Geum.ru

Настоящее учебное пособие концентрирует внимание на одном из важнейших аспектов миссии биологии в современном мире на ее социально-политических приложениях

Вид материалаУчебное пособие

Содержание


7.3. Современные генетические разработки и их биополитическое значение
Подобный материал:
1   ...   47   48   49   50   51   52   53   54   ...   61

7.3. Современные генетические разработки и их биополитическое значение



После ознакомления с ситуацией в биотехнологии в целом, в данном разделе целесо­образно рассмотреть генетические технологии, на которых основаны многие биотехнологические проекты. Проблематике генетических технологий (особенно в применении непосредственно к человеку) уделялось существенное внимание в работах биополитиков (Л. Колдуэлла, А. Сомита, Т. Виджела), а в последние два десятилетия она и связанная с ней биомедицинская проблематика является «фокальной точкой» многих биополитических исследований (см, например, Blank, Merrick, 1995) и учебных программ по биополитике, например, написанных для универститета Северного Иллинойса в США (Bonnicksen, 1999, 2005; Strate, 2004). Значение генетических технологий столь велико, что некоторые ученые понимают современную биотехнологию только как генетическую инженерию (что представляется автору неоправданным редукционизмом в свете иных важных «ипостасей» биотехнологии, см. выше).

Генетические разработки в большой мере подпали под контроль транснациональных компаний-гигантов типа Monsanto, которые обслуживают в первую очередь наиболее богатых клиентов из развитых стран Запада. Вновь уместно упомянуть здесь о «золотом миллиарде» (см. 7.1) и растущей пропасти между «богатыми» и «нищими» регионами мира. Гигант биотехнологической индустрии Genentech в свое время отказался от предложения Всемирной Организации по Здравоохранению разработать генноинженерную вакцину против малярии, бича многих стран «третьего мира». Представители Genentech мотивировали отказ тем, что такой проект “несовместим с деловой стратегией Genentech». В 2000 г. необходимость активного внедрения достижений генетических технологий в развивающихся странах была подчеркнута многими участниками международного семинара по биотехнологии в Зальцбурге.

Функция биополитического движения могла бы состоять в стимулировании общественности к активному участию в разработке политики по генетическим технологиям и их приложениям. Как писал А. Сомит еще в 1972 г., «биополитики могли бы разработать надежные и точные методы регистрации общественного мнения» (Somit, 1972. P.235) по актуальным биологическим проблемам с политическим подтекстом, в том числе по генетическим инновациям и их социально-политическим последствиям. Изучение общественного мнения – не самоцель, а предпосылка для разработки политических мероприятий, которые могли бы рассчитывать на общественную поддержку, понимание, симпатию. Биополитики могут помочь рассеять беспочвенные опасения, подогреваемые падкими на сенсацию журналистами и зачастую недостаточно осведомленными представителями властных структур. Информирование публики о реальном положении дел и реальных – а не придуманных – опасностях генетических технологий должно сочетаться с вниманием к интересам всех слоев социума, к общественному мнению во всех регионах мира, затронутых последствиями генетических разработок.

Положительный пример представляет деятельность Датского Совета по Технологиям (Danish Board of Technology, Editorial, Nature, 2000). Цель этой общественной организации – помочь парламенту Дании оценить весь спектр проблем, связанных со всякой технологической инновацией. Совет проводит конференции и организует деятельность рабочих групп по конкретному вопросу (cкажем, по генетической инженерии растений). С организационной точки зрения он представляет собой типичную сетевую структуру, чему способствует возможность коммуникации по каналам Интернета. В процессе работы над оценкой технологий Совет запрашивает мнение ученых, бизнесменов, политических деятелей. “Био-оценка технологий” провозглашена также одной из программных задач Биополитической Интернациональной Организации. То, чему посвящают себя названные организации (Датский Совет по технологиям, БИО), во многом представляет собой комплексный междисциплинарный анализ генетических технологий, направленный на выявление их позитивных и негативных сторон, на оценку риска и управление им – на гуманитарную экспертизу этих технологий (см. Ашмарин, Юдин, 1997; Юдин, 2004).

Рассмотрим теперь наиболее важные из генетических технологий..


7.3.1. Генетическая инженерия -- манипуляции с ДНК живых организмов с целью изменения наследственности этих организмов. В последние десятилетия генетическая инженерия освоила различные формы живого (микроорганизмы, грибы, растения, животные, человек), ее разработки находят применение в биотехнологии и медицине. Генетическая инженерия ведет отсчет своей истории с пионерской работы П. Берга с соавт. (Станфордский университет, 1972) по получению рекомбинантной ДНК, включающей фрагменты ДНК бактериофага , ДНК бактерии Escherichia coli и ДНК обезьяньего вируса SV40.

В
Рис. 45

конце 70-х годов реализован практически важный генноинженерный проект – получение человеческого гормона соматостатина с помощью клеток E. coli, в которые был введен соответствующий ген. Работы в области генетической инженерии включают четыре основных этапа (рис. 45):
  • Получение нужного гена — вырезание его из ДНК (например, гена, кодирующего инсулин, из человеческой ДНК) с помощью “молекулярных ножниц” — ферментов-рестриктаз; химический или химико-ферментативный синтез интересующего гена; синтез необходимого фрагмента ДНК на основе информационной РНК с помощью ревертаз.
  • Встраивание гена в генетический элемент (вектор), способный к размножению (репликации). Роль векторов могут выполнять вирусы, способные быстро размножаться и переносить интересующий ген из клетки в клетку, распространяясь по ткани растения или животного. В этом отношении открываются перспективы лечения наследственных заболеваний человека путем введения вирусов, разносящих недостающие гены по всем ~1011 клеток человеческого тела. Другой важный класс генетических векторов — плазмиды, автономные (внехромосомные) генетические единицы, найденные у бактерий, грибов, растений и животных. Наибольшее применение в генетической инженерии нашли бактериальные плазмиды, особенно плазмиды E. coli.
  • Введение гена (в составе вектора) в интересующий организм путем трансформации (перенос свободной ДНК в клетку), трансфекции (с помощью вируса), а в случае бактерий, также конъюгации (передача ДНК из клетки в клетку через половые ворсинки). В последние десятилетия ДНК также впрыскивают путем микрошприца или транспортируют с помощью “микроскопических пуль” (микропрожектилей).
  • Отбор клеток, получивших желаемый ген. Проводится на основе признака, кодируемого геном. Так, клетки бактерий с встроенным в них геном -галактозидазы — фермента, необходимого для усвоения сахара лактозы – могут быть отделены от всех остальных при выращивании на питательной среде с лактозой как единственным питательным компонентом. При этом выживут только клетки со встроенным геном — продукты генноинженерного проекта. Возможен также отбор путем иммунологической детекции белка, кодируемого данным геном или путем неспоредственного обнаружения интересующего гена в составе ДНК (с помощью ДНК-зондов).

