Опыты дома с исследованиями генетики человека. Коровье молоко для ребенка

/www.infoniac.ru/bitrix/components/bitrix/main.share/templates/.default/images/background.gif" target="_blank">http://www.infoniac.ru/bitrix/components/bitrix/ma....default/images/background.gif); background-attachment: scroll; padding: 0px 1px 1px 4px; background-position: 100% 50%; background-repeat: no-repeat no-repeat;">

Вы наверняка слышали о светящихся в темноте кошках, выведенных в Южной Корее (если нет, то вот видео ). Это генетически модифицированные кошки, в кожу которых добавлена люминесцентная пигментация, приводящая к тому, что под ультрафиолетовым светом они начинают светиться.

Затем ученые успешно клонировали таких кошек, а флуоресцентный ген передался следующему поколению. Хорошо это или плохо, непонятно, но, тем не менее, остается открытым вопрос: как мы узнаем, что зашли слишком далеко? Где находится грань между научным прогрессом и необратимыми изменениями ДНК формы жизни?

Если история про кошек вам показался чем-то экстремальным, то как насчет еще десятка подобных сюжетов?

Генетические эксперименты

10. Паучья коза

Паутина применяется в огромном количестве отраслей, с каждым днем областей использования паучьего шелка становится все больше.

Благодаря своей невероятной силе по отношению к размеру, паутина была исследована на применение ее в пуленепробиваемых жилетах, искусственных сухожилиях, бинтах, даже компьютерных чипах и волоконно-оптических кабелях для хирургии.

Но получение достаточного количества шелка требует наличие десятков тысяч пауков и очень много времени ожидания, не говоря уже о том, что пауки зачастую убивают других пауков на своей территории, поэтому их нельзя выращивать также, как, к примеру, пчел.

Таким образом, исследователи обращаются к козам, единственным животным в мире, которые могли бы помочь в данной ситуации за счет обладания генами паука.

Профессор Рэнди Льюис (Randy Lewis) из университета Вайоминга изолировал ген, ответственный за производство драглайн шелка, самого сильного типа шелка, используемого пауками при создании своих сетей (большинство пауков производят шесть различных типов шелка) .

Затем он скрестил полученный ген с козьим геном, ответственным за выработку молока, спарил козу и убедился в том, что трое из семерых козлят сохранили в своей структуре ДНК ген, производящий шелк.

Все, что осталось сделать сейчас, это получить молоко и отфильтровать паучий шелк. Профессор Льюис не застрахован и от иронии: весь его офис завешан постерами Человека-паука.

Необычные эксперименты

9. Поющая мышь

В большинстве случаев ученые проводят эксперименты, преследуя определенную цель. Иногда, однако, они просто "забрасывают" определенное количество генов в грызунов и ожидают, что произойдет.

Вот так и была получена мышь, которая чирикает как птица. Это было частью японского исследовательского проекта по использованию генной инженерии. Эксперты генетически модифицировали мышей, давая им породу, выращивали их и фиксировали результаты.

Во время проверки нового помета мышей однажды утром они обнаружили у одного из малышей грызунов способность "петь, как птица". Крайне заинтересованные этим, они сосредоточились на изучении этой особи, и теперь существует около 100 грызунов, которые могут петь. На одну из них можно посмотреть .

Более того, эксперты заметили, что когда обычные мыши вырастали в окружении поющих, то они начинали использовать различные звуки и мелодии, наподобие того, как в человеческой популяции распространяется тот или иной диалект.

Для чего можно использовать таких мышей? Пока неизвестно, но цель проекта заключается в том, чтобы искусственно ускорить процесс эволюции, и, судя по всему, это происходит по не совсем ожиданным направлениям.

Профессор Такеши Яги (Takeshi Yagi) утверждает, что ему и его коллегам удалось вывести мышь с короткими конечностями и хвостом, как у таксы. Странно это все.

8. Супер лосось

Этот генетически модифицированный атлантический лосось вырастает в два раза быстрее и в два раза крупнее обычного лосося. Созданная компанией AquaBounty, рыба является носителем двух измененных генов: первый ген от лосося чавычи, который не употребляется в пищу также широко, как атлантический, но гораздо быстрее растет в молодом возрасте.

Второй ген получен от налима, донного угря, который регулярно растет на протяжении всего года. Лосось, с другой стороны, как правило, растет только в летнее время года.

В результате этих экспериментов и был выведен быстро растущий лосось, причем, это первое генетически модифицированное животное, официально разрешенное к употреблению в пищу человеком.

Скрещивание разных видов

7. Вирусный банан

В 2007 году индийская команда экспертов опубликовала свои исследования по созданию штамма бананов, которые прививают людей от гепатита В. Кроме того, специалисты успешно провели подобные эксперименты с морковью, салатом, картофелем и табаком, которые тоже в состоянии быть носителями вакцины.

