Ген. Очень личная история - Сиддхартха Мукерджи

Чтобы добыть его, и Genentech, и Genetics Institute должны были извлечь природный ген из клеток человека – вытянуть его, как червя из норки.

Только вот достать «червя» из генома, притом целым и невредимым, было нелегко. У человека большинство генов, напомним, прерываются интронами – участками ДНК, которые можно сравнить с бессмысленными символами, вклиненными в логичное сообщение. Ген для слова «геном» выглядел бы примерно так: ге……… но……м. Интроны в генах человека часто бывают неимоверно протяженными, что делает прямое клонирование гена практически невозможным (вместе с интронами он слишком велик и просто не поместится в бактериальную плазмиду).

Маниатис нашел блестящее решение, разработав технологию получения генов по матрице РНК с помощью обратной транскриптазы – фермента, катализирующего синтез ДНК по РНК. Применение обратной транскриптазы существенно повысило эффективность молекулярного клонирования: появилась возможность клонировать ген без всех ненужных вставок, потому что их уже вырезал клеточный аппарат сплайсинга. Клетка сама делала всю работу: даже такие громоздкие, напичканные интронами гены, как ген фактора VIII, доводились до состояния готовности к клонированию.

К концу лета 1983-го обе команды, использовав все доступные технологии, клонировали ген фактора VIII. Теперь им предстоял неистовый финишный рывок. В декабре соперники, все еще двигаясь плечо к плечу, объявили об успешном внедрении кодирующей последовательности гена в плазмиды. Затем плазмиды ввели в клетки, выделенные из яичников хомяка: эту клеточную культуру выбрали за ее способность производить огромное количество белка. В январе 1984-го в культуральной среде появились первые молекулы фактора VIII. В апреле, ровно через два года[707] после регистрации первых случаев СПИДа в Америке, и Genentech, и Genetics Institute заявили о получении чистого рекомбинантного фактора VIII в пробирке – фактора свертывания, не загрязненного человеческой кровью.

В марте 1987-го гематолог Гилберт Уайт провел в Центре лечения тромбозов в Северной Каролине первые клинические испытания рекомбинантного фактора VIII, полученного в клетках хомяка. Первым пациентом стал Дж. М., мужчина 43 лет, больной гемофилией. Пока первые капли внутривенного препарата поступали в кровь, Уайт в тревоге нарезал круги вокруг кушетки с пациентом, пытаясь вовремя уловить реакцию на лекарство. Через несколько минут после начала процедуры Дж. М. перестал говорить. Его глаза были закрыты, подбородок покоился на груди. «Скажите же что-нибудь!» – взывал Уайт. Ответа не было. Рука Уайта уже тянулась к тревожной кнопке, когда Дж. М. вдруг повернулся, издал хомячий звук и разразился смехом.

Новость об успешном лечении Дж. М. разнеслась по отчаявшемуся сообществу гемофиликов. Для людей с этим диагнозом СПИД был все равно что цунами во время наводнения. В отличие от гомосексуалов, которые быстро сориентировались и дали эпидемии согласованный, яростный и громкий отпор – бойкотом гей-клубов и саун, пропагандой безопасного секса, кампаниями за использование презервативов, – гемофилики наблюдали за нависающей над ними тенью смертельной болезни с немым ужасом: едва ли они могли бойкотировать кровь. С апреля 1984-го по март 1985 года, когда Управление США по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) одобрило первый тест на зараженность крови вирусом иммунодефицита человека, перед каждым гемофиликом, попавшим в больницу, вставал ужасающий выбор: умереть от потери крови или заразиться смертельной инфекцией. Число инфицированных ошеломляло: за этот период ВИЧ с препаратами крови получили 90 % страдающих тяжелой формой гемофилии[708].

Рекомбинантный фактор VIII появился слишком поздно, не успев спасти жизни этих мужчин и женщин. Почти все ВИЧ-инфицированные гемофилики первой волны умерли от осложнений СПИДа. Тем не менее производство фактора VIII на основе его гена спровоцировало важный концептуальный перелом – правда, сквозила в этом и своеобразная ирония. Асиломарские страхи развернулись на 180 градусов. Получилось так, что именно природный патоген устроил хаос в человеческой популяции. А чудно́е искусство молекулярного клонирования – внедрение гена человека в бактерию и последующий синтез белка в клетках хомяка – оказалось потенциально самым безопасным способом производить медицинские продукты.

Историю технологий так и тянет рассматривать через призму эволюции их продуктов: колесо – микроскоп – аэроплан – интернет… Но нагляднее будет использовать призму переходов: от линейного движения к вращательному; от видимого мира к невидимому; от движения по земле к движению по воздуху; от физических связей к виртуальным.

Возможность синтезировать белки на основе рекомбинантных ДНК стала одним из таких ключевых переходов в медицинской технологии. Чтобы осознать важность перехода от гена к лекарству, нужно иметь представление об истории медицинских препаратов. Любой препарат по сути своей не что иное, как молекула, способная вызывать терапевтические изменения в человеческой физиологии. Лекарство может быть простым веществом – например, вода в соответствующих обстоятельствах и в правильной дозе вполне может стать сильнодействующим средством, – а может состоять из сложных, многомерных, полиморфных молекул. И веществ с такими свойствами поразительно мало. Люди вроде бы используют тысячи разных препаратов – одних разновидностей аспирина несколько десятков, – однако на деле доля молекулярных реакций, подверженных влиянию этих лекарств, в общем количестве физиологических реакций ничтожна. Из нескольких миллионов биомолекул[709] человеческого тела (ферментов, рецепторов, гормонов и так далее) современная фармакопея терапевтически модулирует не более 250, то есть примерно 0,025 %. Если представить физиологию человека как всемирную телефонную сеть из кабелей, сходящихся в узлы, то медицинская химия сегодня затрагивает лишь долю от доли этой сложной системы: переключает несколько линий в уголке, словно телефонист в канзасском Уичито.

Главная причина этой медикаментозной скудости – специфичность. Почти все препараты работают путем связывания со своей мишенью, активируя или подавляя ее функцию, то есть поворачивают молекулярный рубильник в положение «вкл» или «выкл». Чтобы приносить пользу, лекарство должно взаимодействовать только с избранным набором рубильников, неразборчивое же лекарство ничем не отличается от яда. Большинство молекул не способно достичь высокого уровня избирательности, а вот белки созданы именно для таких задач. Напомню, что белки – это дирижеры биологического мира. Это активаторы, репрессоры, провокаторы, регуляторы, стражи и операторы клеточных реакций. Они и есть те самые рубильники, которыми стремится управлять большинство лекарств.

Белки, таким образом, вполне могли бы стать одними из самых мощных и избирательных фармпрепаратов. Но чтобы получить белок, необходимо иметь в распоряжении его ген – и тут главным подспорьем становится технология рекомбинантных ДНК. Клонирование человеческих генов позволило ученым производить разнообразнейшие белки, а это, в свою очередь, дало возможность нацелиться на миллионы биохимических реакций в теле человека. Белки открыли химикам путь к ранее недоступным аспектам нашей физиологии. Технология получения белков с помощью рекомбинантных ДНК, таким образом, ознаменовала переход не просто от одного гена к одному лекарству, а от генов к новой фармацевтической вселенной.