Путем генетических манипуляций к настоящему времени удалось заставить клетки бактерий (в первую очередь, E. coli), дрожжей, насекомых (например, шелкопряда) производить человеческие белки инсулин, интерфероны, антитромбогенный фактор VIII, гормон роста, плазминоген и др. вещества, представляющие собой лекарственные препараты (так называемая “индустрия ДНК” как область фармакологии). В частности, полученный с помощью генноинженерного мутанта E. coli инсулин человека (хумулин) необходим для диабетиков, а фактор VIII – для больных гемофилией А. Генноинженерные микробные продукты находят применение, помимо медицины, также в пищевой промышленности, сельском хозяйстве, химической промышленности и др.. Например, в бактериальной системе клонирован ген заменителя сахара тауматина (природный источник – африканское растение). Тауматин слаще свекловичного сахара в 10000 раз. Генноинженерные штаммы E. coli синтезируют каротиноиды, широко используемые в пищевой, косметической и фармацевтической промышленности; уксусную кислоту; 1,3-пропандиол (сырье для производства полипропилентерефталата – материала для ковровых покрытий и обивки салонов автомобилей, см. Дебабов, 2005); L-аспарагиназу, (ген взят у бактерии Erwinia carotovora, см. Омельянюк и др., 2005), применяемую как противоопухолевый препарат.

Изменяя гены, кодирующие белки, генетические технологи осуществляют разработки по белковой инженерии с целью создания белковых структур, удовлетворяющих тем или иным практическим критериям, например, критерию безвредности для организма больного, если речь идет о лекарственных средствах или вакцинах. Так, противоопухолевые препараты из омелы отличаются высокой токсичностью, но методы белковой инженерии позволили лишить один из компонентов этих препаратов – белок MLIII – его токсического действия на организм (Певзнер и др., 2005). Также путем белковой инженерии на базе интерферона-гамма получен препарат дельтаферон, отличающийся повышенной устойчивостью и растворимостью, что облегчает его выделение и очистку (Мирошников и др., 2005).

Помимо бактериальных клеток, в генноинженерных разработках применяют клетки дрожжей, которые в большей степени годятся, как эукариотические организмы, для получения лекарственных прпаратов, активных в организме человека. С помощью генноинженерных штаммов дрожжей получают, например, вакцину против гепатита В (см. Curran, 2003). Есть также разработки с использованием генетически модифицированных культивируемых клеток животных человека (напрмер, с целью синтеза эритропоэтина как средства против анемии).

Немало надежд и в то же время опасений связано с разработками по получению генетически модифицированных (genetically manipulated, GM) растений, также называемых трансгенными растениями. Трансгенные растения создаются в генноинженерных лабораториях, начиная с 1982 г. (когда был получен трансгенный табак). К услугам генных инженеров имеются разнообразные методы введения чужеродных генов в растительные клетки, включая использование плазмиды Ti агробактерий, бомбардировку ДНК и ее прямое введение (трансформацию) в растительные протопласты (клетки, лишенные клеточной стенки). Переспективным методом является введение чужеродного ДНК (например, от агробактерий) в геном клеток пыльцы или яйцеклеток (см. Анисимова и др., 2005).

К числу сенсационных новинок относятся морозоустойчивые помидоры, в которые был внедрен ген антарктической рыбы. Подобные разработки с самого начала вызывали энергичные протесты Дж. Рифкина и других активистов, вырвавших в 1987 г. с корнем кусты трансгенной земляники на опытной плантации; ожидаются также возражения вегетерианцев против продажи в супермаркетах помидор с животным белком. К настоящему времени получены морозоустойчивые сорта целого ряда растений, причем использованы гены рыб и насекомых, чьи белковые продукты придают организму морозоустойчивость.

Широкое сельскохозяйственное применение находят ныне растения, устойчивые к гербицидам, насекомым, различным возбудителям заболеваний. Так, яблони, фисташки, брокколи, люцерна, рапс, рис, хлопок, клюква, баклажаны, картофель и другие сельскохозяйственные культуры были обогащены генами, отвечающими за синтез губительного для насекомых токсина Bacillus thuringiensis (такие трансгенные растения известны как Bt-растения). Ведутся разработки по созданию растений, устойчивых к окислительному стрессу (содержащих «чужие» гены каталазы, супероксиддисмутазы, пероксидазы и других ферментов, ликвидирующих образующиеся при воздействии окислителей перекисные соединения). Подобные растения можно будет выращивать в высокогорных условиях, где сильна солнечная радиация; такие растения будут также отличаться повышенной устойчивостью к воздействию радиоактивного загрязнения (см. Чуб, 2003).

Предполагается, что культивирование трансгенных растений в глобальном масштабе принесет в 2010 г. доход, составляющий приблизительно 25 млрд. долларов США (C. Anderson, 2000). Трансгенные культурные растения, включая овощные культуры, занимали в конце 2004 г. площадь на планете, равную приблизительно 58 млн. га. Трансгенные растения получили ныне особое распространение в США и Канаде, где выращивается (по состоянию на конец 2004 г.) 64 вида трансгенных растений, включая сою, кукурузу, картофель, помидоры, лен и др. (см. Рябчук, 2005). На передовые позиции в плане выращивания таких растений выходит также Китай. Данная технология, как и другие результаты биотехнологических разработок, оказывает свое влияние на международную политику, а именно на соотношение экономических потенциалов стран и регионов на международной арене.

