Страница:
Пример показательный. Кто рассчитает нужную дозу вируса-транспортировщика? И, вербуя на работу вирус, не всаживаем ли мы человеку отравленную иглу? Может быть, вирус, сцепленный с генами, проявит себя не сразу и не так, как мы думаем? Может быть, он запустит какую-то свою программу, о которой мы и не догадываемся? Однако, как бы то ни было, другим способом нужные гены не заслать. Но что, если не лечить болезнь, а устранить ее в зародыше? Все больше врачей задумываются о прямом изменении искаженных генов во время внутриутробного развития ребенка. Если это сделать до рождения, то корректирующий ген попадает сразу в большое количество клеток. Эти клетки активно делятся, то есть воспроизводят одну и ту же, но теперь правильную информацию. И ребенок появится на свет без наследственных заболеваний. Пока такая процедура не полностью разработана. Она имеет очень много сторонников (которые рассуждают здраво: исправить вначале проще, чем безуспешно лечить потом) и не меньше противников. Особенно это касается «отложенных» болезней, которые развиваются только при неблагоприятных внешних условиях. Противники готовы признать возможность лечения введением нужных генов, но не в дородовый период. Вот родившемуся ребенку можно помогать. Ему можно заменить дефектные гены, заблокировать их или ослабить влияние на здоровье.
Один из моих друзей-медиков мрачно пошутил: нам СПИД ниспослан, чтобы начала развиваться генная терапия. В чем-то он прав. Когда СПИД стал национальным бедствием Америки, государство выделило огромные суммы на генетические исследования, к которым подключились все ведущие университеты страны. СПИД – вирус, поэтому денежные вливания получила вообще вся вирусология, а разработанные для подавления СПИДа лекарства применимы и для других вирусов. Генная терапия СПИДа признана в США наиболее эффективной и перспективной. А одновременно с борьбой против СПИДа ученые планируют генетическую коррекцию рака, диабета, сердечно-сосудистых заболеваний. Не говоря уже обо всех тех болезнях, которые называются наследственными. Среди них, например, гемофилия. Методом генной терапии с этим можно покончить быстро и навсегда.
Еще в 1992 году была проведена уникальная операция буквально приговоренной к смерти пациентке. У нее был дефект гена, контролирующего выработку липопротеидов низкой плотности. В шестнадцатилетнем возрасте эта больная перенесла инфаркт, в двадцать ей сделали операцию на сердце, которая ничего не дала. У девушки стала развиваться атрофия жизненно важных органов, поскольку ни одно лекарственное средство не могло остановить сужение сосудов. Тогда применили генную терапию: изъяли часть печени, взяли клетки и заменили дефектную ДНК, после чего эти жизнеспособные клетки снова «встроили» в печень. Так как клетки были «родными», они хорошо прижились и стали производить необходимый белок. Началось выздоровление.
В нашей стране разработан экономный и простой метод введения в ДНК необходимого гена. Берут микрочастицу металла (а не вирус), прикрепляют к ней нужный ген, помещают эту импровизированную «пулю» в специальное устройство – «генетическую пушку» – и производят точный выстрел в клетку. Клетка от выстрела практически не страдает, а ген внедряется и начинает работать. Эту технологию долгое время использовали специалисты по селекции растений. Именно так они «простреливали» новые виды пшеницы, кукурузы, картофеля. А сейчас метод стал применяться и на животных, и – в качестве эксперимента – для лечения патологий у людей. Пожалуй, выстрел микрочастицей даже безболезненнее обычного укола. И врачи с надеждой ждут, когда на смену шприцам придет простое и доступное устройство, которое – заметьте – может все.
Уже сейчас многие компании применяют генную терапию для разработки лекарственных средств. Обычно новые препараты идут к людям долго и трудно, потому что все они создаются методом проб и ошибок. Но если мы точно знаем, как и когда должен работать каждый ген, какой белок он продуцирует, какие механизмы включает и выключает, мы можем создавать лекарства, действие которых направлено не на весь организм, а только на очень узкий спектр отклонений. Это позволит сократить число побочных эффектов. К тому же генная терапия может решить и проблемы больных, вынужденных постоянно поддерживать жизнедеятельность с помощью медикаментов. В этих препаратах и так уже используется рекомбинатная ДНК, которая выдает организму ежедневный «рацион» ферментов или веществ, необходимых для жизни. Диабетики должны постоянно делать уколы инсулина, при некоторых заболеваниях требуется ежедневная доза соматотропина или эритропоэтина. И хорошо, если человек вовремя принимает свое лекарство, а если нет? Тогда больного ждет приступ, возможно и со смертельным исходом. Но эти болезни может победить простое введение правильного гена, который откорректирует производство необходимого белка. И не нужны будут шприцы и таблетки! Опыт генной терапии показывает, что пациентам с гемофилией добавка нужного гена дает возможность полноценной жизни. Добровольцы, прошедшие генную терапию, больше года не прибегали к лекарствам, тогда как раньше им приходилось применять замещающую терапию, которая, во-первых, не устраняет болезни, а во-вторых, стоит немалых денег.
И успокоится вампир
И станем бессмертными…
Бессмертный ген в бессмертной клетке
Хорошо ли быть бессмертными?
На двух чашах весов
Один из моих друзей-медиков мрачно пошутил: нам СПИД ниспослан, чтобы начала развиваться генная терапия. В чем-то он прав. Когда СПИД стал национальным бедствием Америки, государство выделило огромные суммы на генетические исследования, к которым подключились все ведущие университеты страны. СПИД – вирус, поэтому денежные вливания получила вообще вся вирусология, а разработанные для подавления СПИДа лекарства применимы и для других вирусов. Генная терапия СПИДа признана в США наиболее эффективной и перспективной. А одновременно с борьбой против СПИДа ученые планируют генетическую коррекцию рака, диабета, сердечно-сосудистых заболеваний. Не говоря уже обо всех тех болезнях, которые называются наследственными. Среди них, например, гемофилия. Методом генной терапии с этим можно покончить быстро и навсегда.
