Изображая бога... Впервые создана искусственная форма жизни

Представьте: обычный дождливый октябрьский вечер 2158 года. Житель, скажем, Северного Чертанова возвращается к себе домой и решает, что топливо в его машине ему окончательно разонравилось. Он подходит к компьютеру и пишет заявку в компанию, чтобы ему прислали новых бактерий, которые вырабатывают более качественное горючее. Написанное кажется полным бредом, однако не исключено, что такое или почти такое будущее человечеству открывает эксперимент, проведённый учёными из института Крейга Вентера.

 

Кудесники от науки сотворили наконец то, о чём говорили несколько лет: способную к размножению живую клетку, генетический код которой с нуля собран в лаборатории из химикатов и под присмотром компьютеров. Прорыв в синтетической биологии разными людьми воспринят неоднозначно – восторг от перспектив смешивается с мыслями о джине, выпущенном из бутылки.

 

Один из ведущих учёных в области генной инженерии — Крейг Вентер (Craig Venter) и его институт (JCVI), как давно обещали, представили образчик искусственной жизни: первую в мире клетку, успешно управляемую полностью синтезированным геномом. 

 

К этому достижению Вентер и его коллеги шли 15 лет. Так, ранее JCVI отметился первой трансплантацией полного генома между видами, открытием генома одного биологического вида внутри генетического кода другого существа, построением с нуля из простых реактивов полного генома бактерии, содержащего почти 600 тысяч пар оснований, и первой двойной трансплантацией генома между представителями разных надцарств.

 

Все эти шаги послужили опорными элементами для технологии внедрения искусственного генетического кода в клетку-хозяина (а это была Mycoplasma capricolum), у которой биологи удалили собственную ДНК.

 

В результате клетка преобразилась и стала выглядеть и вести себя точно как бактерия, определяемая новым геномом. Она даже смогла размножаться, что принципиально. Тесты показали — имплантированный синтетический код транскрибировался в РНК, создавая новые белки.

 

За образец кода учёные взяли гены бактерии Mycoplasma mycoides (1,08 миллиона пар нуклеотидов), но исследователи не стали заимствовать готовые хромосомы у живой клетки, а сами собрали искусственный геном "из кирпичиков" (используя бутылочки с химическими соединениями) по расшифрованной ранее и записанной в компьютер последовательности.

 

Более того, они внесли в него ряд намеренных изменений и вставок — "водяных знаков", полиморфизмов и мутаций, потому новый геном и искусственная клетка получили название Mycoplasma mycoides JCVI-syn1.0.

 

"Это первый случай, когда синтетическая ДНК полностью контролирует клетку", — заявил Вентер. Он полагает, что в конечном счёте такие работы приведут к конструированию клеток, выполняющих полезные функции — от синтеза лекарств до топлива. "Я думаю, они приведут к новой промышленной революции", — добавил учёный.

 

(Детали сенсационной работы раскрывают статья авторов эксперимента в Science, редакционная статья в том же журнале, пресс-релиз института и страница проекта.)

 

Ряд специалистов в этой связи напоминает о потенциальной опасности, мол, никто не знает в точности, что случится, если синтетические клетки попадут в природу. Об этом, в частности, говорит Хелен Уоллес (Helen Wallace) из британской организации GeneWatch UK, следящей за развитием событий в области генетических технологий.

 

"Выпуская искусственные бактерии в районе загрязнения окружающей среды с целью очистки, на самом деле вы выпускаете новый вид загрязнения". "Он не Бог, — продолжает Уоллес, упрекая Крейга, — он фактически ведёт себя как человек, пытаясь получить прибыль от денег, вложенных в технологию и избежать регулирования, которое ограничило бы её использование".

 

Сам же Крейг не устаёт повторять, что готов к открытым дискуссиям по этической стороне синтетической биологии. О рисках и выгодах достижения JCVI споры будут идти ещё долго. 

Зачем?