Ведутся работы по улучшению вкусовых качеств растительных продуктов, удлинению сроков их хранения (примером служат трансгенные помидоры, у которых замедлен процесс созревания и размягчения плодов), повышению питательной ценности овощей и фруктов. Получены трансгенные растения риса с повышенным содержанием ценных каротиноидов, трансгенная соя с улучшенным белковым составом. Известна также разработка по получению риса, лишенного запасного белка, вызывающего аллергические реакции у примерно 10% населения Японии (Чуб, 2003). В литературе сообщается о создании также газонной травы с пониженным содержанием аллергенов. Поулчен трансгенный табак, лишенный никотина; на стадии разработки находится проект по созданию кофейного дерева, плоды которого не будут содержать кофеин (Рябчук, 2005). Осуществлены генноинженерные проекты по изменению окраски цветков (например, петуний), приданию им махровости. Выведены трансгенные деревья, которые отличаются ускоренным ростом, повышенным качеством древесины (см. Рябчук, 2005), низким содержанием лигнина, затрудняющего изготовление бумаги (Schmid, 2003). Осуществляются проекты по генетической инженерии масличного растения рапса с цлью получения новых ценных видов масел (Curran, 2003). Наконец, трансгенные растения могут синтезировать инсулин, антитела и другие продукты для нужд медицины, причем их терапевтическое применение облегчается тем, что растения как эукариоты вырабатывают продукты, более близкие по свойствам к человеческим белкам, чем белковые продукты бактериальных систем (Чуб, 2003).

Остановмся на разработках по созданию трансгенных животных. Начало этим исследованиям было положено в 1982 г. созданием трансгенной мыши. В последние годы в ряде лабораторий мира предпринимаются попытки создания животных, в молоке которых содержатся белковые препараты медицинского назначения. С помощью гена -антитприпсина ААТ, были получены трансгенные овцы, в молоке которых содержится до 35 г/л этого белка (Рыбчин, 1999). -антитприпсин ингибирует фермент эластазу и служит лекарством для больных с избыточной активностью данного фермента. Трансгенные козы содержат в молоке человеческие моноклональные антитела и антитромбин (Rifkin, 1998), коровы – факторы свертывания крови, необходимые для борьбы с гемофилией (Curran, 2003). В геномы домашних животных планируют ввести и другие гены, которые приведут к обогащению их молока лекарственными веществами. Вмешательство в геном животных преследует также цель повышения их продуктивности. В Гонконге получена, например, порода кур, отличающихся крупными размерами и быстрым ростом, чей геном обогащен фрагментом ДНК, взятым у редкой китайской разновидности кур. Генноинжнерные разработки касаются и насекомых-вредителей. В 2000 г. в Великобритании были получены мухи-самцы с мутантным геном, которые при спаривании с самками вызывают их гибель, таким образом резко снижая численность всей популяции вредителей (Рябчук, 2005).

Сконцентрируем внимание на биополитических проблемах генетической инженерии. Одной из основных проблем с начала 70-х годов, остается проблема непредвиденного или, что еще хуже, умышленного получения опасных “генетических монстров”: болезнетворных микроорганизмов и вирусов, бесконтрольно размножающихся сорняков и даже стандартизованных людей (см. также подраздел о клонировании). Эта опасность была предметом конференции в Асиломаре (США) уже в 1975 г. Были разработаны детальные инструкции по генетической инженерии, которые во многих случаях ограничивают выбор исследователя, скажем, такими дефективными объектами, которые могут размножаться только в лаборатории. К тому же стало ясно следующее: любой живой организм является целостной, слаженно функционирующей системой. Вмешательство человека в гены, контролирующие деятельность этой системы, с большой вероятностью приведет к нарушению функционирования этой системы. Все это может снижать приспособленность полученного существа и тем самым уменьшает риск его распространения за пределами генетической лаборатории.

В Европе система безопасности в работе генноинженерных лабораторий устанавливается законом на уровне «Директив Европейского Союза по использованию генетически модифицированных микроорганизмов104». Генетически модифицированные организмы (ГМО) подразделяют на 4 группы по степени риска для здоровья людей. Потенциально наиболее опасные ГМО соответствуют наиболее строгим мерам безопасности. Отвественность за них несет лидер генноинженерного научного проекта, причем ему в помощь в ряде европейских стран придают специалиста по био-безопасности. Дальнейшая децентрализация организационной структуры генноинженерной лаборатории наступает в том случае, если в ее деятельность вмешиваются представители общественных движений и организаций. В США генетические технологи чувствуют себя несколько свободнее, ибо Нацональный институт здравоохранения позволяет лидерам проектов самим решать вопрос о степени риска их разработок и принимать соответствующие меры.

Так или иначе, опасность выхода генетически изменененных организмов из-под контроля, их распространения в природе (например, через пыльцу растений) и в человеческом организме и взаимодействия с другими живыми существами все еще реальна по сей день. Получены, в частности, данные о том, что симбиотическая микрофлора человека уже содержит генноинженерные структуры (см. Рябчук, 2005). Поэтому так сильны бывают протесты против внедрения всякого нового достижения генетической инженерии. Чем ближе подходят исследователи по эволюционной лестнице к человеку (а ныне сам человек уже находится в фокусе их внимания), тем более обостряются связанные с генетической инженерией биополитические/био­этические проблемы, имеющие также религиозные обертона – человек пытается играть роль Творца.

В этой связи возникает и вопрос о допустимости патентования живых организмов - продуктов генетических манипуляций. Является ли траснгенная мышь творением божьим или она “дело рук человеческих”, результат своего рода человеческой «игры в Бога» (с непредсказуемыми отдаленными последствиями)? Последнее подразумевается в целом ряде патентов, защищающих новые формы жизни – результаты генноинженерных разработок. Еще в начале 80-х годов, после выигранного судебного процесса Chakbarty v. Diamond, в США был получен патент на генноинженерную бактерию, способную разлагать сырую нефть. Спор о допустимости патентования живого вновь возник в США после оформления в 1988 г. заявки на патент на “гарвардскую мышь”. Данная разновидность мышей была генетически модифицирована ради исследований по проблемам рака. Этот патент вызвал дебаты о генетических исследованиях и допустимости вмешательства в природные процессы, что привело к слушаниям в Конгрессе и четырехлетнему мораторию на патентование новых форм жизни. После снятия моратория в 1992 г. были получены патенты, например, на следующие трансгенные разновидности мышей: 1) мышь, производящая человеческий интерферон; 2) мышь с доброкачественной опухолью предстательной железы; 3) мышь, лишенная иммунитета.