Еще в 1992 году была проведена уникальная операция буквально приговоренной к смерти пациентке. У нее был дефект гена, контролирующего выработку липопротеидов низкой плотности. В шестнадцатилетнем возрасте эта больная перенесла инфаркт, в двадцать ей сделали операцию на сердце, которая ничего не дала. У девушки стала развиваться атрофия жизненно важных органов, поскольку ни одно лекарственное средство не могло остановить сужение сосудов. Тогда применили генную терапию: изъяли часть печени, взяли клетки и заменили дефектную ДНК, после чего эти жизнеспособные клетки снова «встроили» в печень. Так как клетки были «родными», они хорошо прижились и стали производить необходимый белок. Началось выздоровление.
В нашей стране разработан экономный и простой метод введения в ДНК необходимого гена. Берут микрочастицу металла (а не вирус), прикрепляют к ней нужный ген, помещают эту импровизированную «пулю» в специальное устройство – «генетическую пушку» – и производят точный выстрел в клетку. Клетка от выстрела практически не страдает, а ген внедряется и начинает работать. Эту технологию долгое время использовали специалисты по селекции растений. Именно так они «простреливали» новые виды пшеницы, кукурузы, картофеля. А сейчас метод стал применяться и на животных, и – в качестве эксперимента – для лечения патологий у людей. Пожалуй, выстрел микрочастицей даже безболезненнее обычного укола. И врачи с надеждой ждут, когда на смену шприцам придет простое и доступное устройство, которое – заметьте – может все.
Уже сейчас многие компании применяют генную терапию для разработки лекарственных средств. Обычно новые препараты идут к людям долго и трудно, потому что все они создаются методом проб и ошибок. Но если мы точно знаем, как и когда должен работать каждый ген, какой белок он продуцирует, какие механизмы включает и выключает, мы можем создавать лекарства, действие которых направлено не на весь организм, а только на очень узкий спектр отклонений. Это позволит сократить число побочных эффектов. К тому же генная терапия может решить и проблемы больных, вынужденных постоянно поддерживать жизнедеятельность с помощью медикаментов. В этих препаратах и так уже используется рекомбинатная ДНК, которая выдает организму ежедневный «рацион» ферментов или веществ, необходимых для жизни. Диабетики должны постоянно делать уколы инсулина, при некоторых заболеваниях требуется ежедневная доза соматотропина или эритропоэтина. И хорошо, если человек вовремя принимает свое лекарство, а если нет? Тогда больного ждет приступ, возможно и со смертельным исходом. Но эти болезни может победить простое введение правильного гена, который откорректирует производство необходимого белка. И не нужны будут шприцы и таблетки! Опыт генной терапии показывает, что пациентам с гемофилией добавка нужного гена дает возможность полноценной жизни. Добровольцы, прошедшие генную терапию, больше года не прибегали к лекарствам, тогда как раньше им приходилось применять замещающую терапию, которая, во-первых, не устраняет болезни, а во-вторых, стоит немалых денег.
И успокоится вампир
Гемофилия – не единственное наследственное заболевание крови. Не меньше мучений доставляет и другой недуг – порфирия. Тем, кто не знает, могу сообщить: это именно то, чем страдали и страдают люди, которых подозревают в вампиризме. Только не энергетическом вампиризме, а в самом реалистическом, породившем все мифы и легенды об оборотнях и кровососах, которые спят днем и кушают ночью, а умирают только от серебряной пули или осинового кола в сердце. Легенды, как известно, на пустом месте не рождаются. Влад Тепеш, легендарный граф Дракула, вливший в жилы кинематографа живительную струю вампиризма, был вполне реальным человеком, достаточно вздорным и жестоким, но явно из плоти и… Вот о крови-то разговор особый. Именно с нею и связаны все несчастья этих больных. В средние века их безжалостно уничтожали, считая прислужниками дьявола, забивали насмерть и сажали в темницы. В средневековой Франции за два столетия больше тридцати тысяч человек казнили по подозрению в том, что они оборотни! Практически у всех народов есть мифы о вурдалаках, вампирах, вервольфах. Все эти существа ведут себя то как вполне обычные люди, то вдруг начинают искать жертву и прокусывают ей артерию. Предания о вампирах существуют и у индейцев Америки, и у скандинавов, и у славян, и у немцев. Буквально до конца прошлого века считалось, что вампир – это поэтический образ или выдумка фольклора. Медицина в сказки о вампирах не верила. А зря. Если внимательно почитать эти мифы, так сказать, поближе познакомиться с материалом, то за пугающими образами встанет настоящая картина, а проще – история болезни.
Эта болезнь вполне известна и описана, хотя является редкой: ею болеет примерно один человек из двухсот тысяч. В одних местностях болезнь распространена больше, в других – меньше. Но хорошо известно, что она может передаваться по наследству, если порфирией страдает хотя бы один из родителей. Есть мнение, что патологический ген чаще всего «проскакивает» при браках между близкими родственниками. Не потому ли, кстати, у многих народов в позднее время такие браки были запрещены?