Однако, самым надежным продуктом, по их мнению, являются все же бананы.

В итоге ослабленный вариант вируса попадает в ваш организм. Он недостаточно силен, чтобы спровоцировать развитие заболевания, но этого количества вируса хватает для того, чтобы ваша иммунная система начала производить антитела, которые защитят вас в случае полноценной попытки вируса проникнуть в ваш организм.

Однако, есть большая вероятность того, что события могут пойти не так, как нужно, начиная от появления аллергических реакций и заканчивая обычным сбоем в работе.

Из-за того, что вирус обладает способностью быстро адаптироваться в ответ на введение вакцины, постоянно должны появляться новые штаммы бананов, то есть система должна идти в ногу с генетической гонкой вооружений.

А если вы не хотите прививаться? Крайне легко занести в свой организм вместе с пищей, какой-нибудь вирус, поскольку нет государств, в которых актуально на законодательном уровне требование маркировки продуктов с ГМО.

6. Экологически чистые свиньи

Мать природа невероятно умна. Сначала она дала нам мясо в виде животных, которые могут от нас убежать, потом сделала этих животных загрязнителями окружающей среды. К счастью, наука вовремя подоспела.

Встречайте свиней, экологически чистых свиней (Enviropig). Эти генетически модифицированные хрюшки поглощают больше фитиновой кислоты, которая, в свою очередь, уменьшает количество фосфорных отходов, производимых ими же.

Целью данного эксперимента было снижение загрязнений фосфором, которым свиной навоз заполняет землю. Более того, большинство свиноферм имеют дело с избыточным количеством отходов, а, следовательно, и с избыточным количеством фосфора.

Избыток фосфора накапливается в почве и в близлежащих источниках воды, что является серьезной проблемой. С дополнительным количеством фосфора в воде водоросли начинают расти с повышенной скоростью, забирая весь кислород из воды, тем самым лишая рыбу возможности жить.

Проект осуществлялся на протяжении 10 поколений Enviropig, однако, потерял финансирование в 2012 году.

5. Куриные яйца - лекарства

Если у вас рак, вы сможете от него избавиться, употребляя в пищу больше яиц. Но не обычных яиц, а яиц, снесенных курами, ДНК которых было смешено с человеческими генами. Британская исследовательница Хелен Санг (Helen Sang) создала кур, генетическая система которых переплетается с человеческой ДНК, содержащей борющиеся с раком кожи белки.

Когда куры несут яйца, половина белка, из которого состоит яйцо, - это белок, использующийся в противораковых препаратах.

Идея состоит в том, что производство лекарственных препаратов таким образом будет дешевле и эффективнее, без использования дорогих био-реакторов, являющихся отраслевым стандартом в настоящее время.

У этой системы есть много потенциальных преимуществ, но некоторые общественные деятели подняли вопрос о том, что куры, используемые для производства лекарств, будут классифицироваться как "медицинское оборудование", а не "животные", что позволяет ученым обходить законы по защите прав животных.

Коровье молоко для ребенка

4. "Очеловеченное" коровье молоко

Если создание "очеловеченных" куры вам не показалось чем-то очень странным, то стоит знать, что ученые в Китае занимались сращиванием генов человека и двух сотен коров с целью получения от них человеческого молока.

И это сработало. По заявлению ведущего специалиста исследования Нинг Ли (Ning Li), все 200 коров в настоящее время производят молоко, которое по своему составу идентично молоку кормящей человеческой матери.

В рамках своей работы они клонировали человеческие гены и смешивали с ДНК эмбриона коровы. Затем эмбрион имплантировался в матку животного. Основная их цель - это создать генетически модифицированную альтернативу человеческому молоку, которое можно будет давать младенцам.

Тем не менее, ясно, что люди обеспокоены тем, насколько безопасным будет этот продукт для маленьких детей.

3. "Скорпионовая" капуста

Androctonus australis - это один из самых опасных скорпионов в мире. Его яд также токсичен, как и яд черной мамбы, а укус может привести к повреждению тканей и кровотечению, не говоря уже о ежегодной гибели нескольких человек.

Капуста, с другой стороны, это всем известный овощ. В 2002 году команда исследователей из колледжа естественных наук в Пекине решила объединить "этих двоих", получив в итоге безопасный для потребления человеком продукт.

В частности, они выделили конкретный токсин из яда скорпиона и изменили геном капусты таким образом, что по мере роста овощ должен был его, токсин, вырабатывать.Для чего необходимо создание ядовитой капусты?

Предположительно, они использовали токсин, который действует только на насекомых, не на людей.

Другими словами, он работает как встроенный пестицид, поэтому, когда насекомое вроде гусеницы претендует на капусту, его сразу же парализует, а затем появляются настолько сильные спазмы, что насекомое умирает от судорог.