“Попытка играть роль Творца” новых форм живых организмов оборачивается, в некоторых генноинженерных разработках, сугубо практическим последствием: введение новых генов в ряде случаев не приводит к желаемым эффектам или вызывает не предсказанные заранее последствия. Введение генов красной окраски цветков в геном петуний, помимо достижения желаемого эффекта, также снизило их плодовитость и повлияло на облик корней и листьев. Введение гена «чужого» гормона роста в геном лососи не только ускорило рост этой рыбы, но и изменило ее окраску: лосось стала зеленой (Teitel, Wilson, 1999). Высказывается также тревога, что продукты, получаемые из устойчивых к насекомым растений, содержащих дополнительный белок – Bt-токсин – могут вызывать аллергические реакции у людей.

Большие опасения – и этические возражения – вызывает тот факт, что введение чужеродного гена в ДНК нарушает естественную сбалансированность генома, гармонию между функционированием различных систем органов. Так, трансгенные свиньи с геном бычьего гормона роста не только превышают дикий тип по колическтву мяса, но и постоянно болеют артритом, их конечности с трудом выдерживают избыточный вес. Впрочем, сходные проблемы вызывает и выведение новых пород и сортов путем обычной селекции. Например, собаки породы пекинес испытывают трудности с дыханием.

Большинство продуктов из сои в американских супермаркетах изготовлены из ее пестицидустойчивых трансгенных сортов. Возможность побочных эффектов и недостаточное тестирование трансгенных живых организмов объясняет тревогу тех, кому предлагают купить получаемые из них продукты. Трансгенные помидоры сорта Flavr Savr (с удлиненных сроком хранения) содержали не нужные потребителям гены устойчивости к антибиотикам канамицину и неомицину; помимо этого, возникли сомнения в питательной ценности этих помидор. В результате производитель помидор Flavr Savr компания Calgene изъяла свой продукт с рынка США. Высказываются также опасения, что гены устойчивости к антибиотикам, содржащиеся в разнообразных трансгенных растениях, могут быть переданы болезнетворным бактериям, что затруднит борьбу с ними. Компания Monsanto изъяла два трасгенных сорта рапса с канадского рынка, в силу наличия у них «не запланированного гена». Подобные ситуации возможны и в других странах, и важных шагом могло бы быть создание наделенных достаточными полномочиями независимых экспертных комиссий, которые не должны быть связаны общими интересами с производящими генноинженерные продукты компаниями. В начале раздел 7.3. мы уже вели речь о потенциальной роли сетевых общественных организаций типа Датского совета по технологиям.

Гербицидустойчивые растения производятся генноинженерными предприятиями наряду с соответствующими пестицидами. Так, компания Monsanto производила гербицид широкого спектра действия Roundup и, в дополнение к нему, семена устойчивых к этому гербициду растений – кукурузы и сои (“Roundup Ready crops”). Этот гербицид при интенсивном его применении фермерами попадает в почву и воду, уничтожает всю дикорастущую флору. Подобные гербициды опасны, по имеющимся данным, для рыб и моллюсков, они создают угрозу и для человека: гербициды накапливаются в тканях гербицидустойчивых растений.

Опасения вызывает и воздействие на организм человека самих трансгенных растений, их ДНК и белков. Не могут ли они быть токсичными и/или аллергеннымии для человека? Так, устойчивая к Roundup соя, широко используемая в пищевой промышленности, не прошла достаточно длительных полевых испытаний, поэтому вопрос об ее полной безвредности для человека остается открытым. Целесообразная практическая мера – маркировка всех генноинженерных продуктов – не применяется в США и в России, но введена с 1997 г. в Европейском Союзе. Исключение в Европе делается лишь для продуктов, которые производят с помощью генетически модифицированных организмов, но так, что их ДНК и белок не остаются в готовом продукте.

Трансгенные растения и (в перспективе) животные, при всех своих возможных преимуществах, будут способствовать уже рассмотренной тенденции к монокультуре (выращиванию в чистом виде) в различных регионах мира одних и тех же сортов или пород, со значительным ущербом для биоразнообразия и угрозой глобальных выспышек губительных заболеваний у этих растений/животных.

Влияние генетической инженерии на глобальную экономическую и политическую ситуацию обещает быть двояким.

С одной стороны, генетическая инженерия обещает людям всей планеты высокоэффективное сельское хозяйство, новые ценные лекарственные препараты, решение проблемы дефицита продовольствия, улучшение экологической обстановки вследствие частичного отказа от пестицидов при возделывании устойчивых к вредителям и сорнякам сельскохозяйственных культур.

С другой стороны, преимущественная ориентация биотехнологических компаний на богатых клиентов Запада угрожает еще более углубить уже существующую пропасть между «золотым миллиардом» и остальным человечеством. Подчеркнем, что эта тенденция может быть смягчена усилиями групп общественных активистов, чья деятельность должна находить поддержку у глобальных межгосударственных структур калибра ЮНЕСКО. Целью деятельности и локальных, и интернациональных групп может быть помощь тем индивидам, группам и регионам, которые в ней наиболее остро нуждается. Например, генетическая инженерия могла оказать немало помощи фермерам развивающихся стран. Генноинженерным путем можно было бы получить многолетние разновидности однолетних растений, что устранило бы затраты труда на их ежегодный посев. Трансгенные растения можно было обогатить питательными веществами, позволив большему числу людей утолить голод. Тем не менее, по пессимистическим футурологическим прогнозам, может пройти целое десятилетие и даже более, прежде чем потенциальные преимущества биотехнологии станут доступными менее развитым странам. Там, где ожидаются ничтожные доходы, будет предприняты, вероятно, и незначительные усилия.