В целом эта болезнь состоит в том, что организм человека не может производить эритроциты, которые разносят кислород и железо по органам и тканям. Образуется дефицит этих веществ, теряется пигментация кожи, а при ультрафиолетовом (солнечном) излучении начинается распад гемоглобина. Вот почему, по легендам, вампиры – жители ночи. Солнце – самый жестокий враг больных порфирией. От солнечного света кожа у них истончается, приобретает коричневатый оттенок, сохнет, скукоживается, лопается, покрывается язвами и шрамами. В крови образуются высокотоксичные вещества, которые начинают разрушать не только подкожную клетчатку, но и кости и хрящи. Внешность «вампира» обезображивается. Знаменитая улыбка вампиров – это результат ссыхания кожи вокруг губ, в результате чего полностью открываются клыки. Кроме того, на зубах откладывается порфирин, и зубы становятся коричневыми или красными. Но такова картина только запущенного заболевания.
По преданию, граф Дракула собственноручно раздирал тела своих врагов и пил их теплую кровь. Как это ни чудовищно, но в средние века считалось, что свежая кровь облегчает страдания вампира. На самом деле ее можно пить литрами и ведрами, но безо всякого результата. Я видел старинные манускрипты, где граф изображен с расчлененными жертвами. Он с удовольствием лижет стекающую с отрубленной шеи кровь.
В старину, когда порфирию не умели лечить и суеверно боялись, было гораздо больше тяжело больных людей, чем сейчас. Врачи были столь же невежественны, сколь и все остальное население. Более продвинутые назначали в качестве лекарственного средства кровь молодых телят и ягнят, а позднее пробовали качать по венам человеческую кровь. Все это результатов, конечно, не давало. Считалось также, что нужно бороться со страхом (естественным) перед солнечным светом. Поэтому несчастных силком выгоняли под палящее солнце. Немудрено, что больные отчаянно упирались и ни в какую не желали «лечиться», а нередко и вовсе сходили с ума.
В наши дни порфирию лечат, но в том случае, если она не запущена. А теперь ее смогут вообще блокировать на ранней стадии развития. Генная терапия, если вовремя ее применить, исправит ужасающую болезнь вампиров точно так же, как любую другую патологию крови.
На очереди генной терапии и такие болезни-монстры, как артрит, аллергия, рак. В нашей стране проблемой онкологии занимается Институт биологии РАН. В онкологическом центре РАМН проходит испытания отечественная вакцина от рака. В основу метода положено генетическое изменение опухолевых клеток. Если испытания пройдут удачно, вакцина сможет предотвращать онкологические процессы и уничтожать метастазы. Работы по генной терапии ведутся в Институте акушерства и гинекологии имени Д. О. Отта РАМН, в Институте молекулярной биологии имени В. А. Энгельгардта РАН, Институте молекулярной генетики РАН, Институте биологической и медицинской химии РАМН, Научном центре медицинской генетики РАМН, в институтах Новосибирска. Скоро генная вакцинация, внутриклеточная иммунизация, пересадка искусственно выращенных или генетически адаптированных тканей и органов станет реальностью. И вполне вероятно, что следующее поколение будет считать сказкой и мифом лейкемию, СПИД, диабет…
Эта болезнь вполне известна и описана, хотя является редкой: ею болеет примерно один человек из двухсот тысяч. В одних местностях болезнь распространена больше, в других – меньше. Но хорошо известно, что она может передаваться по наследству, если порфирией страдает хотя бы один из родителей. Есть мнение, что патологический ген чаще всего «проскакивает» при браках между близкими родственниками. Не потому ли, кстати, у многих народов в позднее время такие браки были запрещены?
В целом эта болезнь состоит в том, что организм человека не может производить эритроциты, которые разносят кислород и железо по органам и тканям. Образуется дефицит этих веществ, теряется пигментация кожи, а при ультрафиолетовом (солнечном) излучении начинается распад гемоглобина. Вот почему, по легендам, вампиры – жители ночи. Солнце – самый жестокий враг больных порфирией. От солнечного света кожа у них истончается, приобретает коричневатый оттенок, сохнет, скукоживается, лопается, покрывается язвами и шрамами. В крови образуются высокотоксичные вещества, которые начинают разрушать не только подкожную клетчатку, но и кости и хрящи. Внешность «вампира» обезображивается. Знаменитая улыбка вампиров – это результат ссыхания кожи вокруг губ, в результате чего полностью открываются клыки. Кроме того, на зубах откладывается порфирин, и зубы становятся коричневыми или красными. Но такова картина только запущенного заболевания.
По преданию, граф Дракула собственноручно раздирал тела своих врагов и пил их теплую кровь. Как это ни чудовищно, но в средние века считалось, что свежая кровь облегчает страдания вампира. На самом деле ее можно пить литрами и ведрами, но безо всякого результата. Я видел старинные манускрипты, где граф изображен с расчлененными жертвами. Он с удовольствием лижет стекающую с отрубленной шеи кровь.
В старину, когда порфирию не умели лечить и суеверно боялись, было гораздо больше тяжело больных людей, чем сейчас. Врачи были столь же невежественны, сколь и все остальное население. Более продвинутые назначали в качестве лекарственного средства кровь молодых телят и ягнят, а позднее пробовали качать по венам человеческую кровь. Все это результатов, конечно, не давало. Считалось также, что нужно бороться со страхом (естественным) перед солнечным светом. Поэтому несчастных силком выгоняли под палящее солнце. Немудрено, что больные отчаянно упирались и ни в какую не желали «лечиться», а нередко и вовсе сходили с ума.
В наши дни порфирию лечат, но в том случае, если она не запущена. А теперь ее смогут вообще блокировать на ранней стадии развития. Генная терапия, если вовремя ее применить, исправит ужасающую болезнь вампиров точно так же, как любую другую патологию крови.
