Тайны вирусов

...тысячи лет идет эта тихая невидимая война человека и вирусов...

  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта

Вирус-хирург

Вирус-хирург

В настоящее время известны сотни заболеваний, которые передаются по наследству. Все они так или иначе связаны с повреждением наследственного аппарата. Такие болезни можно лечить, но профилактика их пока невозможна. Даже охват всего населения медико-генетическими консультациями вряд ли поможет человечеству освободиться от всевозрастающего груза мутаций. Остается только один выход - научиться "ремонтировать" дефектные гены на молекулярном уровне.
Долгое время эта задача казалась совершенно неразрешимой. Но в последние годы от молекулярной биологии отпочковалась новая отрасль знаний, получившая название генной инженерии. В ее развитии вирусология играет немаловажную роль. В настоящее время разработаны способы выделения очищенной ДНК и ее отдельных кусочков. Но какой микроскопический хирург сможет перенести ДНК в ядро больной клетки и поставить на его нуклеиновую кислоту "заплатку". Это, пожалуй, по плечу только вирусу, для которого недоступное ядро клетки - "дом родной". Уже первые шаги в этом направлении сделаны.
Конечно, опыты по генной инженерии проводятся не на человеке и даже не на животных, а на простейших и бактериях. Самая распространенная из них кишечная палочка - постоянный обитатель нашего кишечника. Обычно она не приносит нам никакого вреда. Но за последние годы микробиологи заметили проявление зловредных разновидностей этой палочки, которые вызывают воспаление слизистой кишечника. Оказалось, что это свойство кишечной палочки связано с появлением в ней так называемой плазмиды - вирусоподобной частички, представляющей собой кусочек ДНК, свернутой в колечко, которая и стимулирует в бактерии образование вредного энтеротоксина. Более того, такая плазмида довольно легко переходит от одной палочки к другой, и количество вредоносных микробов нарастает. Врачи борются против них с помощью антибиотиков. Но постепенно среди представителей микромира нарастает число видов, устойчивых к сульфаниламидным препаратам и антибиотикам. И опять в этом оказались повинны плазмиды, которые и на этот раз сделали бактерии нечувствительными к яду. Передавая друг другу "волшебное колечко", микроорганизмы приобретают необычайную устойчивость.
Американский исследователь С. Коэн решил использовать эту передачу плазмид от одной бактерии к другой, чтобы вместе с ними микроб "проглотил" кусочек чужеродной ДНК. Но для того чтобы его вмонтировать, необходимо рассечь "волшебное колечко". С этой целью был использован рассекающий фермент - рестриктаза. После чего к плазмиде удалось присоединить кусочек наследственного вещества южноафриканской лягушки. Весь этот конгломерат поглотила кишечная палочка. Так была получена невероятная молекулярная химера, состоящая из наследственного вещества лягушки и бактерии.
Поскольку подобным же образом к кишечной палочке можно пересадить практически любой другой ген, в том числе страшного консервного яда, то подобные эксперименты взволновали ученых. Если даже достижения генной инженерии не будут использованы злонамеренно (для создания сверхмощного биологического оружия), то все равно при неосторожной работе с бактериями, начиненными чужеродной ДНК, они могут проникнуть за стены лаборатории и распространиться по всему свету. А ведь до сих пор невозможно заранее предсказать свойства таких гибридных молекул. Что будет, если они попадут в организм человека.
В связи с этим группа зарубежных ученых опубликовала письмо "О потенциальных биологических опасностях рекомбинантных молекул ДНК", в котором предложено наложить временный мораторий на подобные исследования.
Вот что по этому поводу сказал один из инициаторов письма профессор Стэнфордского университета Поль Берг: "Мы не призываем к полному прекращению такого рода экспериментов. Мы призываем лишь к временному мораторию впредь до внимательного изучения возможных отрицательных последствий. Нами руководили не моральные мотивы, а элементарные соображения общественного здравоохранения... Лучше сейчас затормозить работы, чем потом рвать на себе волосы, совершив непоправимую глупость. В этом смысле грозящие нам опасности отличаются от тех, что связаны с атомной энергией. Ядерные бомбы можно хотя бы под замком держать, а как выловить микроорганизмы, если они попадут в окружающую среду?"
Этой же теме были посвящены совещания ученых в 1974 году в Нью-Йорке и в 1975 году в Пало Альто (Калифорния), в результате которых возник специальный Международный комитет по рекомбинации молекул ДНК. Он разделил все генетические эксперименты с микроорганизмами на шесть классов в соответствии со степенью биологической опасности. В свою очередь, Всемирная организация здравоохранения дала ряд практических рекомендаций, в том числе предложение о гласности проводимых экспериментов, обмене опытом в международном масштабе и о публикации результатов исследований по генной инженерии.
Ведь было бы ошибочно считать, что от рекомбинантных ДНК следует ожидать только новых неприятностей. Как любое научное открытие, его можно использовать и во вред и на благо человечеству. А перспективы использования молекулярных химер весьма и весьма заманчивы. Подсаживая "полезные" гены к быстро растущим микроорганизмам, можно получать от них богатые урожаи витаминов, ферментов, гормонов... Да и новые антибиотики помогут получить рекомбинантные ДНК от различных видов плесневых грибков. Поэтому не случайно советские академики В. Тимаков и В. Соловьев писали в конце 1975 года: "Учитывая важность исследований по ДНК-рекомбинантам и другим сопредельным вопросам, Академия медицинских наук СССР приняла меры, направленные на более интенсивное изучение этой проблемы".
Исследование вирусов подсказало еще один путь устранения генетических дефектов. Открытие обратной транскриптазы у онкорна-вирусов позволит со временем использовать от здоровых доноров не ДНК, а молекулы информационной РНК. Слепки с матрицы ДНК будут вводиться в больные клетки вместе с обратной транскриптазой, и под ее воздействием на месте начнется образование нормальных ДНК. Этот метод практически может быть опробован уже в ближайшие годы.
Есть еще одно решение этой проблемы. В последние годы в биологической литературе все чаще можно встретить новое словосочетание - репаративный синтез. Что это такое? Оказывается, в ходе эволюции многие организмы научились сами "ремонтировать" свои дефектные участки наследственного вещества, подобно тому, что некоторые животные (например, ящерицы) воссоздают потерянную часть тела.
При различных неблагоприятных воздействиях внешней среды (в том числе при вирусных инфекциях) в клетках накапливается фермент - рестриктаза, - который вырезает поврежденные участки ДНК. До сих пор, правда, ученым не ясно, каким образом этот фермент "угадывает", что необходимо убрать в двойной спирали ДНК.
Вслед за устранением дефектного участка начинается сам репаративный (восстановительный) синтез: по матрице неповрежденной половины спирали достраивается верный текст белка.
К сожалению, способность к репаративному синтезу у различных видов животных выражена по-разному. Причем у низших организмов он протекает значительно лучше, чем у высших. А поскольку вирусы способны активизировать репаративный синтез, то ученые стараются найти пути стимуляции этого защитного механизма. Ведь если выяснить, каким образом при вирусной инфекции усиливается репаративный синтез, то в дальнейшем для стимулирования этого процесса можно будет использовать обезвреженные вирусы.
Как видим, задачи вирусологии смещаются от обороны к наступлению. Приручение вирусов, которое началось еще с первой вакцины Дженнера, продолжается. И с этой точки зрения полезными являются все вакцинные разновидности самых опасных вирусов. В вирусологических лабораториях они раскрывают секреты своих агрессивных собратьев и помогают выработать противоядие. Теперь остается научить вирусы оперировать больные молекулы. И эта задача будет решена.