Жизнь, которую мы создали. Как пятьдесят тысяч лет рукотворных инноваций усовершенствовали и преобразили природу

После Асиломарской конференции исследования рекомбинантной ДНК возобновились, но под строжайшим надзором. В Кембридже в штате Массачусетс местные политики потребовали, чтобы исследователи работали в изолированных лабораториях, предназначенных для инфекций, распространяющихся по воздуху, несмотря на то, что E. coli по воздуху не распространяется (а даже если бы утечка и произошла, данный штамм все равно не был приспособлен к жизни в человеческом кишечнике). У ученых не было другого выхода, кроме как согласиться с такими ограничениями, хотя это лишь укрепило подозрения общества в том, что исследования очень опасны. И все же в практических возможностях технологии рекомбинантной ДНК никто не сомневался: да, бактерии и впрямь можно заставить делать новые трюки и экспрессировать гены, ради которых люди их создали. Ученые могли при помощи технологии рекомбинирования ДНК изучать функции генов и тем самым ускорять декодирование генома. А если превратить бактерии в живые фабрики белков, то эта технология смягчит нашу зависимость от животных как от источников биологических продуктов.

Не прошло и трех лет после Асиломарской конференции, а биотехнологический стартап Genentech

, который основал Бойер, уже открыл способ создания при помощи генной инженерии бактерий, вырабатывающих человеческий инсулин – белок, регулирующий уровень сахара в крови. Больные диабетом первого типа не могут самостоятельно вырабатывать инсулин и вынуждены делать себе инъекции, иначе они умрут. До появления рекомбинантного инсулина его брали из поджелудочных желез свиней и коров, ради чего каждый год забивали более 50 миллионов животных. Фармацевтическая компания Eli Lilly, которая продавала бо́льшую часть инсулина на рынке, сразу оценила рекомбинантный инсулин. Eli Lilly

купила технологию у Genentech и принялась расширять производство, так что в итоге рекомбинантный инсулин быстро опередил животный. Клинические испытания рекомбинантного инсулина начались в 1980 году и увенчались потрясающим успехом. Инсулин действовал как положено; более того: некоторые диабетики плохо переносили животный инсулин, а при переходе на человеческий, производимый рекомбинантными организмами, их состояние улучшалось. Началась эпоха синтетической биологии.

Рекомбинантные растения

Хотя медицинская промышленность первой оценила коммерческий потенциал технологии рекомбинирования ДНК, сельское хозяйство отстало от нее ненамного. Задержка объяснялась тем, что ученым предстояло найти способ рекомбинировать ДНК растений. К счастью, в ходе эволюции возникло семейство бактерий, которое для этого прекрасно подходит.

Агробактерии – это бактерии, обитающие в почве и заражающие растения через поврежденные корни, стебли и листья. Попав в клетку растения, они вводят плазмиду (частицу своей ДНК) в геном растения – подобно тому, как лямбда-вирусы и бактериальные плазмиды внедряются в геном бактерий. Затем у зараженного растения экспрессируются гены введенной в геном плазмиды агробактерии так, словно это гены самого растения. Но это никакие не гены растения, а самые настоящие захватчики. Гены агробактерий заставляют растение образовывать галлы – подобия опухолей, где бактерии живут и размножаются. Кроме того, они заставляют растение вырабатывать гормоны, которые подрывают его способность сопротивляться болезни, и молекулы опины, при помощи которых бактерии размножаются. Согласитесь, это исключительно ловкий трюк, если, конечно, вы не на стороне растения. Кроме того, это тот самый трюк, при помощи которого легко создавать рекомбинантные растения.

Сегодня ученым известно, какие фрагменты плазмид агробактерий необходимы, чтобы они интегрировались в геном растения. А еще ученым известно, какие фрагменты вызывают болезнь, и благодаря рекомбинантным технологиям ДНК они могут отсекать эти фрагменты (поскольку не хотят, чтобы растение болело), а вместо них вставлять другие ДНК. Затем ученые задействуют возникший в ходе естественной эволюции механизм заражения поврежденных растений, чтобы ввести в геном растения модифицированную плазмиду.

В 1983 году на одной из сессий биохимической конференции «Зимний симпозиум в Майами» три независимые исследовательские группы, годами конкурировавшие друг с другом, в трех сделанных подряд докладах объявили, что успешно редактировали геномы растений при помощи агробактерий. Все три группы убрали из плазмид агробактерий болезнетворные фрагменты и вставили ген, который должен был сделать растения невосприимчивыми к антибиотикам. Ген сопротивляемости антибиотикам служил своего рода маркером и позволял понять, удалось ли заразить и изменить какие-то клетки растения, и если да, то какие именно. В течение следующего года все три лаборатории опубликовали статьи с описанием своего подхода к генной инженерии растительных клеток.