Конструирование новой жизни. Статья. Шпигель

[Перекати-поле Профиль]

КОНСТРУИРОВАНИЕ НОВОЙ ЖИЗНИ

ЙОРГ БЛЕХ

Исследователи начали соединять микробы по принципу детского конструктора: полученные искусственные организмы смогут вырабатывать сырьевые продукты, уничтожать ядовитые вещества, находящиеся в окружающей среде, и побеждать болезни, такие как рак. В итоге могут возникнуть дизайнерские создания, работающие, как машины.

   Жидкость в колбе пахнет фекалиями. 20-летняя студентка Кейт Бродбент морщит нос: «В бульоне живут кишечные бактерии, вырабатывающие летучие продукты расщепления».


   Целые поколения нобелевских лауреатов вынуждены были мириться с тем, что Escherichia coli, один из базовых организмов биологии, невыносимо воняет. Но Кейт Бродбент смиряться не хочет. «Было бы круто изготовить для исследования штаммы бактерий, благоухающие, как духи», — говорит она и тут же берется за дело вместе с четырьмя студентами Массачусетского технологического института в Кембридже (MIT). Они с увлечением конструируют кишечные бактерии, пахнущие то бананом, то тмином.


   Джастин Чу тоже занята изменением клеток по своему вкусу. 16-летнюю школьницу в Принстонский университет штата Нью-Джерси привозит отец. Тут она и возится целый день с вирусами, генами и тиглями с культурами микроорганизмов. До конца летних каникул Джастин и еще 11 принстонских экспериментаторов вознамерились вывести новый сорт эмбриональных стволовых клеток: сначала нужно, чтобы клетки засветились зеленым цветом и начали размножаться. Когда будет достигнута определенная концентрация, они должны, как по секретному сигналу, превратиться в мышечные клетки и засветиться красным цветом.


   Лабораторные смельчаки стоят на пороге биологии синтеза: организмы можно будет составлять из элементов по принципу детского конструктора и таким образом конструировать новую жизнь. Полученные биоконструкторы должны помочь людям производить сырье, уничтожать определенные виды отходов и побеждать болезни — и СПИД, и рак, и малярию.


   Как миниатюризация транзисторов привела к революции в информационной технике, так и создание все более крупных молекул ДНК должно осуществить переворот в биотехнике. Все больше инженеров, химиков, специалистов по информатике и биологов классического профиля считают, что можно конструировать принципиально новый наследственный материал вирусов, бактерий и клеток млекопитающих.


   «Мы находимся в начальной фазе новой революции», — утверждает 58-летний сотрудник MIT Рэнди Ретберг. Еще будучи молодым компьютерным инженером, он участвовал в разработке Интернета и служил в таких фирмах, как Apple и Sun. Пять лет назад Ретберг решил, что пришло время кончать с компьютерной карьерой, чтобы не опоздать на следующий «большой заезд». Он перешел в MIT и стал помогать в создании центра биологии синтеза.

   Вместе с двумя коллегами Ретберг организовал конкурс «на лучшую генетическую машину», в котором участвуют Кейт и Джастин. В соревнование включились 38 команд, работающих в разных странах. Задача — создать как можно более интересные искусственные клетки. Самые удачные «произведения» в начале ноября будут отмечены призами MIT на университетском празднике.


   Всего в трех километрах отсюда, на другом берегу Чарльз-ривер, новой дисциплиной занялись исследователи из бостонской Harvard Medical School. «Используя ДНК, мы как бы пишем инструкцию, — рассказывает Джордж Черч в своем офисе, расположенном в отделе генетики, — и таким образом программируем клетку, как компьютер».


   Международную известность 51-летний Черч приобрел благодаря тому, что разработал новые методы создания молекул ДНК. Используя ноу-хау, он сам и несколько его калифорнийских коллег принялись «обучать» бактерии новым основам существования. Мельчайшие живые существа раньше или позже должны быть включены в систему циркуляции крови человека, не вызывая отторжения иммунной системой. Их задача — находить раковые клетки и целенаправленно уничтожать их путем выделения клеточных ядов. Джордж Черч утверждает, что первые опыты на животных дали многообещающий результат.


   По мере того как делает успехи конструирование таких микробов, возрастает тревога, что искусственно созданные существа могут выйти из-под контроля.


   «Нечто, что способно само размножаться, — размышляет Джордж Черч, — может оказаться страшнее ядерной катастрофы, потому что оно сможет распространиться по всей земле».


   Такие же опасения возникли тогда, когда исследователям более 30 лет назад впервые удалось изменить микробы методами генной инженерии. На конференции в калифорнийском городке Асимолар в феврале 1975 года 140 экспертов договорились о нормах безопасности, чтобы предотвратить бесконтрольное распространение генетически модифицированных организмов. На самом деле генной катастрофы до сих пор не произошло.


   Случилось обратное: большие ожидания, которые связывали с генной инженерией, во многих отношениях не оправдались. Правда, биотехнические фирмы, такие как калифорнийские Genentech и Amgen, добились колоссальных успехов, но в общем отрасль с момента ее возникновения в 70-е годы выбросила на ветер примерно $100 млрд., выпустив на рынок относительно небольшое количество продуктов.


