CASTLE.PRI.EE

Записи с меткой «Бактериофаг»

Век живи – век учись, только так можно поумнеть.

Разработки в военной сфере на много лет опережают такие же разработки в гражданской сфере. Сообщения в прессе о новейших разработках появляются после того, как они реально используются и требуется их легализовать в глазах общественности.

Человек давно научился синтезировать сложнейшие молекулы, создавать новые материалы, оперировать отдельными атомами. Теперь учёные пытаются создать в лабораторных условиях живые организмы, пока что самые простые, а также их отдельные, но очень существенные «детали».

Синтез белков – дело простое. Гораздо сложнее получить примитивную живую клетку. В 2004 году в Медицинском институте Ховарда Хьюза под руководством Дэвида Бейкера синтезировали первый рукотворный белок Top7. Учёные сначала смоделировали белок на компьютере, от последовательности аминокислот до трёхмерной структуры молекулы, а затем химическим путём, без генов и рибосом, синтезировали последовательность из нескольких десятков аминокислот.

Цепочка аминокислот – это только полуфабрикат. Живая клетка за считанные минуты, может синтезировать десятки тысяч молекул. Чтобы воспроизвести простейший вариант этого процесса, учёным потребовались годы. Для моделирования процесса сворачивания молекулы белка в трёхмерную структуру использовалось более полумиллиона компьютеров.

Самая примитивная жизнь – это вирус, а самая примитивная из известных вирусоподобных частиц с длинным названием «вироид кокосовой пальмы каданг-каданг» состоит всего из 246 нуклеотидов. Самые большие вирусы содержат две-три сотни генов, закодированных в двухцепочечной нити ДНК длиной в несколько сотен тысяч пар нуклеотидов.

Методы производства искусственных вирусов уже разработаны. Для этого нужно запрограммировать последовательность нуклеотидов, синтезировать отдельные участки ДНК или РНК длиной в несколько десятков нуклеотидов и соединить их между собой. Первый синтетический вирус создала группа исследователей из Университета штата Нью-Йорк под руководством Экарда Виммера (а нам говорят, что вирусы сами рождаются и мутируют).

На самом деле этот вирус был точная копия натурального вируса полиомиелита (может быть и полиомиелит – дело рук человека?).

В ноябре 2003 года исследовательская группа из Института альтернативных биологических источников энергии под руководством Крейга Вентера (прославился успехами в расшифровке генома человека) объявила о новом достижении. Учёным удалось реконструировать бактериофаг φX174. Введённый в бактерию, синтетический вирус нормально размножался, а его потомки самостоятельно заражали клетки кишечной палочки (вот откуда растут ноги у вирусов, заражающих человека).

Одно из наиболее очевидных применений синтетических вирусов – создание бактериофагов, способных убивать болезнетворные бактерии. Такие вирусы будут лучшим средством борьбы с инфекциями, чем антибиотики. Полностью искусственные или генетически модифицированные вирусы можно использовать и для доставки генов в хромосомы при генной инженерии и генетической терапии наследственных болезней (вот вам и генная инженерия человека, какой дурак будет давать деньги на лечение наследственных болезней).

Сейчас Вентер и его коллеги работают над созданием условно-патогенного обитателя мочеполовых путей. Проект «Минимальный геном» направлен на создание простейшего жизнеспособного одноклеточного организма. В клетке с минимальным геномом все ресурсы, кроме нужных для жизни и деления, будут направлены на синтез требующихся человеку белков (или требующихся заказчику?).

Работы Вентера и Смита финансируются специальным грантом Министерства энергетики США в размере 3 млн долларов. Министерство рассчитывает, что со временем проект будет иметь практический выход, например, для создания новых микроорганизмов, способных перерабатывать токсические отходы производства или вырабатывать водород и другие виды топлива.

В 2004 году только в США созданием искусственной жизни занимались более 100 лабораторий (кто их содержит?), а Европейский союз выделил 9 млн долларов на проект «Программируемая эволюция искусственной клетки».

Генетически модифицированные животные, от светящихся аквариумных рыбок до коз и коров, доящихся «очеловеченным» молоком с повышенным в тысячу раз содержанием железа, уже стали обыденностью. И даже генетическая модификация человека – уже состоявшийся факт.

Правда, до реальной возможности появления подвидов Homo novus, избавленных от многих погрешностей Homo sapiens и даже приспособленных для выполнения определённых работ, ещё далеко (исследователи выдвинули версию, что, уже во время гражданской войны, использовались клоны).
Но прежде чем придавать человеку новые полезные свойства, следует избавить его от старых и вредных. Сначала, отдельных его представителей, которым нужно «исправить» гены (заказчик диктует то, какие гены нужно исправить).