На очереди генной терапии и такие болезни-монстры, как артрит, аллергия, рак. В нашей стране проблемой онкологии занимается Институт биологии РАН. В онкологическом центре РАМН проходит испытания отечественная вакцина от рака. В основу метода положено генетическое изменение опухолевых клеток. Если испытания пройдут удачно, вакцина сможет предотвращать онкологические процессы и уничтожать метастазы. Работы по генной терапии ведутся в Институте акушерства и гинекологии имени Д. О. Отта РАМН, в Институте молекулярной биологии имени В. А. Энгельгардта РАН, Институте молекулярной генетики РАН, Институте биологической и медицинской химии РАМН, Научном центре медицинской генетики РАМН, в институтах Новосибирска. Скоро генная вакцинация, внутриклеточная иммунизация, пересадка искусственно выращенных или генетически адаптированных тканей и органов станет реальностью. И вполне вероятно, что следующее поколение будет считать сказкой и мифом лейкемию, СПИД, диабет…
И станем бессмертными…
Пока мы смертны и подвержены разнообразным болезням, но генная инженерия может дать нам шанс. Мы можем жить столько, сколько захотим. Во всяком случае, уже сейчас достигнуты успехи по продлению жизни. Правда, не у людей, а у насекомых и мышей.
Установлено, что если кормить животных малокалорийной пищей, то они будут жить дольше, хотя при таком питании страдают некоторые функции организма – к примеру, детородная. Снижение калорийности на сорок процентов увеличивает срок жизни на тридцать процентов. Ученые уже получили карликовых мышек, которые плохо размножаются, зато живут лишнюю треть мышиной жизни. В США и Италии исследователи вывели самых обычных по виду мышей, у которых произведена точечная мутация гена, кодирующего белок, вызывающий реакции организма на процессы окисления. При воздействии ультрафиолета, радиации, перекиси водорода обычно окисляются липиды клеточных мембран, а это вызывает разрушение клеток. Аналогичный процесс происходит при старении. Так вот, у экспериментальных мышей ген, спускающий механизм ответа на окисление, не работает. Они гораздо лучше переносят окислительный стресс и живут на треть дольше обычных мышей.
Не только мыши имеют ген – «спусковой крючок». Он есть у всех живых существ – но только у му-тантных форм (а они пока выведены лишь у дрожжей, нематод, мушек-дрозофил).
Еще в 1991 году американский биолог Томас Джонсон заявил, что у червей существует ген, регулирующий длительность жизни. Новый ген Джонсон назвал Age 1 («Возраст 1»). Различными способами воздействуя на ген, биолог мог увеличить срок жизни червя. Вместо трех недель (нормальный жизненный цикл) нематода прожила более семи. Продолжением этих опытов стали исследования в Канаде: канадский червяк смог прожить в пять раз дольше нормального. Конечно, мы отличаемся от червя строением и размерами. У него, в отличие от людей, всего девятьсот пятьдесят девять клеток, а у нас их – миллиарды. Но, как ни странно, отличий в ДНК меньше, чем можно было бы думать. И человеческие гены, введенные в клетку червя, восстанавливают нормальные функции. То есть, если поврежденные гены человека перенести в геном червя, то наши гены восстанавливаются! Выходит, червячная ДНК их ремонтирует, принимая за собственные, испорченные…
В американском журнале Science появилась статья о ходе эксперимента с мухами-дрозофилами. Исследователи вывели дрозофил с мутацией в гене, отвечающем за ответ на реакцию окисления. Этот ген они назвали INDI (сокращение от «Я Еще Не Умер»). Мухи с мутацией прожили почти вдвое дольше обычных, кроме того (и это важно) они вели активный образ жизни, были здоровы и хорошо размножались.
Доктор Стивен Гельфанд считает, что этот ген с мутацией снижает усвоение организмом пищи, а снижая метаболизм, продлевает жизнь клеток. Может быть, то, что верно для мух, верно и для человека? Тогда жизнь людей также может быть продлена, если организм перестанет усваивать все, что в него впихивают. Для этого не нужно будет садиться на принудительную диету, а можно прибегнуть к лекарственному препарату, замедляющему метаболизм организма.
Само открытие произошло, можно сказать, случайно. Группа Гельфанда занималась встраиванием генетических фрагментов в ДНК мух, изучая возникающие нарушения в функциях некоторых генов. Для контроля у них имелись мухи с аналогичной встройкой, но в другом гене. По предположениям Гельфанда, контрольные мухи должны были жить меньше, но они отказывались умирать. Эксперимент не получался, результаты не соответствовали ожиданиям. Ученые вывели еще одну группу мух, встроив им другой имплантат. И снова оказалось, что эти мухи живут дольше положенного. Тогда-то и обратили внимание на ген, в который было произведено встраивание. И стали выяснять, какие функции ген контролирует. Ген заведовал синтезом протеина, входящего в состав мембран клеток. Снижение синтеза белка привело к снижению проницаемости мембран для питательных веществ.
Генетиков поразило даже не то, что продолжительность жизни мух выросла вдвое, а то, что этим процессом распоряжается один-единственный ген. Майкл Роуз из университета в Калифорнии говорит: «Вот уже целое столетие генетики экспериментируют с мутациями у дрозофил. Были известны мутации, вызывающие нарушения зрения или координации движений. Но продолжительность жизни удавалось повысить лишь посредством тяжелых жертв: либо заставляя мушек умирать с голода, либо лишая их возможности иметь потомство. Таковы, например, мушки, лишенные яичников, но живущие на пятьдесят процентов дольше обычных». Эксперимент Гельфанда не единственный, когда удалось продлить жизнь дрозофилам. Но в других случаях функции мутировавших генов не были выявлены. Так что это действительно шаг вперед. Шаг к бессмертию.
