Биохимия - Химические реакции в живой клетке Том 3 - Д. Мецлер 1980
Биохимическая генетика и синтез нуклеиновых кислот и белков
Мутации, рак и генная инженерия
Генная хирургия
Наши современные представления о механизмах действия и регуляции генов, а также возможности частичного переноса ДНК от одной бактерии к другой позволяют предпринимать попытки к исправлению генетических дефектов за счет введения людям новых генов. На первый взгляд такая идея может показаться явно фантастичной, однако уже сейчас нам известны вирусы типа SV40, способные включаться в геном животных. Хотя вирус SV40 по своей природе онкогенен, тем не менее можно надеяться получить SV40-подобные частицы ДНК с «нормальными» генами, извлеченными (возможно, с помощью других вирусов) из культивируемых клеток. Другая возможность решения этой проблемы состоит в извлечении генов из бактерий или же в введении генов, полученных химическим синтезом, в трансдуцирующие вирусы.
Были разработаны реальные химические методы, обеспечивающие возможность объединения фрагментов хромосом [258, 259]. Один из подходов состоит в использовании рестриктирующих эндонуклеаз для получения фрагментов ДНК с липкими концами. Уже удалось включить гены эукариот в бактериальные R-факторы и гены SV40 в фаг λ [260]. Аналогичным образом гены gаl-оперона Е. coli удалось включить при помощи фага λ в геном вируса SV40. Важная особенность этих методов состоит в том, что в них используется «молекулярное клонирование» новых комбинаций ДНК, включенных в бактериальную плазмиду [261]. Для этой цели были использованы плазмиды, способные, к репликации в клетках Е. coli.
Мало кто сомневается сейчас в возможности искусственного включения генов в клетки человеческого организма, однако, как осуществляется контроль транскрипции и трансляции генов у животных, мы еще плохо себе представляем. Дальнейшие исследования, несомненно, помогут понять природу этого контроля, и тогда, возможно, удастся успешно прибегнуть к «генной хирургии». Одной из целей этого метода может явиться, в частности, обнаружение способов коррекции дефектов метаболизма, вызывающих атрофию секретирующих инсулин ß-клеток поджелудочной железы при ювенильном диабете. Число больных, которым такое лечение сможет помочь, необычайно велико (дополнение 11-В).
Имеются данные о способности трансдуцирующих бактериофагов переносить бактериальные гены в клетки с сохранением способности к фенотипическому выражению [261—263]. Получены даже данные о способности ДНК непосредственно включаться (так же, как это имеет место в процессе трансформации бактерий, разд. А.1) в клетки растений [264]. Такая возможность может иметь революционизирующее значение для селекции растений. Огромный интерес представляет собой возможность переноса в клетки высших растений генов, ответственных за фиксацию азота (из бактерий типа Rhizobium). Одним из этапов на пути решения этой задачи явился уже осуществленный перенос генов азотфиксирующего оперона (nif) из Klebsiella в клетки Е. coli [263— 266]. Вопрос о переносе генов от прокариот к эукариотам представляется в настоящее время не совсем ясным. Однако имеются данные oб успешном переносе одного из генов, необходимых для биосинтеза гистидина (гена имидазолглицеролфосфат-дегидратазы; рис. 14-28) из дрожжей в ауксотрофный по гистидину штамм Е. coli с сохранением способности гена к фенотипическому выражению [266а].
Среди биологов существует представление, что в будущем человек научится контролировать свои собственные гены и предотвращать возникновение генетических дефектов, обусловленных накоплением вредоносных мутаций. С энтузиазмом думают они о том, что когда-нибудь человеку удастся направить эволюцию в нужное ему русло [267]. Однако некоторые биологи предостерегают от этого, считая, что наши знания еще недостаточны и что попытки избавиться от всех «плохих» генов в популяции могут привести к непредсказуемым последствиям [268]. В качестве примера они ссылаются на ген гемоглобина S (дополнение 4-Г), который, хотя и является дефектным, тем не менее в свое время защищал людей от гибели в условиях эпидемий малярии. Они считают, что на современном этапе единственный возможный путь отбора — это создание максимальной гетерогенности генотипов. Сторонники этой точки зрения обращают внимание на ту опасность, которую таит в себе вмешательство генетиков в контролирование жизни человека. В прошлом евгенические доктрины были использованы, к сожалению, для обоснования и утверждения расистских законов и геноцида (в нацистской Германии).
Тем не менее проблемы, связанные с накоплением у людей вредных мутаций, нельзя игнорировать. По мере выявления новых генетических дефектов все чаще встречаются люди, которые принимают решение не иметь детей. Хорошо, что пренатальная диагностика дает возможность сделать выбор, прервать ли беременность или всю жизнь ухаживать за безнадежно больным ребенком (гл. 12, разд. Г-2). В таком подходе имеются, однако, свои опасные стороны. Даже если аборты станут нормой, страшно подумать об обществе, в котором амниоцентез стал бы принудительным.
Существуют и другие, более близкие опасности. В 1974 г. Комитет по рекомбинантным молекулам ДНК Национальной Академии наук США обратился с призывом о прекращении экспериментов в двух направлениях, которые могут представить опасность для человечества в целом [269]. В своем обращении комитет подчеркнул, что использование Е. coli для клонирования рекомбинантных молекул может оказаться опасным, поскольку эти бактерии обитают в кишечнике человека и могут обмениваться генетической информацией с бактериями, патогенными для человека. Комитет считает, что следует добровольно отказаться от исследований в двух указанных им направлениях, которые могут привести к случайному включению в хромосому генов, обусловливающих устойчивость к антибиотикам и к образованию токсинов, а также к развитию опухолей. Особые предостережения были высказаны в отношении любых планов, направленных на сцепление фрагментов ДНК животных с ДНК бактериальных плазмид или фагов. Предполагается, что контроль за проведением такого рода исследований должен осуществляться различными организациями, субсидирующими биохимические исследования [269].