Как ГМО спасает планету и почему люди этому мешают - Анна Витальевна Иванова

Сереже по красивой красной двойке (что будет очень для них обидно и может закончиться громкой ссорой с Федей и Машей в коридоре после уроков). И двоек, и ссоры можно было избежать, если бы учитель вовремя заметил и изъял чью-то очередную тетрадь под столом еще где-нибудь на середине класса, когда ошибок в ней хватало на вполне устраивающую всех тройку. В организме все как в этом кабинете. В роли тетрадок с задачами – клетки, а в роли внимательного учителя – механизмы контроля клеточного деления. К таким механизмам, например, относится апоптоз – клеточное самоубийство. Оно происходит в тот момент, когда с клеткой становится что-то неладно и она будто в отчаянии посылает об этом сигнальные сообщения. Неладное может начаться вследствие накопившегося количества ошибок в тексте ее генома, из-за чего ее механизмы начинают неправильно выполнять свою работу. Если неисправным механизмам удалось скрыться от контролирующей системы, клетка продолжит делиться, уже не останавливаясь[123]. Она забывает про все возложенные на нее обязанности. Делиться и делиться – вот единственное ее предназначение отныне[124]. Так клетка начинает образовывать опухоль (пока еще доброкачественную, но уже способную в будущем переродиться в раковую). А каждое новое деление прибавляет опухоли массы.

Поломки в геноме могут произойти в разных генах или же в на первый взгляд малозначимых межгенных интервалах (но так неудачно, что нарушит считывание какого-то важного гена). Поэтому раковые заболевания в биологии принято характеризовать по типам поломки. То есть по произошедшей мутации. Такие мутации называют диагностическими биомаркерами[125][126]. И на самые распространенные из них при определенных показаниях рекомендуется проходить скрининг – то есть анализ определенных фрагментов в геноме. Самой известной историей, популяризировавшей тему биомаркеров для самой далекой от науки аудитории, несомненно, стала история американской актрисы Анджелины Джоли. Мать Анджелины умерла от рака груди в довольно молодом возрасте, поэтому врачи порекомендовали актрисе пройти такой скрининг. Анализ показал, что да – в геноме Джоли действительно присутствуют те самые мутации в генах BRCA1 и BRCA2 (гены получили свое название от BReast CAncer), сильно повышающие в будущем риски развития рака груди или яичников. Узнав это, актриса приняла нелегкое решение: будучи здоровым человеком, она подверглась мастэктомии – удалению обеих молочных желез, а чуть позже и яичников (овариэктомии). Впервые на такую операцию шел еще здоровый человек, чтобы предупредить развитие заболевания в будущем, а не излечиться от уже имеющегося. Эта история вызвала настоящую бурю и в СМИ, и в научно-медицинском мире[127].

Лечить больного тоже можно (и нужно) в зависимости от того, что покажет скрининг на другой набор мутаций – или предиктивные биомаркеры. Ученые установили связь разных вариантов определенных генов с тем, как человек (точнее, его опухоль) будет отвечать на то или иное лекарство. Предиктивные биомаркеры позволяют быстрее подобрать для пациента наиболее эффективное лекарство. Даже прогноз заболевания можно получить, используя биомаркеры соответствующего типа – или прогностические биомаркеры. Скрининг на различные биомаркеры – часть персонализированного подхода к лечению пациентов. Или персонализированной медицины[128].

Под определенные типы мутаций разрабатываются и специализированные новые лекарства. Но создать само лекарство мало. Его еще нужно правильно доставить к месту работы. Не позволить ему деградировать – разложиться и потерять свою эффективность – по пути к полю боевых действий. Это отдельная сложная и интересная задача для ученых, решать которую помогают в том числе генетически модифицированные бактерии и вирусы. Их можно использовать в качестве переносчиков противоопухолевых и иммунотерапевтических агентов, тем самым разрушая опухолевые клетки; можно нацеливать на гипоксические области опухолей; они умеют активно проникать в ткани и позволяют тестировать различные стратегии, такие как секреция токсинов или различных ферментов. Пока еще такие исследования проводятся только на мышах, но перспективы у этого подхода уже видятся очень интересными[129].

Мало того, бактерии могут быть не только транспортом, но и самим оружием! О том, что некоторые бактерии, такие как Streptococcus pyogenes, могут уменьшать у пациентов определенного рода опухоли, было известно еще с конца XIX века. С тех пор работы по изучению возможностей применения бактерий к лечению раковых заболеваний велись очень активно. С появлением технологий генетической модификации возможности биологов в этой области еще более расширились[130]. Вот например, одна из научных групп вводила генетически модифицированные бактерии Salmonella typhimurium в бессосудистую часть раковой опухоли поджелудочной железы человека. Эти бактерии обычно опасны для человека, но инженеры модифицировали их, сделав непатогенными. Попав в опухоль, такие бактерии начинали разрушать раковые клетки вокруг себя. Так опухоли значительно уменьшались всего после 7 дней лечения. При этом не применялись ни химиотерапия, ни какое-либо другое лечение. Эта работа тоже проводилась на мышах – точнее, на специальной модельной линии голых мышей (nude)[131]. Такие мыши рождаются с подавленным иммунитетом, что позволяет пересаживать им ткани и органы от других животных. Например, можно пересадить мыши кусочек человеческой поджелудочной железы с раковой опухолью. А потом исследовать способы ее подавления.

У направления применения ГМ-бактерий к лечению раковых заболеваний на сегодня очень большие перспективы.

2.7. Итоги главы

Все-все-все. Я просто поставлю на этом точку. Иначе в эту книгу не поместится больше вообще ничего, кроме рассказов о бактериях. Скажу лишь напоследок, что огромное множество генетически модифицированных бактерий используется для целей науки (например, помогает находить разного рода загрязнения, яды или просто целевые вещества в самых разных средах, включая тело животного), медицины (производит и доставляет к месту работы самые разные лекарства), пищевой промышленности и многих других областей.

Все перечисленное здесь – лишь малая часть того, над чем работает современная наука и чем уже пользуется человечество. ГМ-бактерии и технология генетической модификации – замечательный инструмент, за которым наше настоящее и наше будущее. Мы не придумали здесь почти ничего нового сами, а лишь подглядели эти механизмы у природы. На протяжении миллиардов лет, с момента появления жизни на Земле, шел на ней и горизонтальный перенос генов. В школе нас учили, что процесс эволюции – вертикальный процесс: он складывается из последовательного накопления мутаций и передачи их от предков потомкам под действием отбора. В реальности горизонтальный перенос генов рука об руку всегда шел с вертикальным. Его вклад долгие годы был недооценен. Однако за последние 10 лет ученые полностью пересмотрели свои взгляды относительно важности вклада горизонтального переноса генов в эволюционный процесс. Математические модели показали, что для популяций, не использующих половое размножение (таких как бактерии или грибы), без