Компьютерра - Журнал «Компьютерра» № 24 от 26 июня 2007 года

Единственная в мире генетически модифицированная обезьяна родилась в 2001 году в Орегонском региональном центре изучения приматов. При этом «потери» были примерно такими же, как при модификации других животных:

• ген зеленого флуоресцирующего белка, который часто используют как маркер – для проверки, внедрился ли в хромосому целевой ген (или, как в этом случае, просто для отработки методики) ввели в 224 обезьяньи яйцеклетки;

• после оплодотворения "в пробирке" 126 из них начали развиваться в зародыши;

• суррогатных матерей-мартышек у исследователей оказалось только двадцать, и в их матки ввели сорок эмбрионов;

• полноценная беременность наступила только у пяти самок – у остальных эмбрионы не прижились;

• живых детенышей родилось всего трое;

• и только у одной обезьянки проявился желаемый признак: ее шерстка в ультрафиолете светилась зеленым.

Об этической стороне аналогичных экспериментов на людях говорить не будем – рассмотрим чисто техническую часть.

Чтобы перенести один-единственный целевой ген в организм одного-единственного животного, нужны огромные деньги и многолетний труд коллектива квалифицированных специалистов. Удаление или добавление даже одного гена может изменить очень многое (об этом – позже). Но создание на базе Homo sapiens летающих или водоплавающих гуманоидов потребует принципиально других подходов.

От наших кузенов шимпанзе нас отличает всего 4–5% генома, и большая часть различий не имеет существенного значения. Чтобы получить Адама и Еву альтернативной версии Человека Разумного, взяв за основу пару яйцеклеток какого-нибудь дрио– или австралопитека, все той же гипотетической сверхцивилизации потребовалось бы убрать, добавить и заменить в человекообразном геноме всего несколько сотен генов. Для радикальных изменений человеческой биохимии, физиологии и анатомии порядок величин будет примерно таким же. Но количество здесь перейдет в качество настолько, что ограничиваться надстройкой флигеля к старому зданию человеческого организма просто глупо: при таких возможностях можно выполнить и капитальный ремонт.

Для начала придется перевести все 3 млрд. букв человеческого генома в связный текст, понять смысл каждого слова, каждого предложения и главы, да еще и разобраться с многочисленными гиперссылками – например, пятью тысячами генов, дирижирующих развитием зародыша. Считается, что около 30 тысяч работающих генов (структурных – кодирующих белки, и регуляторных – управляющих работой других генов) занимают 5% нашего генома. Остальную ДНК называют «мусорной» – очень условно: кроме явно ненужных участков, в ней есть и множество таких, которые хоть и не кодируют ни белков, ни РНК, но выполняют другие важные функции – например, обеспечивают сворачивание нитей ДНК в спирали первого, второго и третьего порядков. Чтобы провести "чистку и дефрагментацию диска", следует разобраться не только в функциях каждого гена, но и в деталях их взаимодействия и регуляции их активности на всех уровнях – от молекул до целого организма, от зачатия до смерти. Простейший пример: все клетки организма содержат абсолютно одинаковый набор генов, но нейроны не производят соляную кислоту, а клеткам слизистой желудка не нужны медиаторы для передачи нервных импульсов.

Искусственные хромосомы дрожжей уже давно стали обычным инструментом для исследований в молекулярной биологии. Чаще всего их применяют для клонирования генов других эукариотических организмов – например, для создания геномных библиотек. В мае текущего года ученые Университета штата Миссури разработали метод создания полноценных мини-хромосом растений, несущих функционирующие гены.

Первые искусственные мини-хромосомы человека создали в 1997 году ученые из компании Athersys и Кливлендского университета (штат Огайо). Такая хромосома состоит только из служебных элементов: центромеры (структуры, к которым при делении клетки прикрепляются нити, растягивающие парные хромосомы), точки инициации репликации (удвоения хромосом) и теломер (концевых участков, играющих важную роль в репликации ДНК). На эту чистую болванку можно поместить сколько угодно генов и ввести дополнительную пару хромосом в стволовые клетки, а их – в организм больного. Когда технология создания мини-хромосом человека будет отработана до конца, ее можно будет применять для генотерапии – например, чтобы обеспечить синтез белка, ген которого у больного не работает из-за мутации. Возможно, когда-нибудь с помощью дополнительных хромосом будут создавать новые породы и даже виды животных. А насчет людей с лишней парой хромосом поговорим лет через пятьдесят.