Эд Йонг - Как микробы управляют нами. Тайные властители жизни на Земле

Такие репортеры нам нужны, ведь кишечник для нас – все еще загадка. Длина этого органа – 8,5 метра, а изучают его, как правило, по тому, что из него выходит. Это как если бы мы решили поставить в устье реки решето и описать реку по тому, что в нем окажется. Колоноскопия позволяет узнать о кишечнике больше, но это вторжение в организм. Почему бы вместо того, чтобы засовывать трубку в одно отверстие, не запустить бактерий в другое? Выйдя из организма, они смогут рассказать нам обо всем, что видели в пути. И я сейчас не про тетрациклин – это лишь пробный эксперимент. Силвер хочет настроить микробов так, чтобы они реагировали на присутствие токсинов, лекарств, патогенов и веществ, появляющихся на ранних стадиях заболеваний.

В идеале она планирует создать бактерий, способных замечать неполадки в организме и исправлять их. Представьте, как некий штамм кишечной палочки опознает молекулы, которые производит сальмонелла, и начинает вырабатывать антибиотик, чтобы от нее избавиться. Теперь кишечная палочка не просто репортер – она еще и лесничий. Во время кишечных патрулей она могла бы предотвращать пищевые отравления, расправляясь с сальмонеллами, а в отсутствие угроз бездействовала бы. Можно было бы давать ее детям из бедных стран, предрасположенным к инфекционным диарейным заболеваниям. Или солдатам, отправленным воевать за рубеж. Или посылать в места, где бушует эпидемия.

Микроскопических подручных себе строят и другие ученые. Мэттью Ук Чан настроил кишечную палочку так, чтобы та отыскивала и уничтожала Pseudomonas aeruginosa , бактерию-оппортуниста, поражающую людей со слабым иммунитетом. Искусственные бактерии, почуяв жертву, направляются к ней, шевеля жгутиками, и выпускают два боезаряда – фермент, дробящий сообщества P. aeruginosa , и антибиотик, поражающий самые уязвимые его части. Джим Коллинз из Массачусетского технологического института тоже занимается разработкой кишечных бактерий для уничтожения патогенов. Его микробы охотятся на холерный вибрион и шигеллу, вызывающую дизентерию [394].

Силвер, Чан и Коллинз занимаются синтетической биологией – молодой отраслью науки, в которой инженерное мышление орудует в мире клеток и тканей. Жаргон у них практичен и бесстрастен: гены для них – «части» или «кирпичики», из которых можно собрать «модули» и «цепи». Зато сами они так и пышут творческой энергией. Популяризатор науки Адам Резерфорд как-то сравнил их с диджеями хип-хопа 1970-х годов – те положили начало новому музыкальному направлению, составляя новые крутые комбинации из уже существующих семплов и битов [395]. Вот и специалисты по синтетической биологии создают ремиксы из генов, чтобы дать начало новому поколению пробиотиков.

«С бактериями в этом плане проще – тут можно разв№ернуться», – говорит специалист по клетчатке Джастин Зонненберг. Бактерия, встречающаяся в естественной среде, может прекрасно справляться с расщеплением клетчатки, переговорами с иммунной системой или созданием нейромедиаторов, но со всем сразу – вряд ли. Хотите новое качество – придется искать новых бактерий. Или просто загрузить нужные цепи в один-единственный синтетический микроорганизм. «Планируется создать список частей, которые можно будет добавлять и сразу с ними работать, ожидая предсказуемых результатов», – делится планами Зонненберг.

Специалисты по синтетической биологии занимаются не только охотой на патогенов. Они также могут настроить созданных микробов так, чтобы те уничтожали раковые клетки или делали токсины полезными. Некоторые из них пытаются дать новый толчок природной способности нашего микробиома создавать антибиотики для контроля над другими микробами, или иммунные молекулы для избавления от хронического воспаления, или нейромедиаторы для влияния на наше настроение, или сигнальные молекулы, отвечающие за аппетит. Если вам кажется, что это вмешательство в природу, вспомните, что мы и так все это делаем, только более топорно – принимаем аспирин, флуоксетин и другие лекарства. В результате наш организм заполняется препаратами, попадающими туда в фиксированных дозах. А вот специалисты по синтетической биологии могут запрограммировать бактерию так, чтобы она вырабатывала тот же препарат там, где нужно, и ровно столько, сколько требуется. Эти микробы лечат с точностью до миллиметра и миллилитра [396].

Теоретически, во всяком случае. «Сделать так, чтобы цепь работала на доске у вас в офисе, проще простого, – объясняет Коллинз. – Но биология – штука запутанная. Создать нового микроба не так просто, как порой кажется. Задача в том, чтобы заставить цепь работать именно так, как она должна работать в тяжелых условиях организма хозяина». Для переключения гена, например, требуется энергия – возможно, синтетическая бактерия, загруженная сложными цепями, не сможет выжить посреди местных микробов с более стройными и гибкими геномами.