Что может биотехнология? - Дмитрий Складнев

Сейчас уже не перечесть всех биотехнологических продуктов, которые появились на американском рынке. Это инсулин и интерферон, интерлейкины и опухоленекротизирующий фактор, с помощью которых пытаются лечить рак, активатор тканевого-плазминогена, хорошо помогающий при инфарктах. Достаточно сказать, что в настоящее время картировано более шестисот генов, то есть точно определено их положение в хромосомах. Это все впечатляющие успехи, рассказ о которых занял бы очень много места, тем более что каждый успех достигался в поисках, очень похожих на детективные истории.

Успешное выделение и «прочтение». генов, получение биотехнологическим способом кодируемых им белков, картирование генов привело в конечном итоге к рождению одного из грандиознейших проектов конца X в. «Геном человека»! Для этой цели была создана специальная Организация по расшифровке человеческого генома, английская аббревиатура названия которой пишется и звучит как имя знаменитого французского писателя — ГЮГО.

Планы по разработке проекта впервые появились в 1986 г., когда в калифорнийском городе Санта-Фе в марте прошла первая конференция, посвященная этому вопросу. Конференция проводилась под эгидой Министерства энергетики США. Его отдел по исследованиям окружающей среды желает иметь точную оценку влияния радиации на геном человека. Кроме того — так уж исторически сложилось, — вся генетическая информация хранится в больших компьютерах министерской лаборатории в Лос-Аламосе, где делали в свое время первую атомную бомбу, а сейчас ведутся работы по СОИ и созданию рентгеновского лазера. Без больших же компьютеров в чтении генома человека не обойтись, поскольку информация в этой области накапливается лавинообразно.

Достаточно сказать, что на конец 1989 г. «прочитано» более 30 миллионов нуклеотидов, или «букв» генетических текстов. Расшифрована также последовательность примерно полутысячи генов, кодирующих конкретные белки, некоторые из которых уже производятся биотехнологически и продаются в аптеках. 30 миллионов, конечно, очень мало по сравнению с тремя миллиардами букв, содержащихся в нашем полном «тексте». Вообразить себе подобное число просто невозможно, поэтому необходим какой-то простой и понятный пример.

На странице тома Большой Советской Энциклопедии умещается 10 тыс. знаков. Каждый том объемом в семьсот страниц несет, таким образом, около 10 миллионов знаков. Следовательно, три миллиарда — это триста энциклопедических томов! Трудно вообразить себе трехсоттомную энциклопедию?

ДНК содержатся в 46 хромосомах человека. Молекулу ДНК необходимо «распутать», вытянуть в прямую линию, длина которой достигнет полутора-двух метров, и «прочитать». Каждый год ученые прочитывают около миллиона букв. Это, конечно же, очень мало. Если мы и дальше будем двигаться с такой же скоростью, то осуществление проекта может занять не менее тысячи лет! Вот почему Министерство энергетики США предложило свою помощь в виде ресурсов и мощных компьютеров

Предполагаемая стоимость проекта оценивалась в миллиард долларов, необходимых для оплаты материальных затрат, человеческого труда и машинного времени. На начальном этапе осуществления проекта необходимо было разработать качественно новые и более быстрые методы «чтения» последовательностей ДНК и создание компьютеров-автоматов для этой работы. К тому времени было объявлено о создании первого «секвенатора», который в автоматическом режиме прочитывает десять тысяч «букв» в день (последовательность букв ДНК называется по-английски «секвенция», отсюда и название секвенатора).

Кроме того, необходимо было разработать методы быстрого нахождения прочитанных последовательностей и сравнения их с уже известными. Задача не из легких, ее можно сравнить с быстрым нахождением поэтической строчки, пришедшей вам на память, в большой книге стихов, когда вы не знаете из какого она стихотворения и на какой странице оно напечатано. Но это хорошо, если вы знаете у какого поэта искать строку: «Я помню чудное мгновенье». Ну а как найти, например, кому принадлежит такая строка: «Вначале было только слово, потом в него вселился бес».

Вот тут-то и нужен компьютер, который быстро пропустит в своей памяти все написанное поэтами всех времен и народов и в конечном итоге выдаст вам ответ: «Это строчка из безымянного стихотворения московской поэтессы Н. Кондаковой», опубликованного в сборнике ее стихов, который вышел в свет в Москве в 198. г. в издательстве таком-то.