Тревожным является тот факт, что генетический измененный овощ приобретает все новые очертания с каждым последующим поколением. Поскольку токсин уже содержится в капусте, то сколько должно пройти времени, чтобы гены мутировали в нечто, что будет токсичным для человека?

2. Свиньи с человеческими органами

Несколько отдельных исследовательских групп начали выращивать свиней с человеческими органами, пригодными для трансплантации людям.

Ксенотрансплантация (трансплантация между видами) была на самом деле проблемой в деле по пересадке органов от свиньи к человеку из-за специфического фермента, который есть у свиней, но который отвергает человеческий организм.

Рэндалл Пратер (Randall Prather), исследователь из университета Миссури, клонировал четырех свиней, причем зашел в своих экспериментах настолько далеко, что у его свиней уже нет гена, который вырабатывает этот фермент.

Шотландская компания, которая произвела на свет всем известную овечку Долли, также сумела успешно клонировать пятерых свиней, в ДНК которых отсутствует этот ген.

Вполне возможно, что в ближайшем будущем генетически модифицированные свиньи будут выращиваться массового. Еще один вариант развития событий - это возможность выращивания человеческих органов внутри свиней.

Такие исследования являются еще более спекулятивными, хотя уже удалось вырастить поджелудочную железу крысы внутри мыши.

Суперсолдаты

1. Суперсолдаты Darpa

Американская компания министерства обороны DARPA на протяжении многих лет была заинтересована в изучении человеческого генома, и, как следовало ожидать от компании, которая создала 99 процентов всех самых опасных роботов в мире, их интерес существовал не только в образовательных целях.

Обойти американский закон о запрете на создание человеческой химеры очень сложно, но они, судя по всему, пришли к высоким результатам путем исследований генома человека.

На один из проектов 2013 года было выделено 44,5 миллиона долларов для создания и развития "биологической системы, которая соответствует работе различных биологических архитектур на молекулярном и генетическом уровне".

Иными словами цель проекта - повысить работоспособность солдат в боевой зоне.

Однако, есть еще один проект, который, откровенно говоря, устрашает: нейронная программа, цель которой определить "может ли сеть нейронов быть дифференциально модулирована посредством оптогенетического нервного возбуждения в животных моделях".

Оптогенетика - это до конца неизученная область неврологии, которая используется для манипулирования нейронной активностью и для контролирования поведения животных.

Причем, стоит отметить, что уже в этом году ученые надеются провести рабочую демонстрацию этой технологии с участием "нечеловеческих приматов". Это говорит о том, что прогресс идет очень быстро, и что, безусловно, в конечном итоге, они планируют испытание своей технологии на людях.

1. Первое скрещивание подобного типа было успешно проведено в лаборатории Шанхая в 2003 году. Команда ученых использовала генетический материал человека и кролика . Зародыши развились до этапа формирования стволовых клеток, чего и добивались ученые: такой материал требовался для того, чтобы в перспективе выращивать человеческие органы. Это не первый случай, когда ученые решались на подобные эксперименты. Исследователи из США пытались провести похожий опыт гораздо раньше, но их эксперимент не увенчался успехом.

2. Некоторые исследователи утверждают, что в далеком 1967 году китайские ученые уже проводили опыты по созданию пугающего гибрида. Целью экспериментов было оплодотворение самки шимпанзе человеческой спермой. Однако в планы ученых вмешалась разгоревшаяся в Китае культурная революция, и проект был приостановлен. И это к лучшему: потенциальная жизнь такого существа обречена на пожизненное заключение в стенах экспериментальных лабораторий.

3. Клиника Мэйо в Миннесоте использовала генетический материал человека и успешно создала первую гибридную свинью . Цель эксперимента — изучить, как будут взаимодействовать клетки человека и свиньи. В результате ученые вывели новое животное, которое, впрочем, ничем внешне не отличалось от своих собратьев. Но группа крови была уникальной: в природе ничего подобного еще не было.

4. В 2009 году российские и белорусские генетики совместно модифицировали коз для производства грудного молока человека. В перспективе трансгенные козы помогут создавать лекарственные средства и продукты питания из нового молока, по составу близкого к человеческому. Вскоре после этого команда китайских ученых использовала целое стадо крупного рогатого скота для похожих экспериментов. Цель состояла в том, чтобы получить возможность конвейерного производства грудного человеческого молока. Появится ли диковинка в супермаркетах — узнаем в ближайшем будущем.

5. Одна из самых больших идей в мире биотехнологий сегодня — это возможность выращивания животных с человеческими органами , которые могли бы быть донорами для больных по всему миру. Однако во многих странах столь не гуманное отношение к живым существам порицается. Профессор Хиромицу Накаучи покинул Японию и переехал в США, чтобы работать над подобным проектом. Пока ученым удалось вырастить мышиные органы в теле крысы. Тем не менее, это прогресс, и Накаучи настаивает, что с каждым днем ​команда ученых все ближе подходит к заветной цели.

