появится в употреблении, то, скорее всего, в аптеках или специализированных клиниках. Сейчас мы думаем о том, какую форму придать конечному продукту. В любом случае это будет не сама морковь. Как человек для себя определит, сколько ему нужно съесть? Поэтому морковь будет для начала высушиваться, измельчаться в порошок, в этой массе будет определено содержание интерлейкина, а затем дозироваться в микрокапсулы. Второй вариант — изготовление сока с мякотью, и также его разделение на порции с определённым содержанием действующего вещества.
Производить нельзя, ввозить
Где здесь поставить запятую — вопрос, почти как в сказке «Двенадцать месяцев», там его разрешает малолетняя принцесса: «Казнить нельзя помиловать». 29 стран сегодня производят ГМО, выращивая их на территории в общей сложности в 170 миллионов гектаров. Россия не входит в это число. Однако относится к числу 50 стран-потребителей трансгенных продуктов и активно ввозит на свою территорию ГМ-сою, подсолнечник, сахарную свёклу — всего десять наименований. Трудно объяснить логику тех, кто одной рукой запрещает производство, а другой — разрешает ввоз. Сибирские учёные, занимаясь разработками трансгенных растений в медицинских целях, к сожалению, и не надеются на то, что в скором будущем их детища будут запущены в производство.
— Почему Россия не производит ГМО?
— Действительно, в нашей стране не выпущено ни одного генетически модифицированного продукта. Тему ГМО активно раздувают наши СМИ, обыватель запуган. Это можно объяснить тем, что производители технологий ГМО, вырвавшиеся на рынок первыми, стремятся удержать свои позиции любыми средствами. Поэтому борьба идёт на самых разных уровнях: спонсируются акции в прессе, используется ложная информация, провоцируется раскол в научной среде. Как это было в 40-х годах, когда в СССР была объявлена борьба с кибернетикой, дескать, это всё веяние Запада. Все наши разработки были закрыты. И почему мы не учимся на собственной истории! Мы сейчас сидим за их компьютерами, они нам время от времени меняют конфигурации, вводят новые лицензионные программы. Так, лет через 15—20 мы будем сидеть на их продуктах с ГМО. Что сейчас в мире происходит? По производству ГМО самыми первыми были США и до сих пор они лидеры. Ещё 3—5 лет назад Китай был в хвосте, сейчас в пятёрке лидеров, там эти технологии развиваются очень мощно. В России же до сих пор не разрешено производить генно-модифицированные продукты.
— Что тормозит выход закона?
— Прошло несколько совещаний на уровне правительства. И каждый раз один итог: вы там, учёные, сами разберитесь. Согласия в научной среде действительно нет. Появилась некая госпожа Ермакова, которая утверждает, что в ходе опытов у подопытных животных, употреблявших ГМ-корм, наблюдался ряд патологических изменений. Однако установлено, что опыты эти проводились с нарушениями, к примеру, мышей кормили одной ГМ-соей, чего делать нельзя, испытываемый продукт должен вводиться только на фоне привычного корма. Результаты Ермаковой не подтвердились в независимых экспериментах. Мы кормили мышей своей морковью, проводили опыты и в «Векторе», и в Институте иммунологии, и никаких побочных эффектов не обнаружили, проводили и гистологический анализ с целью выявить раковые клетки, но не нашли никаких изменений в тканях.
— В России запрещается производить ГМ-продукты, а ввозить можно. Где логика?
— Её нет. Практически вся соя у нас ввозится, и вся она с ГМО, в основном производства штата Айова, США. Наша лаборатория уже двадцать лет занимается этими технологиями. В 90-е годы мы много работали по зарубежным проектам и грантам. Подобный закон скоро может появиться в Казахстане, обсуждается вопрос о принятии закона о выращивании генно-мофицированных растений в Беларуси. А мы будем бояться и… употреблять чужие продукты с ГМО.
P. S. В лаборатории биоинженерии растений ИЦиГ СО РАН идёт работа над новой программой по созданию трансгенных растений с вирусом клещевого энцефалита, которые будут иметь свойства вакцины. Продолжаются социально значимые работы по трансгенным растениям для профилактики и диагностики туберкулёза. Среди дальнейших планов учёных, к примеру, создание растений с вирусом бешенства для «вакцинации» животных. Вопрос только в том, получат ли разработки учёных «добро» на производство.
Автор: Марина Шабанова — журналист
Источник: Ведомости