Биотехнология: что это такое? - Вакула Владимир Леонтьевич
Однако его в пробирке чрезвычайно мало. И потому ни о каком практическом использовании этого вещества не может быть и речи. Его еще нужно наработать, произвести в гораздо больших объемах. Делают это так: с помощью целого ряда тончайших генетических манипуляций ген «встраивают» в плазмиду. Подробности проведения таких операций вам знакомы еще по первой части этой книги, Да и конечный результат эксперимента теперь вы уже тоже можете предвидеть: как только плазмида окажется «дома», то есть в цитоплазме родной клетки, ген человеческого ростового гормона начнет в ней активно размножаться.
Размножаться-то он, конечно, начнет, но и только. А нужно, чтобы он «приказал» клетке запустить механизм продуцирования соматотропина. А вот этого он как раз и не может сделать, ведь у него отсутствуют необходимые для этого сигнальные элементы.
Отсюда вывод — их нужно дать гену. Для чего прежде всего хорошо бы выяснить, почему в процессе вышеназванных манипуляций в пробирке оказался ген соматотропина, не совсем идентичный вырабатываемому организмом?
Дело в том, что, подобно некоторым другим гормонам, соматотропин продуцируется в человеческом организме в «облике» белка-предшественника, так называемого прегормона. И только расщепляясь в гипофизе, становится, наконец, активным соматотропином. Так что пока в заветной пробирке — всего лишь ген предшественника соматотропина — прегормона.
Вот почему даже в случае активации такого гена никакого соматотропина не получить, ведь клетки кишечной палочки, в которую теперь он по воле ученых вписан, не обладают в отличие от гипофиза даром расщепления прегормона. Все, на что способен находящийся в пробирке ген, это продуцирование белка.
Но ученые ставили перед собой, как вы помните, иные цели. Их задачей было и осталось получение ростового гормона человека — соматотропина. Так что ничего не поделаешь, но ген просто необходимо подвергнуть еще нескольким операциям, избавив таким образом его от тех лишних аминокислот, наличие которых и отличает прегормон от гормона полноценного. Отрезок ДНК, кодирующий ненужные, лишние в данном случае аминокислоты, находится в самом начале гена, что значительно упрощает работу исследователей. Чтобы избавиться от «балласта» в гене, им понадобилось только «откусить» с помощью фермента нуклеазы несколько «букв»-нуклеотидов от конца молекулы. А в итоге они стали обладателями целого набора генов разной длины, среди которых только один (!) кодировал молекулу соматотропина. Его извлекли из полученной смеси и заставили в союзе с кишечной палочкой нарабатывать соматотропин. Нужной чистоты и в нужных количествах.
Более подробно о завершающей части работ по получению синтетического гормона роста человека микробиологическим методом, осуществленным группой научных сотрудников сразу нескольких институтов под руководством академика А. А. Баева, было рассказано советской прессой так: «Из плазмид Е. coli с помощью фермента рестриктазы был выделен участок ДНК — промотор, сигнализирующий о необходимости начинать считывание информации, записанной в последовательности нуклеотидов гена. Затем с помощью фермента лигазы промотор был «сшит» с геном соматотропина, этот уже вполне работоспособный фрагмент встроен снова в плазмиды, плазмиды внедрены в клетки кишечной палочки, придав им способность синтезировать гормон роста. После этого обыкновенная кишечная палочка оказывалась необыкновенно активным продуцентом соматотропина человека — на его долю приходится значительная часть всех синтезируемых ею белков. В результате из одного литра культуры бактерий удается выделить столько гормона роста, сколько его можно получить из 50 гипофизов».
Разумеется, вы познакомились лишь с самой краткой схемой работ, осуществленных по синтезу соматотропина. Причем, ученые разных стран, принадлежащие к разным школам, научным направлениям и лабораториям, по-разному реализуют некоторые ее части, модернизируя и совершенствуя их в полном соответствии с собственным видением проблемы и существующими конкретными условиями данного научного учреждения.
Полученные препараты различны по чистоте, эффективности, а значит, и по-разному оцениваются на международном экономическом рынке. Конкурентная способность биотехнологического препарата — вот что сегодня определяет скорость, объемы его промышленного производства и широкого использования в самых разных сферах хозяйственной деятельности человека.
Но было б глубоким заблуждением считать, будто соматотропин — замечательный препарат организменного происхождения — способен оказывать помощь только детям, нуждающимся в активизации их гипофиза по продуцированию гормона роста. Отнюдь. При всей важности данной медицинской проблемы целенаправленное использование его — всего лишь небольшой аспект его применения. Ведь гормон роста убыстряет восстановление тканей, а значит незаменим при лечении ожогов, переломов костей, ран. Он способен многократно усиливать обменные процессы в организме, а значит, открывает надежды и перспективы в восстановлении полноценного синтеза белков, костного мозга, усиления кроветворной деятельности. И не только.
С познанием возможностей человеческого соматотропина открываются и совсем иные перспективы использования синтетических гормонов роста животных. По крайней мере, опыт зарубежной, а теперь уже и нашей практики, убеждает в том, что, используя соматотропин животного или синтетического происхождения, вполне реально получать гораздо больше сельскохозяйственной продукции, В том числе основной — мяса и молока.
Среди великого множества проблем, решаемых современной медициной, есть и проблема сепсиса. Вечная, как само человечество, и неразрешимая даже в век антибиотиков. Сепсис пожинает свою страшную жатву в госпиталях и больницах всех стран мира, не щадя новорожденных младенцев и глубоких стариков, людей зрелых и едва начинающих жить. Не располагая данными о смертности по причине госпитальной инфекции в нашей стране, скажу, что США ежегодно «откупается» от нее 75 тысячами жизней. Нередко тех самых, что отвоеваны перед этим с помощью хирургических и медикаментозных средств.
Однако сказать, что в упорной борьбе с сепсисом применялись (и применяются) только ксенобиотики — значит исказить правду. Достижения иммунной биотехнологии давно поставили на вооружение клиник, госпиталей и больниц антитела животного происхождения. И та же объективность требует сказать, что, к сожалению, применение их далеко не всегда ведет к выздоровлению человека, а сами антитела чаще всего просто отторгаются иммунной системой больного, воспринимающей их как «чужаков», вторгшихся в охраняемые ею пределы.
Правда, антитела животного происхождения появились в медицинской практике еще до эпохи генетической инженерии. А использование их чаще всего оказывалось вынужденным. В ситуациях, столь критических, что ухудшение состояния больного уже немногое бы изменило в его судьбе, а улучшение — гарантировало б жизнь.
Кардинально исправить сложившееся положение могло только чудо. И оно, если не свершилось, то, по крайней мере, явилось. Во вполне конкретном материальном облике — в виде чистых моноклональных антител человека.
Этот научный подвиг совершили ученые Медицинской школы Станфордского и Калифорнийского (Сан-Диего) университетов, впервые получившие клетки, продуцирующие чистые человеческие антитела.
Работа протекала по известной и широко пользуемой сегодня в иммунологии и биотехнологии схеме. Сначала экспериментальному животному (в данном случае мыши) вводится антиген, который тотчас стимулирует в организме размножение В-лимфоцитов. Затем эти лимфоциты выделяют, сливают с раковыми (здесь — миелом-ными) клетками — и получают гибридомы. Одну из них клонируют и нарабатывают с ее помощью в неограниченных количествах чистые моноклональные человеческие антитела.
Если говорить о причинах и подробностях проведения эксперимента, то решение проблемы обретает вполне конкретные черты, за которыми просматриваются вполне конкретные человеческие судьбы. Дело происходило так.