Влияние трансгенных сельскохозяйственных культур на глобальную экологическую ситуацию также является двояким. Уже отмечалось, что устойчивые к патогенам, вредителям или сорнякам растения снижают разрушение биоокружения пестицидами, но пестицид-устойчивые трансгенные сорта, напротив, способствуют неумеренному использованию пестицидов. Все трансгенные сельскохозяйственные культуры создают риск переноса своих генов в геномы других растений (плазмиды и другие векторы). Как понравятся фермерам, скажем, гербицид-устойчивые сорняки? Не распространятся ли сами трансгенные растения в природе как «суперсорняки» нового поколения и не подорвут ли они хрупкое равновесие в природных экосиистемах?

В природе не прекращаются коэволюционные процессы. Устойчивые к насекомым Bt-растения (трансгенные растения, вырабатывающие токсин B. thuringiensis) стимулируют эволюцию в направлении появления и распространения новых разновидностей насекомых, устойчивых к этому токсину. Вирус-устойчивые трансгенные растения, как ожидается, рано или поздно станут жертвами изменившихся вирусов, которые преодолеют защитные механизмы, созданные генетическими инженерами.

Создание трансгенных животных вызывает дискуссии об этичности подобных разработок, например, если речь идет о животных с выведенными из строя генами (knockout animals), используемыми в исследованиях с целью разработки новых лекарственных препаратов или непосредственно для синтеза этих препаратов в промышленном масштабе (в роли биоферментёров).

Генетическая инженерия допускает многочисленные применения в разработках по созданию биологического оружия, например, новых болезнетворных микроорганизмов и вирусов, ядовитых растений (скажем, помидоров с геном «ядовитости») и др. На генетическую инженерию возлагают надежды и разработчики средств защиты от биологического оружия и био-индикаторов его применения. В США, например, Пентагон финансирует проект по созданию трансгенных деревьев, которые будут менять свой цвет при контакте с бактериями, используемыми в качестве биологического оружия.

В заключении к этому подразделу охарактеризуем лежащую в основе генетической инженерии философскую позицию. В отличие от «восточных», «натурфилософских» направлений современной биотехнологии (см. выше, 7.2), большинство генноинженерных разработок пропитаны редукционизмом (сведение живого организма до совокупности его генов) наряду с определенной легитимацией права человека перетасовывать эти гены, «играть в бисер» и в этой ипостаси уподобляться Творцу. Эти установки существенно перевешивают другую философскую струю, звучащую и более натуралистично, и более в духе коэволюционизма – понимание (и оправдание существования) биотехнологии как части природного процесса эволюции, то, о чем писал Дж. Рифкин (Rifkin, 1998). Преобладание откровенного редукционизма в понимании живого характерно для многих футурологических прогнозов и планов грядущих достижений генетической инженерии.

К 2010 г. предполагается превратить растения в «химические фабрики», поизводящие не только лекарства и пищевые добавки, но и пластики, краски, компоненты моторного топлива и присадки к нему. Трансгенные животные, помимо их использования в качестве «ферментеров» для медицинских препаратов, могут служить культиваторами человеческих органов, выращиваемых в их брюшной полости (после модификации их белков с целью предотвращения иммунных реакций отторжения).

К середине XXI века прогнозируют возможность создания «жизни в пробирке», начиная с одноклеточных существ, но далее, возможно, переходя к многоклеточным организмам. Некоторые футурологи, работая в жанре научно обоснованных утопий, предрекают создание c применением генетических технологий «комбинированных электронно—органических систем», сочетающих принципы устройства мозга и компьютера. Эти системы будут способны к эмоциям и вдохновению и превосходить людей по инеллекту. Коллизии биополитического типа возникнут, если подобные био-киборги заявят о политических правах вплоть до права выдвигать свою кандидатуру на президентских выборах.

Ситуацию с генетической инженерией как частью современной биотехнологии можно резюмировать так: особая моральная позиция современной биотехнологии определяется ее беспрецедентной способностью делать добро и также беспрецедентной способность творить зло (Anderson, 1987). Такая “моральная двойственность” биотехнологии вообще и генетической инженерии в особенности была также в центре внимания работ Т. Виджела, посвященных биополитическому значению биотехнологии.

Медицинские аспекты генетической инженерии рассмотрены в самостоятельном подразделе о генетической терапии и диагностике (см. ниже).


7.3.2. Генетическое клонирование -- получение генетически идентичных копий из одной клетки. Само слово «клон» вызывает, особенно у западного обывателя, чувство страха и негативные ассоциации: перед его мысленным взором предстают «безымянные, безликие, безумные псевдолюди» (Klotzko, 2004). Не случайно Лукас дал очередной серии «Звёздных войн» название «Атака клонов»! Однако клонирование давно освоено живой природой как способ размножения.

Бактерии, простейшие размножаются делением клеток — пример природного клонирования, ибо их размножение не связано с рекомбинированием генетического материала. Черенки и отводки растений, способные к регенерации фрагменты червей – также примеры природных клонов. Естественные клоны высших животных и человека – однояйцевые близнецы (результат разделения одной оплодотворенной яйцеклетки). В искусственных условиях растительные клетки удалось клонировать в 60-е годы Мельхерсу в Западной Германии и Р.С. Бутенко в СССР. Метод основан на снятии клеточной стенки с растительных клеток (получение протопластов). Их обработка растительными гормонами позволяет получить скопление неограниченно делящихся клеток (каллус), генетически идентичных исходно взятой клетке. Далее из каждой клетки каллуса можно регенерировать (также путем гормональной стимуляции) растение — генетическую копию того, у которого изъяли клетку. При культивировании растительных клеток может и не ставится задача регенерации исходного растения. Масса культивируемых клеток может расти на питательных средах и, как отмечено в разделе о биотехнологии, использоваться для производства тех или иных ценных продуктов. Так, в нашей стране уже в 1965 г. Р.Г. Бутенко получила культуру клеток женьшеня, которая является продуцентом важных лекарственных веществ, пищевых добавок, косметических средств.