6. В 2010 году в Институте биологических исследований Salk создали мышь с печенью, практически идентичной человеческой . С помощью этого эксперимента ученые изучали малярию и гепатиты В, С, которыми могут болеть лишь человек и шимпанзе. Эксперименты на родственных человеку животных вызывают бурную реакцию общественности, а мыши с человеческими органами позволяют ученым избежать эту проблему. Ученые полагают, что их исследования приведут к новым прорывам в медицине.

7. В 2007 году в Йельском университете провели терапию с помощью трансплантации стволовых клеток человека. В результате обезьяны, страдавшие болезнью Паркинсона , смогли ходить, есть и двигаться лучше, чем это было раньше. Однако с этической точки зрения эксперимент вызывает множество непростых вопросов. Человеческие клетки «мигрировали» в мозг обезьян, фактически изменив особенности функционирования головного мозга. Такие опыты неизбежно заставляют ученых задуматься: где пролегает та грань, после которой вмешательство в чужой организм приводит к изменению самой его сущности?

Вернуть молодость и остановить старение вполне реально: для этого необходимо изменить свой генетический код.

Попытки обмануть природу

Вернуть ушедшую молодость и остановить старение вполне реально: для этого необходимо изменить свой генетический код и стать генетически модифицированным человеком. К такому выводу пришли ученые в США, которые замахнулись на эксперимент, состоявшийся впервые в истории человечества. А в качестве первого шага ввели генетический материал в вену добровольной участнице этого исследования, 44-летней американке Элизабет Пэрриш – биотехнологу по профессии и руководителю научно-медицинской компании.

По замыслу экспериментаторов, новый геном должен проникнуть внутрь ядра каждой клетки и запустить там необратимые процессы, которые останавливают старение и омолаживают организм. Таким образом авторы исследования хотят, насколько возможно, добиться эффекта «вечной молодости» и отключить программу старения у ДНК.

«Это попытка повернуть вспять биологические часы, вмешавшись в структуру генома человека» – уверяют ученые, которые надеются, что в будущем их метод станут использовать все молодые люди - по принципу прививки, которую делают один раз в жизни.

Тем временем несколько лет назад другие американские ученые объявили, что готовы создать генномодифицированного человека-мутанта, состоящего из генов 11 животных и насекомых. «Геном человека можно и нужно изменять, - говорят они. - Например, «подсадить» астронавту ген от бактерии, которая выдерживает уровень радиации в 7 раз выше смертельного…».

Чем все это чревато, и каковы шансы на успех? Свое мнение об этом высказал Александр Лаврин , писатель, драматург, автор 16 художественных и документальных книг, в том числе фольклорного исследования «Хроники Харона. Энциклопедия смерти».

- Александр Павлович, есть мнение, что попытки вернуть себе вечную молодость – это погоня за призраком. Мол, у нас внутри тикают биологические часы, и когда завод в них кончается, или садятся батарейки, ничего с этим уже не поделаешь…

В организме существует не одна программа старения и умирания, а несколько. Это как на минном поле – если не сработала первая мина, то взорвется другая или третья. Природа специально поставила такой ограничитель, чтобы живые существа, в том числе и человек, не могли стать бессмертными. Программа старения была вписана в нашу генетическую информацию для того, чтобы снизить внутривидовой накал борьбы за выживание и предоставить ареал обитания новым организмам с измененным генетическим кодом. То есть даже если вы и прожили до 120 лет, эта мина рано или поздно все равно сработает, «часовая бомба» взорвется… Это все – попытки обмануть природу. А она не такая уж дура.

- Имеют ли они хоть какой-то шанс на успех? Можно ли повернуть вспять свое биологическое время?

Вспять не повернешь, но, скорее всего, возможно замедлить процессы старения. Даже и без подобных опытов, благодаря тому, что развивается медицина, появляются новые эффективные лекарства и стимуляторы, люди в развитых странах живут все дольше. В США, Израиле, Германии средняя продолжительность жизни с 1900 года выросла на целых 40 лет!

- Но вы сами подчеркнули, что это не из-за вмешательства в генетику…

Вмешательства в геном, даже если они и удадутся, вряд ли дадут человечеству нечто большее, чем новое детище Франкенштейна – правда, с вероятным иммунитетом к любым болезням и неограниченным сроком годности. Люди во всем мире выступают против генетичеки модифицированных продуктов, а тут нам предлагают генетически модифицированного человека. Что с ним станет, как и почему он будет жить? Да и будет ли? Пока реальных доказательств тому нет. Это лишь одна из экстравагантных теорий омоложения, но клинически, на человеке, она не подтверждена.

С другой стороны, понятно, почему ученые все-таки идут на такое экспериментирование, несмотря на риски и запреты. Их главная цель – победа над старостью. Если им удастся внедриться в геном и исправить ход биологических часов клетки, то замедлятся метаболизм и половое созревание, а скорость реагирования нейронов мозга, наоборот увеличится, а значит, возрастут и объемы памяти.

