Пол Берг продемонстрировал, что можно внедрить ген одного млекопитающего в клетки другого. Одновременно он решил еще одну проблему генной терапии. Ведь пытаться заставить наследственную информацию самостоятельно искать пути проникновения в клетки – это то же самое, что поручить свинье разносить почту. Время от времени, если очень повезет, какое-то послание может дойти до адресата, но основная масса будет потеряна по пути. Если человек состоит из 37 000 000 000 000 клеток, каждая из которых содержит дефектный ген, и если необходимо внести коррективы в несколько миллионов клеток, чтобы добиться хоть какого-то терапевтического эффекта, то здесь никак не обойтись без хорошей идеи. Поэтому Берг обратился за помощью к экспертам. Найти их не составляло труда, потому что они уже давно специализировались на подобных вещах. Это были вирусы. С одной стороны, это то же самое, что пустить козла в огород, но с другой – они уже миллионы лет только и делают, что проносят в клетки чужеродный генетический материал. И если уж они создали для человечества столько медицинских проблем, то почему бы им хоть раз не принести пользу?
Итак, Берг воспользовался услугами вируса обезьян SV40, в который он встроил ген кролика. SV40 первоначально был обнаружен в клетках почек зеленых мартышек. Затем выяснилось, что он способен заражать не только обезьяньи, но и человеческие клетки. Кроме того, он становился причиной возникновения опухолей у хомяков. Ученые до сегодняшнего дня спорят, может ли SV40 вызывать рак у людей. Но для эксперимента, в ходе которого надо было всего лишь занести чужой ген в клетку, этот вирус оказался самым оптимальным решением. Правда, для того, чтобы окончательно ввести вирусы в приличное общество и поручить им генную терапию, следовало провести очень большую работу.
Весь трюк заключался в том, чтобы «одомашнить» вирусы и превратить их из диких волков в ручных собачек. В этом случае они становились безобидными носильщиками генов, или векторами, как называют их микробиологи.
Но как приручить этот набор наследственной информации, упакованный в белковую оболочку?
Прежде всего эту информацию надо основательно почистить и удалить из нее все, что нацелено на строительство новых оболочек для вирусов. Кроме того, вирусу необходимо распрощаться и со всеми инструментами, с помощью которых он вмешивается в иммунную систему организма-хозяина и во внутриклеточный обмен веществ. В идеальном случае в нем должна остаться только та информация, которая необходима, чтобы упаковать ген в свою оболочку и занести его в клетку-хозяина. Таким образом, вирусный вектор – это вирус, который способен только проникать в клетку и не имеет никаких дальнейших планов.
А поскольку такие векторы не способны самостоятельно размножаться, то надо найти субподрядчика (чаще всего выращенные в лабораторных условиях культурные линии клеток), сооружающего для них новые вирусные оболочки, в которые затем упаковывается векторный наследственный материал. Поскольку собственный геном вектора основательно вычищен, в нем остается много свободного места, которое можно использовать для размещения там информации терапевтического гена.
Если направить такой вектор на клетку, он инфицирует ее, как и обычный вирус. Но, в отличие от него, он разместит в клетке не вирусные гены, а терапевтические. (Вирус и вектор напоминают мне нашего управляющего Зумпера и соседа Гектора. Оба пользуются одним и тем же механизмом, чтобы войти ко мне в квартиру, – дверным звонком. Но если Гектор в порыве истинного альтруизма скрашивает мое утро свежими вафлями, то Зумпер до одурения нагружает меня своим словесным поносом.)
В отличие от вирусов, способных вызывать заболевания, вектор представляет собой что-то вроде почтальона, который звонит в клетку, входит и оставляет там послание. В настоящее время существует множество различных служб доставки, которые отличаются друг от друга сферами действия и всевозможными дополнительными услугами. Точно также сегодня в генной терапии используется большой набор вирусных векторов.