Что касается попыток генетического клонирования животных, то одна из трудностей заключается в том, что их клетки в большинстве случаев уже на ранних стадиях эмбрионального развития дифференцированы — т.е. специализированы на выполнении своей функции (так, клетка печени отличается от нервной клетки того же индивида). Не функционирующая часть генетической информации инактивирована или даже необратимо утрачена. Несмотря на это, в 1969 г. Гёрдону с сотрудниками удалось клонировать лягушек, причем в яйцеклетку (из которой предварительно удалили собственное ядро) пересадили ядро с генетическим материалом клетки кожи зародыша другой лягушки. Клетки кожи уже были дифференцированными, однако опыты прошли успешно: была получена лягушка — точная генетическая копия той, у которой взяли клетку кожи. Важную роль в развитии метода клонирования сыграли опыты по культивированию в пробирке, вне организма, так называемых стволовых клеток. Эти клетки мало дифференцированы (и потому несут полный или почти полный набор генов для всего организма) даже у взрослого индивида. В 90-е годы получены стабильные культуры стволовых клеток мышей, хомяков, крыс, норок, овец и других животных.

Процедура клонирования животных в типичном случае складывается из следующих основных этапов (рис. 46):

К
Рис. 46
ультивирование стволовых или эмбриональных (зародышевых) клеток;
  • Извлечение ядра из культивируемой клетки (с помощью микропипетки);
  • Перенос ядра (с небольшим количеством околоядерной цитоплазмы) в неоплодотворен­ную яйцеклетку, из которой предварительно извлечено собственное ядро;
  • Выращивание эмбриона, получившегося из яйцеклетки с «чужим» ядром; имплантация этого эмбриона, если он успешно развивается, в матку приемной матери;
  • Если удалось получить живую молодую особь, необходимо удостовериться, что она действительно представляет собой клон. Используют характерные признаки-маркеры (например, клонированные лягушки Xenopus laevis все были светлой окраски, как и особь – донор ядра; яйцеклетка же была взята у особи темной окраски) или, что более точно, исследуют ДНК (анализ микросаттелитов, метод генетических отпечатков пальцев, см. ниже).

К
Рис. 47

ульминацией этих исследований было получение Яном Вильмутом и его коллегами в Шотландии ягненка Долли (дата рождения – 5 июля 1996 г.) — генетической копии своей умершей за 4 года до этого матери, у которой генетическая информация была взята из клетки молочной железы (Рис. 47). Генетический материал был пересажен в лишенную собственного ядра яйцеклетку другой овцы; полученный из такой яйцеклетки зародыш был выношен третьей овцой105. В дальнейшем, клонированы другие овцы, например, Полли, в геном которой был введен человеческий ген, кодирующий фактор свёртывания крови (для лечения гемофилии), а также свиньи, коровы, мыши, кролики, козы, мул и кошка Копикэт. Правда, доля успешных результатов в этих опытах была весьма невелика. В случае млекопитающих, если использовать ядро клетки взрослого животного (как в примере с овцой Долли), вероятность рождения живых детенышей-клонов оценивают в 0,1—1% от числа попыток (Gurdon, Colman, 1999; статья использована и в дальнейшем тексте подраздела). Что касается самой Долли, то она была единственным положительным результатом в серии из 277 попыток, причем только в 29 случаях клетки с чужим ядром стали формировать эмбрионы (а Долли – единственная родившаяся и выжившая овца в этой серии опытов по клонированию).

Молекулярные генетики не видят принципиальных препятствий на пути к клонированию людей. Правда, возможны значительные эксперименталь­ные трудности, связанные с особо “капризным характером” клеток человека по сравнению с клетками многих видов животных. Весьма серьёзным препятствием на пути к клонированию человека на долгие годы, по-видимому, остануться уже упомянутые проблемы – низкая эффективность клонирования и высокая вероятность аномалий и уродств у клонов. «Стандартный медицинский подход, в согласии с которым новые методы лечения такого типа могут быть официально разрешены только, если их потенциальные преимущества перевешивают риск для ребенка и суррогатной матери, представляет собой мощный и до сих пор успешный аргумент для того, чтобы отложить официальное признание данных методов» (Curran, 2003. P.134). Все это может отодвинуть на определённое время перспективу клонирования человека, однако данная возможность все равно остается весьма соблазнительной.

Создатель клонированной овцы Долли Вильмут высказался против клонирования человека, подобные эксперименты были первоначально запрещены в Великобритании и рекомендованы к запрету Декларацией ЮНЕСКО («Геном человека и права человека») от 11 ноября 1997 г. В США не введено подобного законодательного запрета, однако государство отказывается финансировать соответствующие исследования. Великобритания впоследствие ослабила запрет, разрешив работы с человеческими эмбрионами, но лишь при условии, что они не должны развиваться более 14 дней.

Большую тревогу вызывает возможность получения генетических копий человеческих индивидов, так что обычный способ размножения станет немодным, и мир может быть переполнен стандартными клонированными людьми, отвечающими интересам тех или иных заказчиков. Не будем обсуждать все то, что уже многократно и красочно описывалась фантастами с начала XIX века, когда был создан образ Франкенштейна. Интересно, однако, что в 1978 г. Давид Рорвик в США опубликовал (в документальном жанре) книгу “In His Image: The Cloning of a Man”, целью которой было разоблачить материалы о секретном клонировании богатого человека. Книга вызвала значительный резонанс, но автор не смог документально подтвердить свои разоблачения, и его сведения были признаны в 1982 г. фальшивыми. Не смог пока подтвердить свои удачи в клонировании людей бывший журналист Раэль, создавший в 2002 г. компанию Clonaid и желавший клонировать жертв террористических актов 11 сентября 2001 г. в США, а также самих террористов (для предания их суду). Не продемонстрировал результаты попыток клонирования и итальянский специалист по искусственному оплодотворению Северино Антинори. Не исключено, что подобные работы проводятся «в секретных лабораториях неизвестных стран» (см. Klozko, 2004).

Энтузиаст идеи клонирования людей Ричард Сид прямо говорил о том, что акт клонирования уравнивает людей с Богом, тем самым провоцируя этико-религиозные обвинения в святотатстве, которые раздаются по адресу всех генных технологий в целом.