- Чем такой эксперимент грозит его добровольной участнице? Насколько сильно она рискует? И какие вообще могут быть негативные последствия от радикального вмешательства в генетическую природу человека?

Могут возникнуть патологии, которые сейчас невозможно предусмотреть. Когда вы без спросу влезаете в ДНК, то, разумеется, не в состоянии предвидеть всего.

Не исключено, что отважная американка добьется общего (и наверняка временного) улучшения своего самочувствия, но одновременно повредит какой-нибудь другой механизм, регулирующий жизненно важные процессы – то есть сломает, так сказать, «организм в организме». Мы, конечно, уже основательно изучили геном человека, но еще не умеем его «чинить». Наглядный пример: мастер-часовщик, скажем, способен разобрать механизм остановившихся часов, почистить его, заменить пару деталей, и часы снова заработают. Но с биологическими часами у человека пока так не получается.

То есть эксперименты по внедрению в клетку определенных веществ или элементов чужого генома, конечно, проводятся, но нет доказательств, будто то же самое можно сделать со всеми клетками организма. Проблема в том, что клетки головного мозга, сердца, нервной системы, эпидермиса – очень разные типы «ячеек» для строения и жизнедеятельности всех организмов. К каждой из них нужно искать свой подход. Это задача невероятной сложности, которая может оказаться под силу только огромному научному коллективу, возможно, десяткам научных институтов по всему миру. Она явно не по плечу одной женщине. То, что делает Элизабет Пэрриш - хорошо, но хорошо только в том смысле, что научное сообщество нужно время от времени будоражить «безумными» идеями.

- Так все-таки, что больше влияет на старение – наши биологические часы или образ жизни, качество медицинского обслуживания, отсутствие стрессов?

Думаю, что тут совокупность факторов. Старение неизбежно, но его можно отодвинуть, а молодость продлить, если исключить ряд факторов неблагоприятного воздействия окружающей среды.

- То есть против природы идти нельзя, можно только ее подкорректировать…

Да, можно. Но не все в силах человека, и даже человечества в целом. Даже основатель компании Apple Стив Джобс или президент Венесуэлы Уго Чавес не смогли справиться со своим недугом. Никакие самые лучше врачи, самые большие деньги и административные возможности их не спасли. И не только их…

По сути, реально бессмертны сейчас только живые существа типа ленточных червей. Вот они действительно способны бесконечно размножаться и делиться, и при известном допущении это можно воспринимать как бессмертие.

Все остальные попытки достичь его не принесли результата – ни применение стволовых клеток, ни клонирование. Хотя сил человеческих на эту проблему уже потрачено было немерено. Эликсир бессмертия, к примеру, изобретали в течение многих веков. В VIII в. китайский император Сюань Цзун принял разработанный его алхимиками «эликсир бессмертия», отравился им и умер. В том же Китае считалось, что тайной такого снадобья владеют даосские монахи. По легенде, основатель философской системы дао Чжан Даолан якобы изготовил заветный эликсир, сумел на какое-то время вернуть себе молодость и дожил в районе Тибета до 122 лет.

- Но в случае с Элизабет Пэрриш речь идет не о бессмертии, а всего лишь о борьбе со старостью и дряхлением…

Большинство современных геронтологов считают, что человек умирает рано не из-за генов, а из-за вредного воздействия внешней среды. То есть, видовая продолжительность жизни человека больше связана не с генетическим запасом, а с тем, что большинство людей обречены жить в неблагоприятных условиях. Чем лучше условия – тем длиннее жизнь. В тех же Соединенных Штатах за последние 40 лет число людей, достигших 100-летнего возраста увеличилось в 7-8 раз. Сейчас там живет около 62 тысяч долгожителей, возраст которых больше века. По прогнозам, до ста лет дотянет один из 2 тысяч ныне живущих американцев, а до 95 лет - один из 2,5 тысяч граждан США. Это очень высокие показатели.

В теориях же омолаживания и замедления старения недостатка нет. Например, метод ФПГ - физически полезного голодания. Ряд ученых полагают, что для долголетия нужно выводить шлаки, то есть осуществлять постоянную профилактику очистки организма. Нестандартные эксперименты в этой области проводил, в частности, биолог Сурен Аракелян, который взял старых японских кур и «назначил» им 7-дневный курс ФПГ с одновременным введением антистрессового препарата. Отжившие свой век птицы преобразились: у них выросли новые перья, исчез гребень, голос стал почти цыплячьим, резко повысилась двигательная активность. То же самое Аракелян сделал с коровами и свиньями, продолжительность жизни которых якобы выросла в 3 раза.