Суммарная вероятность рождения ребёнка с одной из известных моногенных болезней составляет менее одного процента. Это объясняет, почему разработкой методов генотерапии занимаются сотни лабораторий, а клинические испытания уже проходят сотни методик генетической терапии различных видов злокачественных новообразований, гемофилии, СПИДа, муковисцидоза, гиперхолесте ролемии, бокового амиотрофического склероза и десятков других болезней (кто поверит в то, что эти сотни лабораторий занимаются заболеваниями менее 1% людей на планете? Ведь медицина занимается продлением жизни заболевшего человека, чтобы получать с него деньги, вместо предотвращения и лечения его).

Лучшее средство доставки генов в ДНК человека и других животных – это обезвреженные вирусы. В июне 2005 года появилось сообщение, что в Пенсильванском университете (США) создан гибрид двух смертельно опасных вирусов, предназначенный для генной терапии муковисцидоза –наследственного заболевания, от которого отсутствует возможность излечиться.

В помощь этому гибриду использовали вирус иммунодефицита человека, который умеет добавлять гены в ДНК клеток. Его модифицировали таким образом, чтобы помешать ему размножаться и вызывать СПИД (возможно и СПИД – это их рук дело?).

Чтобы помочь вирусу иммунодефицита проникать в клетки лёгочного эпителия, использовали белковую оболочку вируса Эбола, умеющего соединяться с нужными клетками (обалдеть, и Эбола – их рук дело). Испытания на мышах и обезьянах показали высокую эффективность гибридного вируса: правильный ген удалось внедрить почти в четверть клеток лёгочного эпителия (вероятно, в Африке его проверили на людях).

Больных синдромом тяжёлого комбинированного иммунодефицита (ТКИД) называют «дети в пузыре». Для них смертельна любая инфекция, и единственный способ продлить их жизнь, кроме генотерапии, – это полная изоляция от внешнего мира в стерильной камере. Частота заболевания – примерно один из миллиона новорождённых (кто выделяет деньги на лечение такого редкого заболевания?).

Первая попытка лечения двух девочек, больных ТКИД, была предпринята в 1990 году с помощью ретровируса – у двоих из дюжины пролеченных таким способом детей возник рак крови (остальные остались в прежнем состоянии). Большинство специалистов решили, что риск в данном случае оправдан: гарантия смерти при отсутствии лечения – это ещё хуже, чем вероятность лейкоза (наука требует жертв).

Для доставки терапевтических генов в клетки применяют также конструкции на основе аденовирусов, однако они могут вызвать иммунный ответ и гибель клеток, получивших терапевтический ген. При заболеваниях нервной системы, средством доставки генов может служить обезвреженный вирус герпеса. Это звучит обнадеживающе, и в то же время жутко. Ведь вирусы, даже модифицированные, могут привести к ужасным побочным эффектам (об этом говорит вся история борьбы с вирусами).

Для доставки генов в клетки можно использовать микрохромосомы человека и животных. Первые искусственные хромосомы человека появились в конце 20 века. Вводить хромосомы в ядро можно будет либо заключив их в контейнеры-липосомы, либо с помощью инъекций иглой атомно-силового микроскопа. Японские нанотехнологи в ноябрьском номере журнала «Nano Letters» за 2004 год опубликовали статью, в которой описан зонд длиной 8 микрометров и шириной 200 нанометров. В оболочке ядра клетки после прокола такой иглой образуется брешь диаметром 1 микрометр, которая исчезает после извлечения иглы. Таким способом можно проводить нанохирургические операции с генетическим материалом прямо в живых клетках без нарушения целостности их микроструктур (возможно, контейнеры-липосомы можно вводить при помощи обычного шприца?).

Разумеется, прежде чем вводить в организм человека клетки с добавочной парой хромосом, этот метод следует тщательно проверить на животных. И вообще, с возможностями генной инженерии и клеточной терапии связаны как большие надежды, так и серьёзные опасения: любое открытие, начиная с дубины и огня, люди ухитрялись использовать и на пользу, и во вред человечеству и биосфере в целом. Но до сих пор баланс добра и зла от умножения знания был положительным (скорее – наоборот).

Краткое изложение статьи биолога А. Чубенко «Рукотворная жизнь». Комментарии в скобках – автора изложения статьи.