Что же нужно нам для того, чтобы стать бессмертными? Совсем немного: научить клетки не стареть, или регенерировать. Ведь основные проблемы у людей старшего возраста связаны не с возрастом как таковым, а с увяданием организма. Недаром столько статей посвящено «гену смерти», тому самому рубильнику, который запускает необратимые процессы распада и приводит к известному концу. Вот у камбалы, например, возраст не приводит к старению и гибели. Клетки камбалы остаются здоровыми и сильными на протяжении всей жизни. Болезни ее не донимают, и репродуктивной способности камбала до самой смерти не теряет.
Процессы старения, ведущие к смерти, связаны с тонкой биохимической регуляцией. Замечено, что если дрозофилам давать небольшие дозы антиоксидантов, они проживут почти вдвое больше. Если скармливать антиоксиданты крысам, то и крысы живут дольше. Недаром современная медицина так упорно пытается донести до масс, что каждому человеку необходимо уже с молодых лет принимать антиоксиданты. Думаю, рубильник включается тогда, когда информация ДНК перестает полностью считываться строящейся или работающей клеткой. Вместо того чтобы послать ремонтную бригаду и восстановить поврежденный участок, мозг активирует ген, занимающийся производством белка, который отвечает за проницаемость клеточных мембран. Большая проницаемость становится и благом, и огромным злом для клетки. При большей проницаемости до клетки доходит больше питания и кислорода. С одной стороны, это вроде бы и неплохо: клетка не испытывает голода. С другой стороны, перенасыщение клетки питанием (то есть топливом), особенно кислородом, приводит к бурным процессам окисления. А при окислении и происходят все повреждения клеток. Образованные при окислении свободные радикалы начинают рушить налаженную работу клетки, белки и нуклеиновые кислоты получают разрывы, перестают выводиться токсины, часть наиболее чувствительных клеток погибает, часть превращается в инвалидов. А мы, вздохнув, говорим удрученно: это старость.
В последней четверти прошедшего века было сделано одно важное открытие: биологи обнаружили на концах хромосом странные образования, напоминающие наконечники. Их назвали теломерами. Если теломеры портятся и исчезают, то концы хромосом соприкасаются и… Это похоже на выстрел в висок. Клетка гибнет. С возрастом длина «наконечников» уменьшается.
Кстати, именно из-за укороченных теломер и было столько шума вокруг овечки Долли. Клонированная овца «перенесла» в свои хромосомы ту длину теломер, которая была у овцы-матрицы. Именно этот факт заставляет многих ученых скептически относиться к возможностям клонирования: если старение у клонов будет происходить быстрее, то при календарном возрасте тридцать лет они будут глубокими стариками.
Теломеры – это предохранитель, защищающий два конца провода от соприкосновения. А всем известно, что бывает, если сгорает предохранитель и ток идет напрямую. Если сгорают наши хромосомные предохранители – сгораем и мы. Двадцать лет назад был открыт энзим теломераз, который способен поддерживать длину теломер в необходимых пределах. Тогда сразу стали искать способ увеличить длину теломер, а следовательно, и срок жизни человека. Однако десять лет назад было выяснено, что энзим запускается при образовании злокачественных опухолей. Именно он делает раковые клетки практически бессмертными. Так что пока мутации, заставляющие клетки не умирать, только затрудняют лечение рака.
Но что, если попробовать перенести механизм управления длиной теломер на «простую», то есть на здоровую клетку? Несколько лет назад американским генетикам удалось выделить ген теломераза. Они ввели ген в культуру клеток кожи и, как пишут в прессе, открыли для нас, людей, источник вечной молодости. Делимость клеток в экспериментальной коже увеличилась от пяти до девяти десятков раз. Это практически скорость деления клеток новорожденного. И это – без преувеличений – шанс продления жизни.
Установлено, что если кормить животных малокалорийной пищей, то они будут жить дольше, хотя при таком питании страдают некоторые функции организма – к примеру, детородная. Снижение калорийности на сорок процентов увеличивает срок жизни на тридцать процентов. Ученые уже получили карликовых мышек, которые плохо размножаются, зато живут лишнюю треть мышиной жизни. В США и Италии исследователи вывели самых обычных по виду мышей, у которых произведена точечная мутация гена, кодирующего белок, вызывающий реакции организма на процессы окисления. При воздействии ультрафиолета, радиации, перекиси водорода обычно окисляются липиды клеточных мембран, а это вызывает разрушение клеток. Аналогичный процесс происходит при старении. Так вот, у экспериментальных мышей ген, спускающий механизм ответа на окисление, не работает. Они гораздо лучше переносят окислительный стресс и живут на треть дольше обычных мышей.
Не только мыши имеют ген – «спусковой крючок». Он есть у всех живых существ – но только у му-тантных форм (а они пока выведены лишь у дрожжей, нематод, мушек-дрозофил).
Еще в 1991 году американский биолог Томас Джонсон заявил, что у червей существует ген, регулирующий длительность жизни. Новый ген Джонсон назвал Age 1 («Возраст 1»). Различными способами воздействуя на ген, биолог мог увеличить срок жизни червя. Вместо трех недель (нормальный жизненный цикл) нематода прожила более семи. Продолжением этих опытов стали исследования в Канаде: канадский червяк смог прожить в пять раз дольше нормального. Конечно, мы отличаемся от червя строением и размерами. У него, в отличие от людей, всего девятьсот пятьдесят девять клеток, а у нас их – миллиарды. Но, как ни странно, отличий в ДНК меньше, чем можно было бы думать. И человеческие гены, введенные в клетку червя, восстанавливают нормальные функции. То есть, если поврежденные гены человека перенести в геном червя, то наши гены восстанавливаются! Выходит, червячная ДНК их ремонтирует, принимая за собственные, испорченные…
В американском журнале Science появилась статья о ходе эксперимента с мухами-дрозофилами. Исследователи вывели дрозофил с мутацией в гене, отвечающем за ответ на реакцию окисления. Этот ген они назвали INDI (сокращение от «Я Еще Не Умер»). Мухи с мутацией прожили почти вдвое дольше обычных, кроме того (и это важно) они вели активный образ жизни, были здоровы и хорошо размножались.