Механизм этого феномена, как считает сам ученый, выглядит так: при физиологически полезном голодании организм как бы становится на капитальный ремонт, во время которого из клеток выводится натрий, а на его место из межклеточного пространства попадает калий. То есть, всего лишь замена одного химического элемента на другой, похожий, дает удивительный эффект. Секрет в том, что натриевые соли способствуют консервации органических веществ. При обычном питании все продукты жизнедеятельности в клетках как бы консервируются, в том числе и шлаки - главная причина старения.

Кстати, не исключено, что сам Сурен Аракелян тоже омолодился в процессе своих экспериментов и поэтому прожил долгую жизнь - сейчас ему 89 лет.

Крупнейший американский ученый в области биохимии, кристаллограф, лауреат двух Нобелевских премий Лайнус Полинг считал, что использование определенных комплексов витаминов тоже способствует продолжительности жизни. А российский физик и химик, академик Николай Эмануэль, изучив особенности старения полимеров, пришел к выводу, что они очень напоминают признаки надвигающейся старости в живых организмах. Похоже на фотопленку: наступает срок, она мутнеет, теряет гибкость, образуются трещины.

Существует не одна теория, объясняющая так называемый «предел (или лимит) Хейфлика» . Еще в 60-е гг. профессор анатомии Калифорнийского университета Леонард Хейфлик обнаружил границу числа делений соматических клеток, которая составляет примерно 50-52 деления. Клетки начинают проявлять признаки старения, когда приближаются к своему «полтиннику». Такое число деления записано в ядре ДНК. И его, к сожалению, не изменить. Во время экспериментов ядро клетки, которое делилось уже 40 раз, пересаживалось в молодую клетку, делившуюся всего раз 5-10. Но через 10 делений молодая клетка все равно погибала…

Ученые объясняют это, в частности, накоплением случайных повреждений гена при репликации клетки. Суть в том, что при каждом клеточном делении действуют факторы среды: дым, радиация, химикаты, продукты распада клеток, мешающие точному воспроизведению ДНК в следующем поколении. В организме есть много ферментов, следящих за копированием клетки и устраняющих неполадки. Однако все их они «отловить» не в состоянии. В итоге повреждения ДНК накапливаются и приводят к неправильному синтезу белков, а затем становятся причиной болезней старения.

Но человек в этом плане зависит в значительной степени не от генов, а от набора своих болезней. Три главных заболевания, из-за которых умирают современные люди – инфаркт миокарда, инсульт и онкология. Как бы мы ни старались модифицировать свои гены, от этих угроз здоровью и жизни никуда не деться… Дело не только в генетически запрограммированном старении клеток, но и в эффективности системы клеточной защиты - чтобы мембраны клетки не пропускали определенные вредные вещества, не позволяли разрушать ее раньше времени.

Возможно, внутрь клетки надо вводить не генный материал, а вещества, которые «ремонтируют» ДНК. Для этого в ряде случаев, например, используется пигмент бета-каротин, комплексы витаминов, фермент супероксиддисмутаза и другие антиоксиданты.

- Чем могут быть опасны для обычных людей генетически модифицированные индивидуумы?

Кто же это знает? Может, у них будет меняться сознание, появятся проблемы с психикой. В их организме могу возникнуть и модифицироваться новые вирусы, перед которыми медицина окажется бессильна… Появится, по сути, принципиально новое существо, а значит, и новые типы болезней. Вспомните истории с возникновением СПИДа, «птичьего гриппа», лихорадки Эбола: вдруг, будто ни с того ни с сего, они начинали развиваться с невероятной скоростью, а потом захватывали целые регионы. Так же и здесь - вместе с изменением клетки станут меняться и микроорганизмы, штаммы вирусов. В итоге, мы получим целый букет заболеваний, которые до сих пор не были известны. А можем и не получить. Это генетическая рулетка.

Есть и другая точка зрения: скажем, человечеству в будущем угрожают пандемии гриппа, поскольку этот вирус быстро мутирует. А если учесть, что скорость мутаций возбудителя СПИДа выше в десятки раз, то в будущем ВИЧ наверняка приобретет воздушно-капельный путь передачи. Чтобы защитить человека от этого, нужен очень мощный искусственный иммунитет. Без внедрения в геном создать его невозможно…

- Получается палка о двух концах: на одной чашке весов «вечная молодость», а на другой, увы…

Так бывает всегда. С одной стороны, изобрели радикальные лекарства - прививки от оспы, пенициллин, антибиотики, спасшие немало жизней. Но одновременно цивилизация «дарит» нам и новые типы болезней, в том числе и тех, которые не лечатся никак и ничем, ни за какие деньги и ни в каких лучших современных клиниках - вроде, например, болезни Альцгеймера.

- Значит, экспериментируя с генами, мы каждый раз открываем ящик Пандоры?