К числу первых вирусов, которые были приняты на генно-терапевтическую службу, относятся аденовирусы, которые доказали свою способность выступать в качестве векторов несколько необычным путем. Охотясь в 1953 году на новые вирусы гриппа, Морис Гиллеман по ошибке насобирал не те образцы. Вместо того чтобы добыть из гортаней призывников с военной базы в Миссури новые вирусы гриппа, он случайно открыл три новых типа аденовирусов.
Чтобы как-то скрасить свой досадный промах, Гиллеман решил сделать то, в чем всегда был силен, – разработать новую вакцину против аденовирусов, которые доставляли немало хлопот военному начальству и в зимние месяцы отправляли на больничные койки до 90 процентов призывников.
Чтобы изготовить вакцину, аденовирусы размножали в клетках обезьяньих почек. Но в этих же почках обитали вирусы SV40. Аденовирусам это пришлось по вкусу, так как выяснилось, что с помощью SV40 им легче размножаться. В этом случае им не приходилось выполнять всю работу самим. Но изготовители вакцин были на этот счет другого мнения. Им SV40 был не нужен. Когда они с большим трудом его удалили, оказалось, что по какой-то причине одна молекула из SV40 по-прежнему осталась в культуре аденовируса. Как такое могло произойти?
Проведя кропотливое детективное расследование, ученые в 1960-е годы в конце концов выяснили, что в культуре присутствовало два разных аденовируса. Один из них выглядел так, как ему и положено, а второй воспользовался геномом SV40 и встроил его часть в собственный наследственный материал. Как ни странно, после этого и один, и другой вирус отказались размножаться в клетках обезьяны.
Благодаря этому открытию ученые уже куда с большим интересом стали присматриваться к смеси вирусов, которые демонстрировали в клеточных культурах неразрывную связь, как Бонни и Клайд. Во-первых, аденовирус показал, что способен включать чужую наследственную информацию в свой геном и затем благополучно доставлять ее в клетки. Во-вторых, возникший в результате вирус терял способность размножаться без посторонней помощи. Размножение возобновлялось лишь после того, как его снабжали недостающими белками с помощью второго вируса. В результате аденовирус по собственной инициативе переквалифицировался в вектор, хотя использования аденовирусов в качестве транспортного средства для генной терапии пришлось ждать до 1980-х годов.
Есть еще ряд причин, по которым аденовирусы подходят на роль векторов. Они довольно легко поддаются размножению, а их геномы – изменениям. Аденовирусы эффективно и надежно доставляют генетические послания куда положено и имеют достаточно свободного места даже для крупных «посылок». Однако при выполнении своей работы они слишком бросаются в глаза (и это их самый большой недостаток). Другими словами, для нашей иммунной системы они представляются чем-то вроде тюнингованного автобуса с хромированными спойлерами, широченными шинами и яркой раскраской в виде золотых мишек по бортам. Тут уж незаметно не проскочишь. Поэтому иммунная система объявляет полную боевую готовность, когда такие автобусы в массовом порядке заезжают в организм, ревя моторами и гудя клаксонами.
В свою очередь, аденоассоциированные вирусы (ААВ) во всех отношениях ведут себя куда скромнее. Они намного меньше по размеру, чем аденовирусы, поэтому могут транспортировать лишь короткие отрезки ДНК. По сравнению с автобусами аденовирусов, ААВ – это маленькие двухместные спортивные автомобили неброской окраски, которые не поднимают по тревоге всю иммунную систему. У ААВ есть еще одно непревзойденное свойство: инфицировав клетку, они затаиваются и больше ничего не делают. Если бы Диоген был знаком с ААВ, то с удовольствием пригласил бы их погостить в своей бочке. Их можно сравнить с гостем на вечеринке, который весь вечер молча торчит в углу и только портит настроение всем остальным. Но именно поэтому специалисты по генной терапии считают аденоассоциированные вирусы идеальными посыльными: позвонили, вошли, отдали посылку – и все.