   И по сей день генная инженерия остается скорее тонкой ручной работой, нежели зрелой промышленной технологией, считает Дрю Энди, сотрудник MIT. Этот 35-летний профессор, по образованию инженер, полон решимости те принципы, которые он выучил в университете, перенести и на биоинженерию. Ведь странно, что именно в этой отрасли до сих пор не удалось договориться о единых стандартах и инструментах: «Чему же удивляться, что при любом эксперименте половина времени уходит на то, чтобы получить необходимые звенья ДНК», — возмущается Дрю Энди.


   Если бы все происходило так, как хочет Дрю Энди, исследователи в скором времени смогли бы получать нужные для конструирования элементы в MIT. В сером морозильнике в небольших пластиковых пробирках хранится свыше 800 различных «стандартизированных биологических строительных элементов». Все эти элементы представляют собой молекулы ДНК и, будучи вмонтированы в клетку, вызывают в ней точно предписанные процессы: например, чтобы в определенный момент началось производство конкретного белка. В конце мая эти «элементы конструктора» были разосланы по почте отдельным группам ученых, которые тут же принялись наперегонки вносить свой вклад в создание синтетической биологии.


   Технический прогресс ускоряет ее развитие. Производить наследственный материал ДНК становится все быстрее и дешевле. «Когда я был еще студентом, расширение молекулы на один элемент стоило $600», — рассказывает Джордж Черч. А теперь это обходится в 30 центов.


   Если техника и дальше будет развиваться так стремительно, скоро вовсе не будет нужды держать молекулы ДНК в глубокой заморозке, как особо ценный товар, их просто смогут синтезировать по мере необходимости. Более того, ничто не помешает выдумать и такие молекулы ДНК, которые в природе не встречаются. Их можно будет заказать и даже протестировать в лаборатории.


   Возможности биологического синтеза уже сегодня распознал основатель Microsoft Билл Гейтс. Через свой фонд он выделил грант в размере $42,6 млн. для исследований инженеру-химику Джею Кислингу, работающему в Калифорнийском университете в Беркли. Задание — создать средство против малярии. Оно называется «артемизинин» и производится из произрастающей в Азии однолетней полыни. До конца 2009 года Кислинг надеется сдать в эксплуатацию свою «живую фабрику» по производству медикамента.


   В конце концов могут возникнуть даже образования, не подпадающие ни под одну из традиционных классификаций. Дрю Энди из MIT положил начало этому движению, создав бактериофаги под титром Т7. Он перестроил наследственный материал частиц и удалил все звенья ДНК, которые оказались лишними для его целей. Свое изобретение Энди назвал Т7.1.


   Джордж Черч тоже считает, что клетки нужно освободить от всего лишнего, чтобы они были, как машины, надежными и не более сложными, чем необходимо. «Надо избавиться от всех лишних проводочков, — говорит он, — из-за которых в наших системах случаются короткие замыкания».


   Эту работу уже начали в Висконсине, где исследователи создали кишечные бактерии, у которых отсечено 15% генома. Однако и они — с их 3700 генами — все еще остаются сложными созданиями.


   Способность творить жизнь из безжизненной материи издревле увлекает человека. До сих пор она казалась прерогативой богов. Большинство экспертов считают, что так пока и останется. «Мы ведь просто не знаем, — объясняет Рон Вайс из Принстонского университета, — каким образом свойства жизни перенести на «неживой» материал».


   Биологам это безразлично: перекраивая бактерию, они оставляют ее живой на период работ по перестройке — как если бы замена некоторых деталей машины осуществлялась при работающем двигателе. Тот организм, который при этом получается, можно называть или не называть искусственным — главное, что свойства у него совершенно новые.


   Именно это и вызывает страх перед такими существами. Они могут просочиться в окружающий мир и начать там собственную жизнь — мутируя, превращаться в возбудителей болезней, и контролировать их окажется практически невозможно. Для террористов стало бы большим искушением воспользоваться изобретениями из арсенала биосинтеза и создать микробов-монстров. Насколько реальна такая опасность, исследователи из США продемонстрировали уже четыре года назад. Они «смонтировали» наследственный материал вируса полиомиелита. Все звенья и химикаты им удалось найти в Интернете и у разных фирм.


   Поэтому генетик Черч требует, чтобы была создана международная система наблюдения. Все устройства и приспособления, а также специальные химикаты, необходимые для изготовления молекул ДНК, должны продаваться только людям, обладающим соответствующей лицензией. Вопрос в том, насколько реальны такие требования. «Того, кто задумал теракт, какие-то там предписания не остановят», — считает принстонский исследователь Вайс. Он и многие его коллеги опасаются, что биология синтеза может оказаться связанной по рукам и ногам излишними нормами безопасности еще до того, как она по-настоящему войдет в силу.


   Именно поэтому доверие общественности поручено завоевывать молодым кадрам. Правда, Кейт, Джастин и другие участники конкурса биоконструкторов могут сами выбирать, что за создания выйдут из их рук. Но есть одно условие: боевые микробы, готовые воевать друг с другом, запрещены.

[Mike_B Профиль]

Дойдёт ли наука до того, чтобы создавать из неживой природы, ака атомы и молекулы, человеческие организмы?

Хотя бы можно было бы создать бластулу человеческого зародыша, а дальше внедрить ее в соответствующие условия для развития.

В таком случае может получиться искусственный человек. Конечно об этом еще очень рано говорить, да и непонятно, возможно ли это, но сама мысль о синтезе человека любопытна