Включение и выключение генов – самая сложная задача, которую должна решить генетика. Если она этого не сделает, то все мечты о клонировании и генной инженерии можно забыть. Сейчас уже нащупываются пути решения этой проблемы. Прежде пробовали «щелкать выключателем» при помощи направленного оптического луча, с помощью доставки хромофор – молекул, чувствительных к свету, – к молекуле ДНК. Но этот метод слишком сложен и малоэффективен. Американцы использовали для включения и выключения заданных генов механизм денатурации (метод плавления биополимеров). Известно, что под сильным внешним воздействием молекула ДНК разворачивается из спирали и распадается на две цепочки. Ученые прикрепляли к цепочкам крохотные кристаллы золота (1,4 нанометра в диаметре) и включали высокочастотное электромагнитное поле. Нанокристалл нагревался, ДНК на короткий промежуток времени «расстегивалась». Вызывалось искусственное деление ДНК, которое автоматически включало нужный ген (или выключало его). Поле отключали, и ДНК снова «приводила себя в порядок». Конечно, чтобы полностью освоить управление выключателем, потребуется не один год. Но, используя этот рубильник, можно заставить встроенные гены работать так, как требуется.

Конечно, никто не собирается делать из живых существ монстров. Генетических ошибок хватает и в природе. Даже у людей без всякого научного вмешательства рождаются дети с двумя головами, без рук или ног, с лицами, напоминающими звериные, и прочими дефектами. Век назад их показывали в цирке и на ярмарках как диковины природы. Рождаются и подобные животные. После чернобыльской аварии увеличилось количество мутаций, вызывающих неправильное формирование скелета, изменение формы лап, бесшерстность и прочее. Нет, создание химер из мифологических книжек, вероятно, останется только невоплощенной идеей. Но изменением функций, усовершенствованием тех или иных органов занимаются сейчас во всем мире. Например, в лаборатории Колд-Спринг-Харбор (США) работают с мушками-дрозофилами. Ученым известно, что мышиный ген РКМ заведует у грызунов работой долговременной памяти. У мушек такой памяти нет. Исследователи вставили мышиный ген в геном мухи и получили потомство дрозофил, которые решали задачи лабиринта лучше, чем мыши. Немодифицированные мухи запоминали «запретную зону», но через день о ней уже не помнили. Мухи с геном мыши не забывали о «запретке, где бьет током» и через день. Дрозофила, получив мышиный ген, конечно, не стала мухомышью, но по типу формирования памяти она на какую-то часть – мышь.

Можно, вообще, создавать не химерных животных, а химерные комбинации клеток. Коза, дающая молоко, из которого ткут шелк, – хорошо. Но можно обойтись и без козы. Генетики из провинции Квебек (Канада) взяли клетки легких коровы, клетки почек хомяка, вставили в них гены двух видов шелкопрядов и создали «клеточные фабрики» по производству шелка. Сообщается, что шелк производится в лабораторных условиях: волокна образуются из концентрированного раствора протеина в воде. Волокно, полученное путем генной инженерии, столь же плотное, как натуральный шелк, но не такое эластичное. На новый вид шелка уже есть спрос: в нем заинтересованы и промышленность, и медицина, и армия. К тому же при полном освоении метода этот шелк станет дешевым. Компания Nexia, которой принадлежат лаборатории, назвала свое детище BioSteel – биологическая сталь. Это соответствует истине: шелк намного прочнее обычного.

Как видите, по определению – это химеры. Создания, собранные из частей. Но использования биотехнологий на животных бояться не стоит. На самом деле создание химер – ступень к освоению правильной сборки «венца природы» – человека.