Доктор Стивен Гельфанд считает, что этот ген с мутацией снижает усвоение организмом пищи, а снижая метаболизм, продлевает жизнь клеток. Может быть, то, что верно для мух, верно и для человека? Тогда жизнь людей также может быть продлена, если организм перестанет усваивать все, что в него впихивают. Для этого не нужно будет садиться на принудительную диету, а можно прибегнуть к лекарственному препарату, замедляющему метаболизм организма.
Само открытие произошло, можно сказать, случайно. Группа Гельфанда занималась встраиванием генетических фрагментов в ДНК мух, изучая возникающие нарушения в функциях некоторых генов. Для контроля у них имелись мухи с аналогичной встройкой, но в другом гене. По предположениям Гельфанда, контрольные мухи должны были жить меньше, но они отказывались умирать. Эксперимент не получался, результаты не соответствовали ожиданиям. Ученые вывели еще одну группу мух, встроив им другой имплантат. И снова оказалось, что эти мухи живут дольше положенного. Тогда-то и обратили внимание на ген, в который было произведено встраивание. И стали выяснять, какие функции ген контролирует. Ген заведовал синтезом протеина, входящего в состав мембран клеток. Снижение синтеза белка привело к снижению проницаемости мембран для питательных веществ.
Генетиков поразило даже не то, что продолжительность жизни мух выросла вдвое, а то, что этим процессом распоряжается один-единственный ген. Майкл Роуз из университета в Калифорнии говорит: «Вот уже целое столетие генетики экспериментируют с мутациями у дрозофил. Были известны мутации, вызывающие нарушения зрения или координации движений. Но продолжительность жизни удавалось повысить лишь посредством тяжелых жертв: либо заставляя мушек умирать с голода, либо лишая их возможности иметь потомство. Таковы, например, мушки, лишенные яичников, но живущие на пятьдесят процентов дольше обычных». Эксперимент Гельфанда не единственный, когда удалось продлить жизнь дрозофилам. Но в других случаях функции мутировавших генов не были выявлены. Так что это действительно шаг вперед. Шаг к бессмертию.
Что же нужно нам для того, чтобы стать бессмертными? Совсем немного: научить клетки не стареть, или регенерировать. Ведь основные проблемы у людей старшего возраста связаны не с возрастом как таковым, а с увяданием организма. Недаром столько статей посвящено «гену смерти», тому самому рубильнику, который запускает необратимые процессы распада и приводит к известному концу. Вот у камбалы, например, возраст не приводит к старению и гибели. Клетки камбалы остаются здоровыми и сильными на протяжении всей жизни. Болезни ее не донимают, и репродуктивной способности камбала до самой смерти не теряет.
Процессы старения, ведущие к смерти, связаны с тонкой биохимической регуляцией. Замечено, что если дрозофилам давать небольшие дозы антиоксидантов, они проживут почти вдвое больше. Если скармливать антиоксиданты крысам, то и крысы живут дольше. Недаром современная медицина так упорно пытается донести до масс, что каждому человеку необходимо уже с молодых лет принимать антиоксиданты. Думаю, рубильник включается тогда, когда информация ДНК перестает полностью считываться строящейся или работающей клеткой. Вместо того чтобы послать ремонтную бригаду и восстановить поврежденный участок, мозг активирует ген, занимающийся производством белка, который отвечает за проницаемость клеточных мембран. Большая проницаемость становится и благом, и огромным злом для клетки. При большей проницаемости до клетки доходит больше питания и кислорода. С одной стороны, это вроде бы и неплохо: клетка не испытывает голода. С другой стороны, перенасыщение клетки питанием (то есть топливом), особенно кислородом, приводит к бурным процессам окисления. А при окислении и происходят все повреждения клеток. Образованные при окислении свободные радикалы начинают рушить налаженную работу клетки, белки и нуклеиновые кислоты получают разрывы, перестают выводиться токсины, часть наиболее чувствительных клеток погибает, часть превращается в инвалидов. А мы, вздохнув, говорим удрученно: это старость.
В последней четверти прошедшего века было сделано одно важное открытие: биологи обнаружили на концах хромосом странные образования, напоминающие наконечники. Их назвали теломерами. Если теломеры портятся и исчезают, то концы хромосом соприкасаются и… Это похоже на выстрел в висок. Клетка гибнет. С возрастом длина «наконечников» уменьшается.
Кстати, именно из-за укороченных теломер и было столько шума вокруг овечки Долли. Клонированная овца «перенесла» в свои хромосомы ту длину теломер, которая была у овцы-матрицы. Именно этот факт заставляет многих ученых скептически относиться к возможностям клонирования: если старение у клонов будет происходить быстрее, то при календарном возрасте тридцать лет они будут глубокими стариками.
Теломеры – это предохранитель, защищающий два конца провода от соприкосновения. А всем известно, что бывает, если сгорает предохранитель и ток идет напрямую. Если сгорают наши хромосомные предохранители – сгораем и мы. Двадцать лет назад был открыт энзим теломераз, который способен поддерживать длину теломер в необходимых пределах. Тогда сразу стали искать способ увеличить длину теломер, а следовательно, и срок жизни человека. Однако десять лет назад было выяснено, что энзим запускается при образовании злокачественных опухолей. Именно он делает раковые клетки практически бессмертными. Так что пока мутации, заставляющие клетки не умирать, только затрудняют лечение рака.
