БИОЛОГИЯ Том 3 - руководство по общей биологии - 2004

25. ПРИКЛАДНАЯ ГЕНЕТИКА

25.6. Преимущества и риск - этические и социальные проблемы генной инженерии

С первых шагов генной инженерии ученые полностью осознавали, как важно учитывать потенциальные опасности и этические проблемы, связанные с этой новой отраслью биологии. Вначале, в 1971 г., эти опасения сфокусировались на планах клонирования в Е. coli вирусных генов, вызывающих образование рака. Опасались, что в случае появления генетически измененных бактерий Е. coli за пределами лаборатории включенный ген может распространиться среди бактерий Е. coli, живущих в кишечнике людей, путем переноса плазмид, например с помощью конъюгации (разд. 2.3.3). Не исключали также, что ДНК человека и других млекопитающих, например мышей, может содержать гены, вызывающие образование рака (онкогены), и что эти гены могут быть непреднамеренно перенесены вместе с соседними участками ДНК, которые используются для генной инженерии. В феврале 1975 г. группа исследователей, которая включала более 100 молекулярных биологов, имеющих международное признание, собралась в Калифорнии и решила, что до тех пор, пока риск не будет оценен точно, на исследования в области генной инженерии следует наложить мораторий. Это был выдающийся пример ограничения научного прогресса, на котором настаивало не правительство, а само научное сообщество. Работа с онкогенными вирусами была приостановлена. В 1976 г. в США и Великобритании были сформированы специальные комитеты, призванные выработать меры безопасности. Только после того как соответствующие правила были приняты, исследования онкогенных вирусов было разрешено продолжить. Но и по сей день проводятся тщательные проверки безопасности применяемых процедур. Продолжаются дебаты о том, насколько строгими должны быть правила и инструкции. Число сторонников ужесточения таких мер растет и в Европе, и в США.

В 1980-х годах наблюдался взрыв интереса к генной инженерии. Промышленные компании начали вкладывать миллиарды долларов не в теоретическую молекулярную биологию, а в решение прикладных задач. Родилась новая индустрия — биотехнология. В данной главе и в гл. 12 рассматриваются некоторые примеры применения биотехнологии в сельском хозяйстве, медицине, промышленности, а также при переработке отходов; в конце данной главы обсуждаются такие важные аспекты биотехнологии, как генная терапия и геномная дактилоскопия.

25.6.1. Безопасность человека

Первым разрешенным к продаже пищевым продуктом, содержащим рекомбинантную ДНК, были трансгенные томаты (разд. 25.4.6). На этом примере мы рассмотрим вопросы, касающиеся безопасности трансгенных пищевых продуктов.

Одна из главных проблем безопасности связана с векторами, которые используются для трансформации клеток растений. Они содержат гены устойчивости к антибиотикам, чаще всего к канамицину. Эти гены оказываются в геноме трансформированного растения вместе с нужным геном (рис. 25.1). Трансгенные томаты содержат именно такой ген. Беспокойство вызывает тот факт, что после того, как томат съеден, ген устойчивости к канамицину может попасть в геном бактерии Е. coli, обитающей в кишечнике человека. Поскольку бактерии выводятся из организма вместе с фекалиями, ген может распространиться в окружающей среде и передаться другим болезнетворным бактериям, которые, попав в организм человека, окажутся устойчивыми к антибиотикам. На самом деле ген томата вместе со всей остальной ДНК будет скорее всего переварен в желудке, но даже если этого не произойдет, вероятность того, что ген пройдет через серию организмов, чрезвычайно мала. Кроме того, ген устойчивости к канамицину, к сожалению, уже распространен в окружающей среде. Тем не менее исследователи продолжают искать способы удаления маркерных генов после трансформации.

В 1996 г. Европейский Союз дал разрешение на ввоз из США генетически модифицированной кукурузы. Кукуруза содержит бактериальный ген, повышающий ее устойчивость к вредителям и болезням, а кроме того, ген устойчивости к антибиотику ампициллину. Защитники природы выступают против внедрения такой кукурузы и угрожают акциями протеста.

Общественность крайне обеспокоена появлением продуктов, полученных с помощью генной инженерии, между тем компании, вложившие миллионы фунтов стерлингов в исследования и разработку таких продуктов, очень заинтересованы в их безопасности. Например, компания PPL, которая производит противоэмфиземный препарат ААТ, привозит всех овец для экспериментов из Новой Зеландии, чтобы быть уверенными, что они не являются носителями болезни, напоминающей коровье бешенство. Трансгенным козам, которых компания «Genzyme Transgenics» использует для производства моноклональных антител, дают корм без пестицидов и гербицидов. Кроме того, в их рацион запрещено вводить какие-либо белки или жиры животного происхождения, чтобы исключить любую возможность переноса болезни от других животных человеку. Таким образом, эти продукты, возможно, даже безопаснее многих традиционных видов пищи.

25.6.2. Безопасность окружающей среды

В разд. 25.4.3 рассматривалась возможность создания сельскохозяйственных растений, устойчивых к фитопатогенным вирусам. Поскольку в этом случае в качестве вектора для переноса нужных генов используют вирус табачной мозаики (ВТМ), не исключено, что в ходе экспериментов в белковую оболочку ВТМ упакуется ДНК фитопатогенного вируса. Такой вирус может заразить все растения, которые инфицируются ВТМ. Чтобы застраховать себя от подобных инцидентов, при создании устойчивых форм растений необходимо проводить широкие испытания в естественных условиях.