В последнее десятилетие биотехнологии развиваются бешеными темпами, и можно смело говорить, что уже в этом веке сбудется мечта человечества: мы окажемся способны победить болезни. В Англии сегодня собираются провести поголовное ДНК-сканирование и хранить результаты генетических анализов в «досье» на каждого жителя островов. Это вполне необходимый и очень разумный шаг. Именно такую политику, вероятно, нужно будет вести в любой стране – богатой или бедной. Банк генетических данных сразу решает несколько задач: диагностируются известные наследственные заболевания и прогнозируются болезни, которые человек может получить в течение жизни. Зная, как будет развиваться организм человека, мы реально сумеем ему помочь. А когда врач вооружен не только результатами обычных лабораторных анализов, а может заглянуть в жизнь клетки и программу ДНК – ему легче назначить правильное лечение или предупредить какой-то недуг. Скоро английские врачи получат возможность, принимая пациентов, соотносить их симптомы с генетической картой. Это позволит более точно подобрать метод лечения, нужные препараты, диету, физические нагрузки.

Ни для кого не секрет, что один и тот же препарат оказывает на людей разное воздействие. И это справедливо: ведь генетическая предрасположенность, переносимость лекарств у каждого индивидуальна. Сейчас против одного и того же заболевания разрабатываются сразу несколько лекарств. Какое из них применить? Какую дозу назначить? Анализ крови и мочи этого не подскажет. А генетический анализ даст точный ответ. Поможет банк генетических данных и в экстремальных ситуациях. Например, случилась авария, в которой пострадало много людей. Времени для проведения каких-то лабораторных исследований нет, счет идет на часы или минуты. И тут генетическая карта решает все. Ориентируясь на эти беспристрастные данные, врач не ошибется. Он выберет оптимальный путь спасения. А если потребуется срочная трансплантация органов, пострадавшему найдут подходящие, которые его организм не отвергнет. В будущем у людей появится не только карта данных, но и замороженный генетический материал, который можно будет использовать в критических случаях.

Пока, конечно, больных лечат обычные врачи. И у них нет данных по ДНК. Вот почему они иногда ошибаются. Но мы все больше учимся оперировать достижениями генетики и биоинженерии. Применяются новые методы лечения с использованием генной инженерии, создаются работоспособные искусственные органы.

Шотландские биотехнологи создали искусственную печень. Они разработали специальную технологию обработки гепатоцитов (клеток печени) на биосовместимые мембраны. Потом такой гепатоцеллюлярный блок вживляется в больную печень. Современная медицина пока не знает иного способа спасти больных с тяжелой формой хронической печеночной недостаточности, кроме трансплантации всей печени или ее части. Но это не всегда возможно. Если же использовать вживление клеточных блоков, то клетки печени смогут получить «эталон правильного устройства» и улучшить свою работу. Печень регенерируют, и она станет нормально очищать организм. Создатель нового метода доктор Хелен Гранд говорит: «Единственный способ спасти умирающую печень – это ввести в нее новые клетки. Разработанный нами метод позволяет создавать специальные банки гепатоцеллюлярных блоков, которые могут храниться в морозильных камерах до двадцати восьми дней и использоваться при поступлении тяжелых больных. А если нам удастся использовать для создания таких блоков эмбриональные стволовые клетки, то проблема донорской печени может быть решена». Это спасет жизнь тем, кому нужна немедленная помощь.

Вполне вероятно, пройдет еще десятилетие, и отступит слепота. Врачи и биоинженеры учатся выращивать глазное яблоко, так что в новом веке поврежденный глаз смогут быстро заменить новым. Пока эксперименты ведутся на примитивном материале – на лягушках.

Японские специалисты из Токийского университета успешно вырастили глазное яблоко из эмбриональных клеток амфибии и вживили его экспериментальному головастику. Для этого, правда, собственный глаз головастика пришлось удалить. Прошла неделя – и тесты показали, что новый глаз прижился полностью. Самое главное – он был принят нервной системой головастика и вполне способен реагировать на нервные импульсы. Профессор Макото Асашимо, глава разработчиков, смог добиться этого, воздействуя на клетки ретиноевой кислотой. Причем разная концентрация этой кислоты дает жизнь разным типам клеток: одна концентрация требуется для «выращивания» органов слуха, другая – для кожи. Самая низкая концентрация применялась для создания глаза. Профессор вырастил в лаборатории множество органов слуха и зрения, прежде чем искусственный глаз был пересажен головастику. Скоро в Японии планируют перейти к опытам на более высоко организованных животных, а потом и на человеке.