Министерство энергетики выделило первые одиннадцать миллионов долларов на осуществление проекта. Один из первых руководителей проекта, Де Лири заметил по этому поводу, что «это решение придало проекту мощный стимул, импульс, после чего проект начнет двигаться сам собой».

Однако с желанием Министерства возглавить проект не согласились многие его конкуренты, в частности Национальный институт здравоохранения (НИЗ). Бывший в то время директором НИЗ Дж. Уингаарден заявил в связи с этим: «Министерство слишком много на себя берет. Компьютеры и деньги еще далеко не все, что необходимо для осуществления такого гигантского научного проекта, каковым является проект „Геном человека“. Вряд ли ему удастся подчинить себе ученых как внутри страны, так и за ее пределами, например Лабораторию молекулярной биологии в Кембридже. Мы в НИЗ выделили на проект триста миллионов долларов, часть которых уже идет на секвенирование и картирование генов человека».

Сказали свое слово и противники проекта вообще, которые считают, что чтение генома можно сравнить с чтением той же энциклопедии. Прочитавший ее еще не является образованным человеком, способным генерировать новое. Это скорее занятие для идиотов. Умный человек обращается к энциклопедиям и словарям только в случае необходимости срочно ознакомиться с очередным современным заблуждением по данному вопросу. То же и с человеческими генами. Так уж они у нас устроены, что большая часть гена не несет никакой значимой для синтеза белка информации. Так зачем же тратить силы и огромные деньги на подобное секвенирование?

Среди залпов конкурентной борьбы и неудовлетворенных научных амбиций свое веское слово сказал и У. Гилберт, который объявил о создании собственной частной фирмы «Джином корпорейшн» («Корпорация геном»), целью которой будет разработка хромосомной карты человека, которую у него сможет купить каждый. Причем не так уж и дорого, поскольку он считает, что проект можно осуществить не за три миллиарда долларов, а всего за сто миллионов <три миллиарда — это последняя оценка стоимости проекта). А Дж. Уотсон, отвечая противникам проекта, сказал: «Знание всегда приносит пользу; если бы не ДНК, раскрытие тайны вируса СПИДа растянулось бы на многие десятилетия. Вместо этого вся работа была завершена всего за два года!»

В конце сентября 1988 г. было объявлено, что во главе ГЮГО НИЗ поставила Дж. Уотсона. Журнал «Тайм», поместивший по этому поводу большое сообщение, назвал Уотсона «звездой новой драмы в биологии — драмы „охоты“ за генами». 60-летний Уотсон сказал корреспонденту журнала:

«Это захватывающая перспектива. Тридцать лет назад мы не могли и мечтать о знании структуры генома мельчайшего вируса. Сегодня мы расшифровали весь геном вируса СПИДа длиной около десяти тысяч нуклеотидов, практически прочли геном кишечной палочки в 4,5 миллиона букв, а теперь отважились подняться на ступеньку генома человека размером 3,5 миллиарда. Точное знание детальнейшей структуры генома человека — это восхитительно!»

Дж. Балтимор, выступающий ранее с критикой проекта, теперь тоже стал на его сторону: «Назначение Уотсона сняло последние страхи. Я убежден, что Уотсон с его огромным политическим опытом в области науки и в качестве ведущей силы ГЮГО сумеет выдержать тот необходимый баланс между наукой и технологией, который так нужен для успешного осуществления проекта».

Уотсон с самого начала выступал за международное сотрудничество в этой области. Летом 1989 г. к проекту подключилась Академия наук СССР, которая выделила на эти цели 40 миллионов рублей. Подумывают о подключении к проекту в Японии, например А. Вада из Токийского университета. Его мечтой было создание автомата, который бы читал по миллиону букв каждый день! Для создания подобного автомата он подключил такие всемирно известные фирмы, как «Сейко», «Фуджи», «Мицуи» и «Хитачи». К сожалению, подобный автомат пока так и остался мечтой. Это во многом охладило былой энтузиазм. Так, член Совета по науке и технике при японском премьер-министре М. Окамото сказал, что «это очень важно, но мы в Японии пока еще не решили, для чего это все нужно». С ним согласился К. Мацубара, директор Института молекулярной биологии Осакского университета: «Да, ГЮГО вызывает аллергию среди японских биологов, которые выступают против больших проектов, считая, что молодежь станет придатками компьютеризованных секвенаторов. Но я со своей стороны глубоко уверен, что ГЮГО познакомит наших специалистов с новой биологией, биологией XXI века. Вот почему нам так необходимо включиться в осуществление проекта!».