Как Северная Америка, так и Европа выработали правила, регламентирующие высвобождение в окружающую среду генетически модифицированных организмов (ГМО). Каждая страна-участник ЕЭС имеет свои собственные контролирующие органы. Все случаи использования ГМО обсуждаются в печати. Например, широкая полемика развернулась вокруг применения созданных методом генной инженерии «ice-minus»-бактерий. Исходная бактерия обитает на многих сельскохозяйственных растениях и делает их чувствительными к заморозкам, так как белок, который она выделяет, способствует образованию кристаллов льда на растениях. С помощью генной инженерии были получены так называемые «ice-minus»- бактерий, у которых был удален ген, кодирующий этот белок. Цель состояла в том, чтобы разбрызгивая суспензию таких бактерий на растения, например на землянику, сделать их более устойчивыми к заморозкам. Развернулись горячие дебаты об опасности высвобождения ГМО в окружающую среду, тем не менее разрешение на применение модифицированных бактерий было получено. После этого случая правила сделали более четкими и менее ограничительными.

Первое разрешение на широкое использование ГМО в Великобритании было выдано Департаментом охраны окружающей среды в 1994 г. Организм, который был получен бельгийской компанией «Plant Genetic Systems» (PGS), представлял собой новый сорт масличного рапса, несущего ген устойчивости к гербициду Basta (разд. 25.4.4). К тому времени в Великобритании было проведено более 60, а в Северной Америке — более 1000 мелкомасштабных полевых испытаний этого трансгенного растения. По мнению фирмы-разработчика опасность от такого рапса для окружающей среды минимальна. Проблема, однако, состоит в том, что за пределами поля, на котором он посеян, трансгенный рапс превращается в опасный сорняк, от которого невозможно избавиться с помощью гербицида Basta. Кроме того, он может перекрестно опылять родственные растения, например дикую горчицу, и таким образом передавать устойчивость к гербициду диким растениям.

Другая проблема состоит в том, что создание устойчивых к гербицидам растений может привести, по мнению некоторых ученых, к необходимости использовать все большие количества гербицидов, в частности гербицида Basta, хотя заинтересованные компании утверждают, что напротив, расход гербицидов уменьшится, поскольку они будут более эффективны.

По-видимому, таким же образом трансгенные растения могут передавать сорнякам устойчивость к болезням, засухе и другим стрессовым факторам; образовавшиеся при этом «супер-сорняки» очень быстро заполняют сельскохозяйственные угодья. Серьезную угрозу окружающей среде может представлять и рыба, полученная с помощью генной инженерии, например гигантский лосось, упомянутый в разд. 25.5.3. Его содержат в отгороженных водоемах, однако известно, что птицы, охотясь на мальков, могут ронять их и в открытом море. К каким последствиям это приведет, не нарушится ли баланс в диких популяциях лосося, неизвестно. Несмотря на существующие опасения, промышленное производство ГМО во многих странах наращивается. Пока никаких заметных вредных воздействий на окружающую среду зафиксировано не было.

25.6.3. Животные и этика

Люди часто полагают, что в силу своего разума имеют право переделывать другие организмы ради собственного блага. Однако в последние годы такая антропоцентристская точка зрения стала многими пересматриваться. Важным мотивом создания модифицированных животных является коммерческая выгода, но рассчитана ли биологическая «конструкция» животных на то, чтобы противостоять дополнительным стрессам, вызываемым повышенной продукцией молока, мяса, яиц и других продуктов, неизвестно. Неизвестно также, чем может обернуться встраивание генов человека в геном лабораторных животных — методика широко используемая ныне для изучения молекулярных механизмов многих болезней. Несмотря на все перечисленные опасения, получение генетически модифицированных животных для нужд сельского хозяйства, фармакологии и медицины — это реалии нашей жизни, а сами трансгенные животные — несомненно самые ухоженные в мире.

25.6.4. Патентование

В 1992 г. одна американская биотехнологическая компания пыталась запатентовать полученные ими с помощью генной инженерии новые сорта хлопка и сои. При этом фермеры должны были бы каждый год платить отчисления владельцу патента за то, что используют эти культуры. Несмотря на то, что патентование было разрешено, эти патенты были оспорены международным сообществом. В 1991 г. Национальный институт здоровья США пытался запатентовать геном человека, однако после многочисленных протестов от разных стран заявка была отозвана. Тем не менее в США после определения последовательности нуклеотидов был запатентован ген человека, ответственный за рак молочной железы (BRCA1), и делаются попытки запатентовать второй такой ген (BRCA2).

Некоторые европейские компании пытаются отнять у фермеров права на потомство от трансгенных животных. Европарламент и национальные правительства должны сбалансировать интересы фермеров, производителей и потребителей.

25.6.5. Страхование

В 1997 г. в Великобритании была созвана комиссия по этическим проблемам генетических манипуляций. На повестке дня был вопрос о страховых компаниях. Должны ли такие компании в своей деятельности ориентироваться на результаты генетических тестов. Следует ли им отказывать в страховании или повышать страховые взносы людям, для которых высока вероятность смерти от определенной болезни, например от рака легких или болезни сердца? Страховые компании утверждают, что им следует иметь доступ к результатам любых генетических тестов, которые проводятся с человеком, страхующим свою жизнь.

25.6.6. Клонирование

Клонирование овцы Долли в 1997 г. было неизбежным следствием прогресса, достигнутого в генетике и биотехнологии (разд. 21.1.4). Теперь появилась возможность создания множества идентичных копий животных, обладающих нужными признаками. Одна из этических проблем состоит в том, что этот метод может быть применен и к людям, хотя в настоящее время такие работы запрещены.