Угроза «клонирования по заказу» с бесконтрольным распространением в социуме клонов богачей, политиков или иных элитных групп, а также «атака клонов» на традиционные устои семьи тем не менее не должны заслонять от нас других аспектов проблемы. Этично ли запрещать клонирование людей, если эта процедура – единственный шанс для индивида иметь «генетически родного» ребенка, а не просто усыновленного приемыша? Воспроизводство путем клонирования может решить проблему в том случае, если один из партнеров имеет тяжелое наследственное заболевание, поскольку дает возможность другому партнеру передать свои гены потомству. Поэтому в ряде стран, включая Израиль, считается достаточным строго контролировать, а не запрещать исследования по клонированию.

Из числа противников клонирования человека многие фактически протестуют не против самой этой идеи, а лишь против ее недостаточной разработанности. Например, для многих членов Конгресса США, как и для ученых и представителей биотехнологического бизнеса, проблему составляло то, что техника клонирования пока небезопасна и может привести к появлению детей-уродов; число противников серьезно уменьшилось, если бы эта техника стала вполне надежной (см. Rifkin, 2002).

Сторонники идеи клонирования людей утверждают, что все методические проблемы, ныне препятствующие легализации этой идеи, будут постепенно преодолены. Тем не менее, даже после доведения до совершенства – и до приемлемой цены и эффективности – процедуры клонирования, возникнут сложные биополитические и биоэтические дилеммы.

Техника клонирования требует участия донора яйцеклетки (лишаемой собственного ядра), донора ядра, вводимого в яйцеклетку, и суррогатной матери. Кто должен считаться матерью ребёнка-клона? Если ядро взято от женщины, кто будет считаться отцом клона? Будет ли вообще отец? Успехи клонирования людей могут подорывать традиционные устои семейной жизни, привести к полному пересмотру представлений о ролях родителей и детей, которые уже и так модифицируются под влиянием современных технологий искусственного оплодотворения «в пробирке» и суррогатного материнства. «Клонирование и планируемый в ближайшее десятилетие успех разработки искусственной матки создаст ситуацию, при которой станут рождаться дети, вообще – ни в каком смысле – не имеющие ни отца, ни матери. Т.е. возникнет новая идентичность «клона». На традиционный вопрос – «Чей ты?» – послышится ответ: «Я клон Петра или Полины»» (Тищенко, 2004. С.310).

Известны также дебаты о возможности изготовления многочисленных копий “запасных органов” того или иного индивида. Означает ли это, что мы вправе — подобно выращенным в лаборатории безголовым тритонам — культивировать в лаборатории безголовых людей как запас органов и тканей для трансплантаций?

Сторонники терапевтического применения метода клонирования, однако, подчеркивают, что во многих случаев достаточно клонировать не целые органы, а ткани (клонирование как средство для тканевой инженерии). Для этой цели в человеческую яйцеклетку трансплантируют ядро стволовой клетки пациента, нуждающегося в пересадке ткани (например, если его собственная печеночная или костномозговая106 ткань не справляется со своими функциями). Получают эмбрион, чье развитие прерывают на ранней стадии, воздействуя на него сигнальными веществами, превращающими эмбриональные клетки в дифференцированные клетки, соответствующие интересующей нас ткани. Например, сигнальный агент активин ведет к трансформации клеток раннего эмбриона в различные функционирующие ткани, в зависимости от добавленной концентрации этого белка. В последующем тканевую массу пересаживают в организм пациента, у которого взяли ядро для клонирования. К числу ожидаемых при терапевтическом клонировании тканей трудностей принадлежит угроза превращения пересаженной ткани в бесконтрольно растущую злокачественную опухоль. Эта угроза может быть существенно ослаблена, если в клонированные клетки ввести гены, ограничивающие количество клеточных делений.

Более важны на сегодняшний день биоэтические и биополитические проблемы, хотя при клонировании тканей они стоят менее остро, чем при клонировании с целью получения целых человеческих индивидов. Запрет на терапевтическое клонирование в некоторых странах обусловлен тем, что клонирование ткани включает этап выращивания человеческого эмбриона – потенциального индивида – ради того, чтобы далее использовать его клетки в лечебных целях. Итак, в самом начале губится человеческая жизнь.

Впрочем, вопрос о моменте, начиная с которого эмбрион имеет статус человека с юридическими правами, решается различными авторами по-разному, что зависит от их религиозных и философских воззрений. Католицизм настаивает на полностью человеческом статусе эмбриона с момента оплодотворения (или его аналога) и потому выступает за запрет не только клонирования, но и абортов. Приверженцы ислама и иудаизма, однако, полагают, что эмбрион приобретает статус человека несколько позже. Византийские православные философы в Средние Века считали, что разумная душа вселяется в зародыш на сороковой или восьмидесятый день, в зависимости от пола эмбриона. Как уже указывалось, британское законодательство ныне заняло компромисную позицию (запрет с 14 дня). Проблемы юридического статуса зародыша существуют, естественно, не только в случае клонирования, но и при любом другом терапевтическом использовании эмбрионального материала (например, фибробласты используют при лечении болезни Альцгеймера).

Как один из возможных путей обхода указанных проблем рассматривается терапевтическое применение животных яйцеклеток с имплантированным человеческим ядром. Помимо возможных и в этом случае серьезных этических вопросов, такое клонирование пока терпит экспериментальные неудачи. Например, все (кроме одного) зародыши, полученные из коровьих яйцеклеток с человеческими ядрами, погибли до 5 клеточного деления. На этапе 5 клеточного деления (32-клеточный зародыш) погибли также эмбрионы, полученные в результате имплантации ядер из клеток человеческого плода в яйцеклетки свиньи, предварительно лишенные собственных ядер. Участники данного проекта по клонированию – австралийская фирма Stern Cell Science и американская компания Biotransplant обратились с просьбой о выдаче им патента на их разработку в Европейскую Патентную Службу (ЕРА). В выдаче патента им было отказано по этическим соображениям, ибо патентирование системы, включающей элементы человеческого организма, противоречит «нормам морали» (Urban, 2000).

Альтернативный путь обхода биоэтических и биополитических проблем – разработка методов по активации ДНК клеток взрослого организма, чтобы они смогли развиться в зародыш, подобно яйцеклетке. Тогда на этой основе также можно получить клетки той ткани, которая нужна пациенту.