Можно сказать и так. При изменении генома человека неизбежно преобразуется и его иммунная система. И не исключено, что некоторые вирусы и заболевания, с которыми она пока что справляется, взломают эту защиту, а человечество получит очередную пандемию. Так стоит ли останавливать время? опубликовано

беседовал Владимир Воскресенский

Все больше стран отказываются от неприкосновенности человеческих эмбрионов и проводят исследования в области генетических манипуляций. Появились первые научные работы из США и Китая, в ходе которых созданы модифицированные зародыши людей. разбирается, принесут ли эти эксперименты пользу, чем они угрожают человечеству и почему были под запретом.

2 августа 2017 года журнал Nature опубликовал статью, в которой раскрывались подробности первого в истории США эксперимента, бросившего серьезный вызов поборникам этики и морали. Ученые из Орегонского университета здоровья и науки применили технологию CRISPR, чтобы изменить ДНК эмбрионов человека. Ранее подобные манипуляции в Америке считались недопустимыми, а кое-где в мире, в том числе в России, запрещены и сейчас. При этом исследователи руководствовались благородной целью: исправить генетический дефект, являющийся причиной смерти молодых людей, чаще всего спортсменов.

Мутация MYBPC3 вызывает гипертрофическую кардиомиопатию - наследственный порок сердца, который присутствует у одного из пятисот человек. Она характеризуется нарушением расположения мышечных волокон в миокарде, что приводит к его гипертрофии. Чаще всего заболевание проявляется в молодом либо среднем возрасте. Его коварство заключается в том, что примерно треть больных ни на что не жалуется, и единственным симптомом является внезапная смерть.

Хотя гипертрофическая кардиомиопатия может вызываться разными мутациями, наиболее частая ее причина - MYBPC3. Ученые решили протестировать метод, который позволит предотвратить передачу дефектного гена от родителей детям. Если только один из родителей имеет гетерозиготную мутацию - новыми носителями дефектного гена окажутся 50 процентов детей. Исследователи попробовали изменить это, исправив MYBPC3 у эмбрионов, чтобы они стали потенциально пригодными для переноса в матку и дальнейшего развития.

CRISPR–Cas9 - это молекулярная система, которая позволяет вырезать из ДНК определенные участки, которые затем заменяются другими. Она состоит из двух основных компонентов: белковые «ножницы» Cas9 и затравка в виде особой молекулы, называемой направляющей РНК. Последняя присоединяется к нужному участку ДНК и указывает Cas9 место, где нужно произвести разрез. После этого клетка активирует механизмы, которые «ремонтируют» разрез, вставляя в то место новую цепочку ДНК. Используя эту технологию, ученые получили эмбрионы, в которых была не только удалена MYBPC3, но и вставлена на ее место нормальная нуклеотидная последовательность. При этом исследователи не нашли в модифицированных зародышах мутации, которые могли бы стать побочным эффектом от применения CRISPR-системы.

Одно из строгих условий эксперимента - уничтожение полученных эмбрионов. Им было позволено развиваться лишь несколько дней. Правительство США не разрешает проводить исследования, в которых может быть получен генетически модифицированный ребенок. Это оправдывается тем, что технология развита недостаточно, чтобы обеспечить безопасность и здоровье людей, над геномом которых проводились манипуляции. Биотехнологические методы, в том числе CRISPR-система, не работают с идеальной точностью и могут привести к возникновению нежелательных изменений.

Это одна из причин, по которым критиковали работу китайских исследователей - именно они стали пионерами в области генетической модификации человеческих эмбрионов в 2015 году. Хотя ведущий специалист Цзюньцзю Хуан (Junjiu Huang) взял для опытов, по его словам, нежизнеспособные эмбрионы, ему не удалось убедить научное сообщество в правильности своих действий. Из 86 зародышей только в четырех сохранились необходимые изменения, а CRISPR часто «била мимо цели», редактируя геном в незапланированных участках. Кроме того, журналы Nature и Scienсe отказались принимать его работу к публикации из-за этических проблем, связанных с модификациями зародышей человека.

Тогда Эдвард Ланфьер (Edward Lanphier), президент компании Sangamo Biosciences, которая специализируется на редактировании ДНК в клетках взрослых людей, заявил, что подобные исследования нужно приостановить и провести широкую дискуссию о возможности экспериментов с человеческими зародышами. Китайский эксперимент он назвал провальным. Цзюньцзю Хуан не согласился с точкой зрения западного научного сообщества и продолжил работать над совершенствованием своего метода.

Директор Национальных институтов здравоохранения США (NIH) (Francis Collins) заявил, что он и его коллеги считают неприемлемым редактирование ДНК эмбрионов даже в научных целях, и NIH не намерены выделять никаких средств на подобные исследования.

Спустя два года ученые из Орегона добились того же, что китайский исследователь, однако они не могли проверить, превратятся ли эмбрионы в здоровых детей. При нынешней ситуации клиническое применение данного метода - дело отдаленного будущего. Проблема в том, что существующее законодательство США позволяет проводить эксперименты с зародышами человека только при финансировании их неправительственными и частными организациями. Конгресс отказывается выделять бюджетные деньги на подобные исследования, что сильно тормозит развитие этой области.

