Тезисы лекции главного научного сотрудника и начальника отдела эпигенетики института общей генетики РАН, доктора биологических наук Сергея Киселева, прочитанной в рамках Фестиваля публичных лекций #ЗНАТЬ – совместного проекта информационно-аналитического канала «Полит.ру» и Департамента науки, промышленной политики и предпринимательства г. Москвы.
Сергей Киселев выступил с лекцией «Гены, клетки и биотехнологии».
1. Одними из первых технологий, которые были освоены человечеством, были биотехнологии. Биотехнологии были в первую очередь связаны с тем, что было необходимо сохранять продукты питания на долгий срок. Поэтому вино – биотехнологическая продукция; сыр, хлеб – это все первые биотехнологические продукты, которые осваивало человечество и которые появлялись, росли и совершенствовались параллельно с развитием человечества.
Хотя биотехнологии возникли вместе с человечеством, то, что все организмы состоят из клеток, было установлено достаточно недавно. В 1860 году появилось теория Рудольфа Вирхова о клеточном строении организма. Ее суть - то, что все организмы состоят из клеток; что клетка является основополагающей функциональной единицей организма, что «omnis cellula е cellula» – все живое состоит из клеток, клетки происходят из клеток. На самом деле, это был достаточно большой для того времени прорыв, который позволил объединить весь живой мир в единое целое. И растения из клеток, и животные из клеток, и все происходят из клеток. Далее клеточная теория развивалась, чтобы ее развивать, нужны были определенные технологии.
2. Нельзя не признать заслугу Ханса Шпемана, немецкого ученого, который первым применил, разработал технологию микроманипуляций. Он брал тончайшие капилляры, вытянутые из стеклянных трубок, очень тонкие, так, что это позволяло ему манипулировать с отдельными клетками и даже в некоторых случаях – с внутриклеточным содержимым. Он установил закон, с помощью своих инструментов перенося ту или иную ткань из развивающегося организма в разные части, за что ему в 1935 году была вручена Нобелевская премия «За организующие эффекты в эмбриональном развитии».
3. Есть гены-господа, которые называются «транскрипционными факторами», а есть гены, которые выполняют какую-то «нижнюю» функцию самой маленькой куколки, самой последней. Транскрипционные факторы – это самые важные гены, они продуцируются в белки, которые связываются непосредственно с молекулой ДНК и запускают работу других генов. Эти транскрипционные факторы очень мощны. Например, у дрозофилы был когда-то обнаружен ген Pax-6, который отвечает за развитие глаз. Если этот ген убить, то у дрозофилы не будет глаз.
4. ДНК кодирует гены. Геном – три информационных гигабайта. Они содержат всю информацию о возможностях клетки. Генов в старом понимании, о которых мы говорили, на самом деле, очень мало. Но много ДНК, которая, не преобразуясь в белок, формирует фенотип. Генетическая информация реализуется в зависимости от внешних факторов.
5. То, что на жаргоне журналистов называется «клонированием», по-научному называется «переносом ядра соматической клетки в энуклеированную яйцеклетку». Используя генетический материал одной особи и цитоплазму яйца другой особи, можно было получить – давайте так скажем – «химеру» между этими двумя особями, где генетический материал будет принадлежать донору, а обеспечивать выполнение программы, химию, которая содержится в яйце, будет яйцеклетка другой особи. Бриггс и Кинг в 1952 году эти эксперименты начали, в 1962 году Джон Гердон подхватил эту лавровую ветвь, которую они несли, и это завершилось тем, что в 2012 году Джон Гердон получил Нобелевскую премию (к тому времени Бриггса и Кинга уже не было, а Нобелевская премия вручается только живым). Это – технология клонирования, мы даже еще не знаем, какие гены, но знаем, что в ядре – гены. И мы знаем, что есть клетка с большими возможностями – яйцеклетка. И совмещая эти две вещи, мы сделали биотехнологию клонирования.
6. Если про лошадей и свиней мы говорим о репродуктивном клонировании, то есть мы получаем новую особь, делаем репродукцию, то ни в случае с обезьянами, ни в случае с человеком о репродуктивном клонировании речи не идет. А речь идет лишь о том, чтобы сделать всю манипуляцию переноса ядра, дорастить эмбрион до определенной стадии – когда возникает первая специализация клеток стадии бластоцисты, и с этой стадии получить так называемые эмбриональные стволовые клетки. В чем смысл эмбриональных стволовых клеток, почему вокруг них очень много шума? Во-первых, их получают из внутренней клеточной массы бластоцисты человека. В норме именно из этих клеток впоследствии развивается весь организм человека. Не из наружных клеток, а именно из клеток внутренней клеточной массы.
7. Все мечтают о лечении клетками, о клеточной терапии. Ну, а почему бы нет? Если у нас есть какие-то мутантные клетки, мутация известна – давайте попробуем в лабораторных условиях исправить эту мутацию. После этого направить их в тот клеточный тип, который страдает при определенной патологии, и трансплантировать их пациентам, у кого мы изначально взяли образцы кожи. Этот этап – самый сложный. Но, тем не менее, это делается. Мне кажется, что это то, за что будет вручена Нобелевская премия в ближайшие 2–3 года.