Но что, если попробовать перенести механизм управления длиной теломер на «простую», то есть на здоровую клетку? Несколько лет назад американским генетикам удалось выделить ген теломераза. Они ввели ген в культуру клеток кожи и, как пишут в прессе, открыли для нас, людей, источник вечной молодости. Делимость клеток в экспериментальной коже увеличилась от пяти до девяти десятков раз. Это практически скорость деления клеток новорожденного. И это – без преувеличений – шанс продления жизни.
Бессмертный ген в бессмертной клетке
Увы, использовать это открытие для продления жизни можно пока лишь теоретически. Существуют два пути.
Первый путь – создание особого термического режима. Ген теломераз оптимально работает при температуре 33 °C. И если поддерживать именно такую (с колебаниями вверх плюс два градуса) температуру, то клетки будут контролироваться геном и делиться. Способности контроля у гена снижаются с повышением температуры, и при ее повышении до сорока градусов процесс останавливается. Но в живом организме невозможно выдерживать необходимую температуру. Правда, есть опыты по переходу на анаэробное дыхание, когда температура тела автоматически падает с 36,6 °C до 35 °C. Но это опасный путь, к тому же он требует особого режима дыхания. Собственно, на этом методе построен принцип лечения знаменитым прибором Фролова, и на нем же основана техника дыхания по Бутейко. При редком дыхании и понижении температуры сокращаются окислительные процессы в организме, вероятно, именно это и включает ген теломераз.
Второй путь технически сложнее, но гораздо перспективнее. Нужно всего лишь выделить ген теломераз, ввести его в человеческую клетку и заставить вырабатывать белок, который сделает возможным непрерывное деление клетки. Механизм известен, но применяется пока для получения биомассы. Так, например, можно выращивать «бессмертную» кожу или «бессмертное» мышечное волокно. Осуществляется этот процесс только в специальных установках, в громадных баках, к которым подведены трубы с питательными растворами.
С человеком сложнее, да и на людях никто еще трансгенез «бессмертия» не пробовал. Даже опыты на животных – только в теории. Подсаживали пока другие гены – например, ген роста, благодаря которому животные быстрее растут, или человеческие гены для выработки трудносинтезируемых белков.
Но так или иначе, все подступы к решению самой заветной мечты человечества уже открыты.
Можно взять клетки из ткани животного, снабдить их геном теломераз, полученный генетический материал запустить в оплодотворенные яйцеклетки, вырастить в искусственных условиях до определенной стадии и затем приживить эмбрион в матку суррогатной матери. Потом, тоже на определенной стадии развития эмбриона, взять клетки из нужных органов и включить механизм репликации. А можно, не прибегая к таким сложностям, провести коррекцию ДНК и «собрать» из лишенной ядра яйцеклетки и соматической клетки с геном теломераз химерное животное, исправленного клона. Затем поместить эмбрион на начальной стадии деления в матку суррогатной матери и дождаться рождения потомства. В теории, потомство будет бессмертным. Российские ученые разработали иной подход: они предлагают ввести в сперматозоиды ДНК с геном теломераз и затем искусственно осеменить самку. Эта технология работает для получения детенышей с «заданными параметрами», должна она работать и в этом случае. Есть одна небольшая трудность: прогнозировать, каково будет потомство с геном теломераз, никто не может.
Первый путь – создание особого термического режима. Ген теломераз оптимально работает при температуре 33 °C. И если поддерживать именно такую (с колебаниями вверх плюс два градуса) температуру, то клетки будут контролироваться геном и делиться. Способности контроля у гена снижаются с повышением температуры, и при ее повышении до сорока градусов процесс останавливается. Но в живом организме невозможно выдерживать необходимую температуру. Правда, есть опыты по переходу на анаэробное дыхание, когда температура тела автоматически падает с 36,6 °C до 35 °C. Но это опасный путь, к тому же он требует особого режима дыхания. Собственно, на этом методе построен принцип лечения знаменитым прибором Фролова, и на нем же основана техника дыхания по Бутейко. При редком дыхании и понижении температуры сокращаются окислительные процессы в организме, вероятно, именно это и включает ген теломераз.
Второй путь технически сложнее, но гораздо перспективнее. Нужно всего лишь выделить ген теломераз, ввести его в человеческую клетку и заставить вырабатывать белок, который сделает возможным непрерывное деление клетки. Механизм известен, но применяется пока для получения биомассы. Так, например, можно выращивать «бессмертную» кожу или «бессмертное» мышечное волокно. Осуществляется этот процесс только в специальных установках, в громадных баках, к которым подведены трубы с питательными растворами.
С человеком сложнее, да и на людях никто еще трансгенез «бессмертия» не пробовал. Даже опыты на животных – только в теории. Подсаживали пока другие гены – например, ген роста, благодаря которому животные быстрее растут, или человеческие гены для выработки трудносинтезируемых белков.
Но так или иначе, все подступы к решению самой заветной мечты человечества уже открыты.
