Как создать убийцу

Алексей Торгашев, корреспондент отдела «Науки» журнала «Русский репортер»

«Я был шокирован», — говорит профессор Евгений Кандел. Он обнаружил, что метод, который используется в тысячах биологических лабораторий, способен породить новые вирусы. Новая болезнь может оказаться сравнимой с раком или СПИДом. Но технологии, которые таят в себе угрозу, могут стать спасением для миллионов больных

Смертельный вирус, созданный генными инженерами, вырывается из пробирки. Страшная болезнь поражает экспериментаторов, их родственников и жителей беззащитного городка в сердце Америки. Эпидемия вот-вот охватит планету. И самое страшное в том, что миллионы будущих жертв ни о чем не догадываются…

Такое голливудское начало сделает честь любому бульварному изданию, только к действительности будет иметь весьма опосредованное от­ношение. Потому что открытие, о котором пойдет речь, как раз и позволяет предотвратить биологическую угрозу. И потому что ученые в большинстве своем — люди вменяемые, и за тридцать с лишним лет манипулирования генами ни одного голливудского сюжета не случилось. Проблемы с безопасностью бывают, иногда с трагическим исходом, но новая технология есть риск, и важно этот риск правильно оценить.

Лекарство будущего

Итак, речь о генной инженерии, о внесении новых генов в человеческие клетки, а также о генной терапии. Допустим, у вас есть подозрение, что некий ген-мутант вызывает рак. Что делает исследователь? Переносит кусочек ДНК с этим геном в здоровые клетки, где он встраивается в хромосому. Эти клетки специально выращивают вне организма в так называемой клеточной культуре в чашках Петри. Затем смотрим, что изменяется в клетке — к примеру, возникает рак или нет.

Таким примерно образом получена большая часть информации о том, как гены управляют нашим организмом и как организм управляет нашими генами.

Генная терапия — штука еще более многообещающая. Рак, диабет, иммунодефициты, миодистрофии — практически все болезни можно лечить, если ввести больному человеку здоровые гены. Ученые и врачи предрекают, что именно за генной терапией будущее медицины. Но…

— Для меня все началось около двух лет назад, — говорит Евгений Кандел, профессор онкологии Института имени Розвелла Парка в американском городе Буффало.— Мой друг Роберт Сильверман изучал рак простаты и обнаружил у нескольких пациентов новый вирус. Этот вирус оказался очень похож на то, что я использовал в лаборатории каждый день — на вирус лейкемии мышей. Я был шокирован.

Вирус как средство передвижения

С вирусом лейкемии мышей работают в сотнях лабораторий по всему миру. Точнее, работают не с самим вирусом, а с генными конструкциями на его основе — так называемыми векторами. Нужны они для того, чтобы переносить отдельные гены в клетки млекопитающих и наблюдать, как они там работают.

Ген — это не ящик с пивом, который можно перенести из одного места в другое, чтобы продолжить вечеринку. Это участок молекулы ДНК с началом, концом, определенной последовательностью элементов и так далее. Чтобы ее перенести из клетки в клетку, нужны специальные способы. Когда тридцать лет назад эти способы придумывали, возникла идея использовать те механизмы, которые уже придумала природа.

Самым известным из них пользуются ретровирусы (к этому семейству относится, например, ВИЧ). Действует он так: вирусная частица сливается с клеточной мембраной и выплескивает содержимое внутрь клетки человека или животного. Главное в этом содержимом — гены вируса, которые сначала встраиваются в хромосому, а затем размножаются, заставляя работать на себя всю биохимическую машину клетки, собирать новые вирусные частицы. В конце концов эти частицы выходят из клетки и заражают соседние. Так распространяется инфекция.

Когда ретровирусы изучили, выяснилось, что для успешного заражения достаточно всего несколько генетических элементов, а между ними можно встроить любые другие гены. Все остальные гены вируса удаляются. То есть вирус перестает быть «заразой» и становится не более чем транспортным средством.

Так научились заставлять вирусы переносить в клетки полезный «груз». Удобство в том, что, один раз помучившись с созданием такой гиб­ридной молекулы, затем можно быстро заразить множество клеток. Что и стали делать.

Смесь мыши и человека

Самым изученным был вирус лейкемии мышей (MLV) — на его основе делалось и делается множество векторов. Чтобы держать процесс под контролем, из вируса удаляют гены, которые отвечают за сборку новых частиц. Для размножения такого вируса используют специальные упаковочные клетки. Но когда этот вектор проникает в обычную клетку, способности размножаться у него уже нет.