 

В своей статье Крейг Вентер пишет, что полученные им и его сотрудниками результаты, во-первых, важны как наглядное доказательство того, что ДНК содержит исчерпывающую информацию об организме, а во-вторых, умение создавать организмы, генетическая программа которых от начала и до конца прописана человеком, сулит, по мнению Вентера, очень заманчивые перспективы практического применения. Например, ученый планирует создать водоросли, которые могли бы синтезировать не только питательные вещества, необходимые им самим, но также множество полезных для человека соединений. Кроме того, Вентер видит у своей технологии большое фармацевтическое будущее: бактерии с синтетическим геномом могут в промышленных масштабах производить новые лекарства. 

 

Однако энтузиазм ученого разделяют далеко не все его коллеги. Например, биолог Евгений Нудлер, профессор биохимии Нью-Йоркского университета и заведующий московской лабораторией молекулярных механизмов старения "Геронлаб", считает, что прямого практического приложения в обозримом будущем эта работа не имеет. "Чудесные организмы, о которых говорит Ветер, можно получить и более простыми способами, которые доступны в любой лаборатории. Сегодня мы умеем изменять гены, всячески тасовать их, вставлять и убирать из генома огромные куски. Для того чтобы сделать, например, бактерию-производителя лекарств, совершенно не обязательно заново создавать целый геном". Он также отметил, что технология Вентера неоправданно сложна: "Чем больше фрагмент ДНК, который вы вставляете в геном, тем сложнее его "запихнуть" в клетку. Поэтому намного проще добавить в бактерию только несколько важных вам генов, чем пытаться вставить в нее целый новый геном". 

 

Что касается создания при помощи "генетического программирования" водорослей и других организмов, у которых есть ядро (бактериальная ДНК ничем не отгорожена от остального содержимого клетки), то это, по мнению Нудлера, пока остается столь же недостижимой задачей, как и раньше. "ДНК эукариот (так называют организмы, имеющие ядро, к которым относятся все растения, животные и в том числе человек) устроена намного сложнее, чем бактериальная ДНК. Разработанная Вентером технология просто не будет работать для этих организмов", - объяснил он. 

 

Похожее мнение высказал и биолог Константин Северинов, профессор и заведующий лабораторией в университете Ратгерса, а также лабораториями в институте молекулярной генетики и институте биологии гена: "Для того чтобы повторить этот эксперимент для организмов, клетки которых имеют ядро, потребуется, во-первых, создать "работающие" искусственные хромосомы - в отличие от бактерий, у эукариот с ДНК связано гораздо больше различных белков и большое количество информации имеет эпигенетический характер, то есть не закодировано в самой последовательности ДНК, а, во-вторых, придумать метод помещения ДНК в ядро, из которого удалены предсуществующие хромосомы. Пока у ученых нет технологий, которые позволяют это делать. В качестве альтернативы можно пытаться создавать искусственное ядро, а это исключительно сложная задача". 

 

И тем не менее, Северинов видит в работе Вентера определенный практический смысл: "На сегодня у нас секвенированы геномы тысяч различных живых существ, однако эффективно работать (то есть направленно изменять гены) ученые могут, на самом деле, только с несколькими модельными организмами - кишечной палочкой и небольшим числом других бактерий, дрожжами, червяком-нематодой, лягушкой, мухой и мышью. Используя предложенный Вентером подход, можно было бы брать химически синтезированные мутационные варианты генома неизученных микроорганизмов, помещать их в клетку-реципиент и исследовать свойства таких вариантов. Впрочем, это потребует очень значительного удешевления существующей технологии. А собственно к написанию генетических программ и созданию действительно новых организмов работа Вентера отношения не имеет. Пока он всего лишь реализовал уже существующую в природе программу". 

 

Несмотря на то что однозначного признания результатов Вентера в научном сообществе нет и многие исследователи относятся к ним скептически, работой по созданию синтетического генома уже заинтересовались на самом высшем государственном уровне. Барак Обама распорядился создать специальную комиссию по изучению этического аспекта создания живых клеток при помощи искусственно созданной ДНК. Так что не исключено, что в обозримом будущем дискуссии о работе Вентера перетекут из чисто практической плоскости в философскую. 

 

По материалам: www.membrana.ru, lenta.ru