Можно взять клетки из ткани животного, снабдить их геном теломераз, полученный генетический материал запустить в оплодотворенные яйцеклетки, вырастить в искусственных условиях до определенной стадии и затем приживить эмбрион в матку суррогатной матери. Потом, тоже на определенной стадии развития эмбриона, взять клетки из нужных органов и включить механизм репликации. А можно, не прибегая к таким сложностям, провести коррекцию ДНК и «собрать» из лишенной ядра яйцеклетки и соматической клетки с геном теломераз химерное животное, исправленного клона. Затем поместить эмбрион на начальной стадии деления в матку суррогатной матери и дождаться рождения потомства. В теории, потомство будет бессмертным. Российские ученые разработали иной подход: они предлагают ввести в сперматозоиды ДНК с геном теломераз и затем искусственно осеменить самку. Эта технология работает для получения детенышей с «заданными параметрами», должна она работать и в этом случае. Есть одна небольшая трудность: прогнозировать, каково будет потомство с геном теломераз, никто не может.
Хорошо ли быть бессмертными?
А что бы вы стали делать со своим бессмертием? Представьте на минуту, что срок вашей жизни безграничен. Теперь можно не думать, что прийдет день, когда клетки перестанут правильно работать и наступит естественный конец всего вашего существования. Теперь вы вечны. Вы вечно молоды, вечно сильны, и нет ограничителя – времени, которое подгоняет и заставляет вас действовать. Что делать с этим неожиданно свалившимся на вас благом? И благо ли – вечная жизнь? Люди целую вечность мечтали об этом даре, но лишь единицы могут с уверенностью сказать, что знают, на что его употребить! Вот ведь в чем проблема!
Для многих бессмертие – не дар, не благо, а мучение. Представьте только, что вы простой клерк и живете «по расписанию». У вас нет своих радостей, все ваше время и мысли отданы работе. Каждый день вы встаете в семь утра, чистите зубы, умываетесь и отправляетесь на службу. Там вы автоматически выполняете стандартные операции. Вечером возвращаетесь домой, смотрите телевизор и ложитесь спать. Утром повторяется то же самое, что и вчера, позавчера, десять лет назад. Естественно, вам невероятно скучно наедине с собой. Естественно, лишние пятьсот лет жизни для вас – кошмар. Это тот самый ад, которым нас пугает христианство.
И другой вариант. Вы – человек мыслящий и испытываете глубокое удовольствие от самого процесса жизни. Вы любите смотреть на этот мир, наслаждаетесь каждой его краской и каждым его звуком, вы все глубже постигаете его красоту и все больше узнаете самого себя. Тогда долгая (пусть не вечная) жизнь – благо. Но людей, которые способны жить, радуясь каждому своему мгновению, не так уж много.
Вот почему я и говорю: бессмертия захотят немногие. Большинство предпочтут все же «жизнь по расписанию», с назначенным сроком пребывания на земле. И вовсе не потому, что людям не хочется жить. Им просто непонятно, что делать с вечностью. Когда ты уверен, что родился двадцать лет назад и умрешь где-нибудь через семьдесят, ты планируешь свое будущее. Ты знаешь, что должен начать жизнь учеником и завершить ее седым патриархом, изведавшим все беды и радости. Но как только срок становится растянутым до бесконечности, людей охватывает ужас. Я проживу сто лет, и еще сто, и еще много раз по сто… А зачем?
Может быть, гуманная природа специально дала нам ген, заведующий длиной жизни? Может быть, ученые не правы, что ищут средство для ее бесконечного продления?
Для многих бессмертие – не дар, не благо, а мучение. Представьте только, что вы простой клерк и живете «по расписанию». У вас нет своих радостей, все ваше время и мысли отданы работе. Каждый день вы встаете в семь утра, чистите зубы, умываетесь и отправляетесь на службу. Там вы автоматически выполняете стандартные операции. Вечером возвращаетесь домой, смотрите телевизор и ложитесь спать. Утром повторяется то же самое, что и вчера, позавчера, десять лет назад. Естественно, вам невероятно скучно наедине с собой. Естественно, лишние пятьсот лет жизни для вас – кошмар. Это тот самый ад, которым нас пугает христианство.
И другой вариант. Вы – человек мыслящий и испытываете глубокое удовольствие от самого процесса жизни. Вы любите смотреть на этот мир, наслаждаетесь каждой его краской и каждым его звуком, вы все глубже постигаете его красоту и все больше узнаете самого себя. Тогда долгая (пусть не вечная) жизнь – благо. Но людей, которые способны жить, радуясь каждому своему мгновению, не так уж много.
Вот почему я и говорю: бессмертия захотят немногие. Большинство предпочтут все же «жизнь по расписанию», с назначенным сроком пребывания на земле. И вовсе не потому, что людям не хочется жить. Им просто непонятно, что делать с вечностью. Когда ты уверен, что родился двадцать лет назад и умрешь где-нибудь через семьдесят, ты планируешь свое будущее. Ты знаешь, что должен начать жизнь учеником и завершить ее седым патриархом, изведавшим все беды и радости. Но как только срок становится растянутым до бесконечности, людей охватывает ужас. Я проживу сто лет, и еще сто, и еще много раз по сто… А зачем?
Может быть, гуманная природа специально дала нам ген, заведующий длиной жизни? Может быть, ученые не правы, что ищут средство для ее бесконечного продления?
На двух чашах весов
Вечная жизнь – это смерть, растянутая на века? Почему в ходе эволюции механизм включения рубильника работает без сбоев? Почему в древних книгах записано о человеке: «И будет отмерен его срок на земле»? Тут мы подходим к сложной и не имеющей доказательств теории. По ней получается, что весь комплекс генов рассчитан на постоянное обновление. Если обновления не происходит, гены не могут передаваться, смешиваться, создавать благоприятные мутации. Они оказываются «напрасным материалом эволюции», ведь при бесконечном увеличении срока жизни человека не будет бесконечного увеличения потомства. Даже при сохранении детородных функций трудно представить, чтобы после какого-то временного рубежа у людей возникало желание иметь новых детей. Эта психологическая установка будет работать после прохождения определенного временного промежутка.