То есть система срабатывает один раз, и встроившийся в новую клетку вектор ведет себя просто как еще один из десятков тысяч генов хозяина. Быстро, удобно, безопасно.

Главное, чтобы в новой клетке не оказалось другого вируса, попавшего туда естественным путем: он может предоставить нашему вектору недостающие механизмы размножения. До последнего времени такая встреча в человеческих клетках считалась маловероятной — откуда в них взяться мышиному вирусу?

Векторами переносят множество генов во множестве лабораторий, недавно их стали использовать в генной терапии, то есть вводить пациентам в лечебных целях.

— Новый вирус, открытый Сильверманом, назвали XMRV. Обсуждали его в основном среди онкологов, и его сходство с вирусом лейкемии мышей не вызывало большого интереса. Но я-то всю жизнь занимался созданием векторов, — говорит профессор Кандел. — И у меня возникло подозрение, что новый вирус может помогать нашим векторам размножаться и производить вирусные частицы. Мы немедленно поставили эксперименты, которые моделировали ситуацию, когда ретровирусный вектор попадает в клетку, где уже есть XMRV.

В ходе экспериментов, результаты которых недавно опубликованы в журнале PloS ONE, выяснилось, что да, вектор начинает активно размножаться и может заражать новые клетки. И это — проблема.

Лечиться от рака, умереть от инфекции

Представьте ситуацию: человеку проводят генную терапию. Например, для борьбы с раком крови вводят здоровые клетки, которые содержат ген усиленной защиты против химиотерапии. Для этого используются векторы с трансгенным материалом. Затем проводят «химию» в огромных дозах, все раковые клетки умирают, а здоровые и защищенные размножаются и занимают место больных.

Теперь представьте, что этот человек заражен вирусом XMRV. Вектор устойчивости размножается и передается соседним клеткам, в том числе и раковым. Те соответственно становятся нечувствительны к любой химии. И вместо выздоровления мы получаем совершенно неизлечимый вариант. Да еще и с риском передачи другим.

Другой пример — случайное заражение в лаборатории. Здесь даже сложно сказать, что именно может человек подцепить, так как гены внутри векторов — абсолютно любые. Если лабораторный вектор попадет к человеку-носителю, то тот не только заболеет сам, но может и другим его передать.

Как будет распространяться новый вирус — во время секса, с кровью, через пищу? — этого никто не знает. Точно так же неизвестно, каких масштабов может быть эпидемия.

— Потенциально может возникнуть и опасный гибридный вирус, — говорит Кандел. — В искусственных векторах часто усиливают работу генов. Например, наши конструкции могут функционировать в тех клетках, в которых обычный «дикий вирус» бессилен. Для работы вектора такие изменения полезны, но если попадет он в клетку с XMRV, наружу может выйти намного более опасный гибрид.

Генетическая служба безопасности

Подобных страшных, но реалистичных сценариев можно придумать много. Понятно, что от них нужна какая-то защита. Но как защищаться? Ведь генная инженерия — это хорошо, и никто от нее отказываться не собирается.

Профессор Кандел утверждает, что защита есть, причем не очень сложная. Например, можно делать «самоинактивирующиеся» векторы, в которых заблокирована возможность размножаться, даже если они встретятся с «диким» вирусом. С векторами на основе вируса иммунодефицита человека, например, так и приходится работать. Настало время делать то же самое и с вирусом лейкемии мышей: то, что раньше казалось излишней предосторожностью, стало необходимой мерой безопасности.

Конечно, открытие доктора Кандела не всем пришлось по душе: многие лаборатории и биотехнологические компании должны теперь пересмотреть арсенал своих генно-инженерных «инструментов». А это стоит денег, и немалых.

Защита при работах по манипуляции с генами поставлена неплохо, особенно там, где используют реально опасные вирусы. Но пока недостаточно изучено, какие искусственные генные конструкции уже проникли в природу — и проникли ли. И очень мало информации о том, как такие конструкции могут взаимодействовать с природными организмами и вирусами, которые в них обитают.

Многим казалось, что вопрос сам собой был снят после Асиломарской конференции 1975 года, когда генетики разработали правила безопасности. Но время идет вперед, появляются новые угрозы. Здесь возникает еще одна проблема: защищаться можно только от того, потенциальная опасность чего уже известна. Как в случае с векторами на основе вируса лейкемии мышей.

Фото: GAMMA/EYEDEA PRESSE/EAST NEWS; EMMA RIAN/ZEFA/CORBIS/RPG; DDP/AFP/EAST NEWS; PETER M. FISHER, Jim Reed/Jim Reed Photograp