Микрокосм. E. coli и новая наука о жизни - Карл Циммер

Критики же видели в генной инженерии не чудо, а лишь иллюзию простого решения. В 1977 г. Национальная академия наук США организовала публичный форум по рискам и преимуществам новой технологии. Протестующие устраивали пикеты, пытаясь остановить мероприятие, и называли генных инженеров нацистами. Среди этого хаоса вице — президент по исследованиям компании Eli Lilly Ирвинг Джонсон рассказал о том, как можно использовать генную инженерию в лечении диабета. Eli Lilly, крупнейший в США производитель инсулина, получала этот гормон из поджелудочной железы свиней. При падении уровня потребления свинины или заметном увеличении числа диабетиков, сказал Джонсон, этого источника, возможно, окажется недостаточно. Создание методами генной инженерии бактерии, способной производить человеческий инсулин, может обеспечить его неограниченное и дешевое производство. «Это настоящая “наука для народа”», — сказал Джонсон.

Рут Хаббард, биолог из Гарварда и ведущий критик генной инженерии, выступила с опровержением этой радужной картины. Она указала на то, что инсулин не предотвращает диабет и даже не лечит его. Он всего лишь нейтрализует некоторые симптомы болезни. «Прежде чем хвататься за технические фокусы и пытаться лечить с их помощью сложные болезни, — предостерегла она, — мы должны сначала понять, что вызывает эти болезни, как работает терапия, о которой нам прожужжали все уши; мы должны знать, какая доля больных действительно в ней нуждается… Но что нам сейчас совершенно точно не нужно, так это новая потенциально опасная технология производства инсулина, которая принесет выгоду только тем, кто его производит».

Мало того что генная инженерия отвлекает общество от реальных способов решения проблемы, предупреждали критики, она может поставить под угрозу само существование нашего мира. Особенно рискованной ее делает то, что технология эта полностью зависит от E. coli. «С точки зрения общественного здоровья, — заявил Кавальери, — эта бактерия представляет собой наихудший возможный вариант. Это обычный обитатель человеческого пищеварительного тракта, легко проникающий в организм через рот или нос. Оказавшись внутри, он способен размножаться и может остаться там навсегда. Таким образом, любая лаборатория, работающая с рекомбинантными штаммами E. coli, битком набита потенциальными носителями, способными при случае разнести опасный штамм по всему миру».

Даже если ученые будут использовать для генной инженерии только ослабленный штамм E. coli, эти микробы смогут прожить вне лаборатории достаточно долго, чтобы передать свои измененные гены более выносливым штаммам. Критики предсказывали эпидемии рака, вызванные небрежно вылитым в раковину раствором, содержащим клетки E. coli. Бактерия, производящая инсулин, может выработать такое его количество в организме человека, что тот от инсулинового шока впадет в кому Генетически измененные организмы могут вызвать катастрофы посерьезнее, чем токсичные вещества, просто потому, что они живые и обладают репродуктивными способностями. Видный биолог из Колумбийского университета Эрвин Чаргафф назвал генную инженерию «необратимым вмешательством в биосферу».

«Этот мир дан нам взаймы, — предупреждал Чаргафф. — Мы приходим и уходим; через какое‑то время мы оставляем землю, и воздух, и воду другим — тем, кто приходит после нас. Мое поколение или, может быть, предыдущее первым под руководством точных наук вступило в разрушительную колониальную войну с природой. Будущее проклянет нас за это».

Такие атаки буквально ошеломили сторонников генной инженерии. Как заявил в 1979 г. Берг, дебаты об этом новом направлении в науке стали «кошмарными и провальными». Стэнли Коэн назвал их «рассадником бесчисленных публицистов».

Джеймс Уотсон, как обычно, был откровеннее всех: «Мы были ослами, — сказал он, вспоминая о собственной поддержке моратория 1974 г. — Я сожалею об этом решении и осознанно стыжусь его». Из‑за того давнего решения общественность отвлеклась от реальных угроз на иллюзию апокалипсиса.

«Я боюсь, что, пугая народ и себя опасностями, по поводу которых у нас не было причин тревожиться, мы уподобились двум моим маленьким сыновьям, — писал он. — Они обожают говорить о чудовищах, потому что уверены в том, что в реальной жизни никогда ни одного чудовища не встретят».

