Почему наш мир таков, каков он есть. Природа. Человек. Общество (сборник)

Человек оказывается носителем генетического заболевания, если генетическая информация, кодирующая какой-то определенный белок его организма, оказывается изменена. Возьмем, к примеру, болезнь, которая называется «серповидно-клеточная анемия»[28], – это болезнь крови, которая распространена в Центральной Африке. У страдающих этой болезнью клетки крови, эритроциты, имеют не обычную форму диска, а вытянуты в одном направлении – из-за этого они нередко закупоривают капилляры. Причина в том, что у таких больных в одной из копий гена гемоглобина – полученной или от отца, или от матери, – есть единственная ошибка: буква G заменена на Т. Из-за этого меняется последовательность аминокислот в гемоглобине, одна аминокислота оказывается замененной на другую. Измененный белок перестает быть растворимым, его молекулы связываются друг с другом и образуют длинные жесткие нити, распирающие клетку изнутри, придавая ей странную форму.

Похожим образом устроены и более сложные генетические болезни, такие как рак. В раковой клетке тоже возникают генетические изменения, и в результате она начинает бесконтрольно делиться, другое изменение приводит к злокачественности, способности метастазировать и так далее. Серия таких изменений в конечном счете обеспечивает развитие болезни.

Как лечить генные болезни? Принципиально вопрос несложный: фактически лечение генетических болезней – это редактирование. Представьте себе, что наш геном – это книга, в которой написано, что это вы. Нужно найти в этой книге опечатку и ее исправить. Принципиально все просто, но на самом деле все очень сложно, потому что размер генома человека – около трех миллиардов букв. Это тысяча произведений размером с «Войну и мир». Нам нужно каким-то образом пролистать их, найти одну-единственную опечатку, ответственную за болезнь, и исправить ее. Причем нужно сделать это очень точно, ведь могут быть похожие генетические слова, а вы хотите исправить опечатку именно здесь и не испортить все остальное.

Тут и приходит на помощь система CRISPR. Мы уже сказали, что она способна узнавать генетические слова длиной в тридцать-сорок букв с точностью до одной-единственной буквы. И люди, которые помнили про генную медицину, решили: чем черт не шутит, давайте засунем в человеческую клетку бактериальный Cas-белок и снабдим его РНК, спейсерный участок которой будет соответствовать участку человеческого гена, нуждающегося в корректировке.

Дальнейшее – дело техники: РНК найдет опечатку, бактериальный Cas-белок перекусит хромосому, а уж после этого в дело вступают наши собственные защитные системы: поврежденная нить ДНК восстанавливается по правильной нити из хромосомы, полученной от другого родителя.

Таким образом, оказалось, что люди, занимавшиеся иммунитетом у бактерий, сами того не подозревая, изобрели новый метод генной инженерии – генную хирургию. С помощью этого метода уже сейчас люди лечат болезни, – пока на мышах, но дело дойдет и до людей. В течение ближайших пары лет метод пойдет в клинические испытания.

Выводы и уроки

У широкой публики существует целый ряд предубеждений, касающихся природы научного знания. Во-первых, считается, что путь науки – это непрерывное поступательное движение от незнания к знанию, и каждый новый научный факт раз и навсегда ложится кирпичиком в фундамент этой грандиозной, рациональной и внутренне логичной конструкции. Во-вторых, многие полагают, что если бросить все силы и средства на какое-то научное направление, рано или поздно на этом направлении произойдет научный прорыв и будут открыты новые фундаментальные факты о природе. В-третьих, считается, что в свете этих фундаментальных фактов неизбежно откроются новые возможности практического применения науки на пользу человека, в результате чего жизнь станет лучше и веселее.

Пример исследования, который я привел в этой лекции, доказывает, что все три пункта не обязательно соответствуют реальности.

Во-первых, научные открытия, а вернее, их интерпретации редко оказываются вечными и неизменными. Дельбрюк и Лурия, открывшие спонтанный характер мутаций, и не подозревали, что их опыт стал успешным благодаря случайности – удачному выбору бактерии. Новый виток науки поставил их результат под сомнение, а затем спонтанность мутаций снова стала неоспоримым постулатом, но уже обогащенным новыми фактами, исключениями, частными случаями и парадоксами, из которых, в сущности, и состоит любая научная теория.