Ситуация вокруг биотехнологий и модификаций генов осложняется отношением к этому направлению некоторых влиятельных лиц и правительственных организаций. К примеру, Национальное разведывательное управление США в 2016 году выпустило ежегодный бюллетень, в котором инструменты редактирования геномов были включены в раздел оружия массового поражения. Это признак растущего беспокойства по поводу быстрого развития технологий, которому дало толчок применение CRISPR-систем.

В то же время зимой этого года Национальная США выпустила доклад, в котором утверждается, что ученые должны иметь возможность редактировать гены в человеческих эмбрионах в исследовательских целях. Речь не идет о выращивании идеальных людей, как это показано в фильме «Гаттака». Прежде всего необходимо выяснить в деталях, как происходит развитие зародыша, какую роль и на каком этапе эмбриогенеза в этом процессе играют отдельные гены. Также допускается лечение тяжелых наследственных заболеваний при отсутствии других разумных альтернатив. Естественно, все это должно проводиться под строгим контролем и при одобрении общественности.

Предложенные рекомендации актуальны лишь в том случае, если запрет на создание генетически модифицированных людей все же будет снят. Это станет возможным только при достижении консенсуса о безопасности этой технологии. Сейчас же обеспокоенность общественности лишь растет. В этом велика роль непонимания того, чем на самом деле занимаются ученые. Однако сам факт проведения исследования учеными из Орегона дает надежду на то, что эта проблема будет решена.

Что касается других стран, то в феврале 2016 года правительство Великобритании разрешило исследователям проводить эксперименты по редактированию геномов эмбриона человека. Конечная цель ученых - решить проблему выкидышей. Специалисты хотят определить гены, активнее всего действующие в первые дни жизни плода, когда эмбрион формирует клетки - основу будущей плаценты.

В России ситуация гораздо сложнее. Ее красноречиво иллюстрирует тот факт, что с 1 января 2017 года в нашей стране запрещено создавать эмбрионы человека в целях производства биомедицинского клеточного продукта, а также использования биоматериала, полученного путем прерывания (или нарушения) процесса развития человеческого эмбриона, для разработки, производства и применения биомедицинских клеточных продуктов. О серьезном обсуждении возможности генетической модификации эмбрионов человека речь пока не идет.

Генетическая инженерия представляет собой новейший инструмент биотехнологии, который позволяет получать требуемые качества организма с помощью манипуляций с генами и внедрением их в другие организмы. Получение генетически модифицированных культур, овощных и зерновых, производство человеческого инсулина, выведение новых пород животных и новых видов растений – все это результаты применения генной инженерии.

Громкие генетические эксперименты

Съесть и привиться от гепатита В? Индийские ученые не так давно опубликовали свои работы по созданию такого сорта бананов. Заодно были проведены аналогичные эксперименты и с другими фруктами и овощами, но в итоге выбор остановили на . Новый сорт бананов является носителем ослабленного штамма вируса гепатита В. По замыслу ученых, попав в организм вместе со сладким лакомством, вирус должен вызвать соответствующую реакцию организма и способствовать формированию иммунитета.

Еще дальше пошли британские исследователи, которые предлагают лечить рак куриными яйцами! Особая порода кур, чьи гены смешаны с человеческими, содержит в своем организме белок, являющийся противораковым препаратом. Таким образом, яйца, которые на большую часть состоят из этого , могут вполне заменить собой дорогостоящие противораковые лекарства.

Известно, что ни одна искусственная молочная смесь для младенцев не способна заменить собой грудное молоко, уступая ему как в полезных, так и в питательных свойствах. Китайские генетики провели эксперимент, следствием которого стало появление коровьего молока, почти идентичного молоку кормящих матерей. Добавление клонированных генов человека в ДНК коровьего эмбриона призвано было вывести новую породу коров, дающих «человеческое» молоко.

Корова дает «мамино» молоко, а коза – молоко с шелком! Американский ученый выделил ген паука, отвечающий за создание нитей паутины, и скрестил его с геном коз. В итоге козлята, родившиеся от этой козы, сохранили ген, ответственный за производство шелка.

Капуста, убивающая насекомых-вредителей ядом скорпиона, отнюдь не выдумка , а результат работы китайских генетиков. Рыбка, которая растет не по дням, а по часам – итог генного эксперимента по внедрению в организм лосося сразу двух генов: от быстро растущей чавычи и налима, растущего в любое время года. В итоге получен вид лосося, который имеет размер вдвое больше обычного и растет в два раза быстрее, и этот сорт рыбы официально разрешен к употреблению в пищу.

Все эти ставшие широко известными генетические эксперименты призваны были сделать жизнь человека лучше и удобнее, обеспечив его дешевыми и легко получаемыми продуктами и лекарствами. Однако ученые до сих пор спорят, насколько