E. coli incorporated

Герберт Бойер — тот самый ученый, чьи работы послужили поводом к дискуссии о генной инженерии, — в спорах не участвовал. У него были другие дела. Он искал компании и инвесторов, которые придумали бы способ сделать на его рестрикционных ферментах деньги. В 1976 г. он вступил в партнерство с молодым предпринимателем Робертом Свонсоном. Сложившись по $500 каждый, они основали компанию под названием Genentech (сокращение от genetic engineering technology). Бойеру пришлось занять деньги, чтобы внести свою долю.

Бойер и Свонсон решили продавать ценные химические вещества, производимые полученными с помощью методов генной инженерии штаммами E. coli. В качестве первой цели они выбрали человеческий инсулин — в основном по тем же причинам, о которых говорил Ирвинг Джонсон на форуме Национальной академии наук. Бойер обратился за помощью к Артуру Риггсу и Кэйити Итакуре из больницы «Город Надежды» в Дуарте (штат Калифорния). Риггс и Итакура одними из первых научились конструировать гены. Когда Бойер начал с ними сотрудничать, они занимались созданием своего первого человеческого гена, отвечающего за синтез гормона соматостатина[26]. Работая с Genentech, Риггс и Итакура придумали способ добавить к искусственному гену «липкие» концы и вставить его в плазмиду. Они ввели эту плазмиду в клетку E. coli, и бактерия начала выделять соматостатин. Так в молодой науке был достигнут очередной рубеж. В 1973 г. Бойер, Коэн и Морроу сумели вставить в геном E. coli фрагмент гена животного. Четыре года спустя у Genentech уже была E. coli, способная производить человеческий белок.

Но ученые не собирались почивать на лаврах. Опубликовав в 1977 г. предварительные результаты экспериментов, они обратились к инсулину. Бойер знал, что начинается гонка и следует спешить. Уолтер Гилберт, блестящий молекулярный биолог из Гарварда, тоже работал над получением инсулина. Но у Бойера перед Гилбертом было принципиальное преимущество: он работал с искусственной молекулой ДНК. Гилберт же пытался выделить гены, отвечающие за производство инсулина, из живых клеток, так что его исследования подпадали под жесткие правительственные ограничения. Его команда вынуждена была принимать чрезвычайные меры предосторожности, чтобы только иметь возможность продолжать эксперименты; они даже летали в Англию, чтобы работать в лаборатории, где создавалось биологическое оружие.

У Бойера дело продвигалась быстрее, потому что его ДНК не была «природной». Вместо того чтобы, подобно Гилберту, выделять ДНК из живых клеток, Риггс и Итакура начали с другого конца — они двигались от структуры белка инсулина к соответствующей последовательности нуклеотидов. В итоге Бойер, не связанный никакими ограничениями, выиграл гонку, б сентября 1978 г. фирма Genentech официально объявила, что ее ученым удалось получить от E. coli 20 миллиардных долей грамма человеческого инсулина.

Еще два года исследователи Genentech работали над увеличением производительности. Они внесли такие изменения в геном E. coli, что бактерия стала сама выводить произведенный инсулин наружу сквозь мембрану, и тем самым серьезно облегчили процесс сбора продукта. В 1980 г. Genentech была готова передать технологию производства инсулина компании Eli Lilly. В следующем году фармацевтический гигант построил у себя специальные баки емкостью по 40 000 л и начал разводить в них E. coli. Genentech акционировался, и бойеровы $500 превратились в $66 млн.

С началом шумихи вокруг Genentech споры о допустимости работы с E. coli затихли сами собой. Конгресс, отчасти благодаря яростному лоббированию со стороны ученых, так и не принял никакого закона о генной инженерии. Национальный институт здоровья ослабил свои ограничения. Ученым, работающим с E. coli, уже не надо было наряжаться в специальные скафандры. Корпорации расхватывали специалистов по работе с E. coli, как горячие пирожки. Все 14 ученых, подписавших в свое время вместе с Бергом письмо — мораторий, в конце концов связали свою карьеру с тем или иным коммерческим предприятием. Уолтер Гилберт стал одним из основателей компании Biogen, которая начала использовать методы генной инженерии на E. coli, чтобы наладить производство различных белков, казавшихся перспективными в плане борьбы с раком. На торжественной церемонии открытия штаб — квартиры Biogen в Кембридже ленточку перерезал бывший мэр города Альфред Веллуччи — когда‑то непримиримый противник генной инженерии и лично Гилберта.