Опасения публики по поводу клонирования связаны не только с терапевтическим, но и с потенциальным политическим применением метода клонирования людей. Уже в 1976 г. кинорежиссер И. Левин в фильме «Мальчики для Бразилии» показал, как клонировали 94 копии Гитлера. Клонирование может привести к возврату системы кастового общества, где каждый младенец будет иметь предопределенную судьбу, как в романе О. Хаксли «О дивный новый мир». Начав с безопасного клонирования с медицинскими целям, общество может скатиться по «скользкому склону» к «превращению процесса размножения в технологию» и к «евгенической переделке будущего поколения» (Kass, 2001).

Вернемся к более актуальным на сегодняшний день аспектам клонирования. Метод клонирования в приложении к животным и растениям может быть направлен на получение и поддержание в чистом виде элитных сортов и пород. Можно выращивать, например, клонированных коров, заведомо свободных от прионов (возбудителей «коровьего бешенства»). Как и генноинженерные разработки, клонирование вызывает угрозу стандартизации генетического материала, так что клонированные сорта или породы могут стать более чувствительными к различным заболеваниям.

Клонирование животных сочетается во многих экспериментах с изменением их генов путием модификации ДНК. Например, предполагают клонировать свиней, у которых выведен из строя ген -1,3-галактозилтрансферазы. Этот ген обусловливает синтез продуктов, обусловливающих быстрое отторжение тканей или органов свиньи иммунной системой человека (так называемую гиперактивную реакцию иммунной систмы, развивающуюмся в течение минут). Клонированные свиньи, лишенные -1,3-галактозилтрансферазы, могли бы найти терапевтическое применение в целях ксенотрансплантации – пересадки органов или тканей этих животных человеческим индивидам. Правда, и органы/ткани таких свиней вызывают более медленные, но неотвратимые реакции отторжения чужеродных структур. Ныне надеются устранить и их источник путем генетических манипуляций (Klotzko, 2004) в рамках решения общей задачи, звучащей весьма антропоцентрично – «репрограммировать развитие жиивотного так, чтобы его органы не содержали биомолекул, мешающих трансплантации этих органов в организм человека» (Curran, 2003. P.132). Проблемой с пересадкой свиных тканей людям является также угроза вирусных инфекций. Так, ткань свиньи содержит эндогенный ретровирус PERV (Klotzko, 2004).

Благородной с точки зрения биополитики задачей представляется сохранение путем клонирования редких и исчезающих биологических видов, занесенных в Красную книгу. В последние годы для этой цели осваивается межвидовое клонирование. Если останки доисторических животных (растений) содержат ДНК, то аналогичным путем возможно почти буквальное воспроизведение основной идеи фильма “Парк Юрского периода” — клонирование этих вымерших форм биоса. Против сохранения биологических видов (и восстановления вымерших форм) путем клонирования выдвигается возражение, что этот метод отвлечет внимание людей от обычных мероприятий по защите биоразнообразия, заботе о еще живущих и размножающихся естественным путем формах биоса планеты Земля. Критики также сомневаются, что фирмы типа Аdvanced Сell Тechnology, ранее предложившие клонировать вымершего быка гаура, искренни в намерении спасти виды из Красной книги. Эти бизнесмены, возможно, просто хотят продемонстрировать изумленному миру мощь своих технологий и добиться выгодных позиций на международном рынке. Для этих целей порой предпринимаются даже нелепые с точки зрения здравого смысла (и кощунственные с религиозной точки зрения) шаги типа введения гена человеческого гормона роста в геном лабораторных мышей.


7.3.3. Проект «геном человека». Важным научным прорывом является выяснение полных нуклеотидных последовательностей (секвенирование) геномов различных живых организмов. Так, в 1998 г. был секвенирован геном круглого червя Caenorhabditis elegans. В последние годы реализуется программа «Геном собаки». В апреле 2003 г. директор Американского института геномных исследований Фрэнсис Коллинз объявил о завершении на 99% руководимого им долгосрочного проекта по исследованию генетического материала человека, проводимого под эгидой организации Human Genome Project (HUGO). С 1999 г. в реализации проекта наряду с HUGO участвовала частная фирма Celera Genomics (руководитель Крейг Вентер). Исследователи идентифицировали около 3,2 млрд. пар оснований, входящих в состав всей ДНК человека (суммарная длина которой около 1,5 м!). Проект состоял из следующих этапов:
  • Получение перекрывающихся нуклеотидных цепочек с помощью обработки ДНК рестриктазами (“молекулярными ножницами”).
  • Клонирование этих фрагментов в бактериальных клетках
  • Определение нуклеотидной последовательности каждого фрагмента ДНК (со­ставление ее биохимической карты).
  • “Опознание” последовательностей нуклеотидов отвечающих тем или иным генам, кодирующим человеческие белки; этот этап во многом опирается на данные об уже секвенированном геноме мыши: проводится поиск гомологичных генных последовательностей (синтений). Так, некоторые гены на хромосоме 21 человека соответствуют генам на хромосоме 10 мыши
  • Определение расстояния между генами — построение физической карты ДНК.

Исследователям предстояло идентифицировать в общей сложности порядка 30 000 генов генома человека. Это цифра ненамного отличается от количества генов в геноме червя Caenorhabditis elegans, что как бы способствует развенчанию исключительного статуса человека в биоразнообразии планеты. Какие новые возможности откроет полная реализация проекта?
  • Существенно облегчатся мероприятия по генной терапии, которые зависят также от прогресса генетической инженерии в целом. Например, рак можно будет лечить с применением лимфоцитов, взятых у человека и подвергнутых генноинженерной обработке.
  • Технически простым — но этически проблематичным — будет ведение “генетического досье” на каждого человека (что облегчит поиск преступников, установление отцовства, а также диагностирование болезней и наследственных аномалий). Оговоримся, что более примитивные, основанные не на знании всех генов, а на генетических отпечатках пальцев (электрофореграмме фрагментов ДНК), генетические досье уже введены в практику в американской криминалистике.

Поскольку проект «Геном человека» основан на методах, применяемых в генетической инженерии, все сказанное об ее биополитических и этических последствиях относится и к этому проекту. Особо подчеркнем следующие моменты: