Мутанты против вирусов: кто кого?

Генетики всего мира убеждены, что создание генетически модифицированных животных поможет людям победить многие вирусные заболевания. Недавно группа британских ученых создала трансгенных кур, которые невосприимчивы к птичьему гриппу. А исследователи из Малайзии с помощью трансгенных комаров надеются победить лихорадку Денге…

До сих пор не утихают бурные дискуссии по поводу того, следует ли человечеству использовать в пищу продукты, полученные из генетически модифицированных растений. Впрочем, дискуссиями это, честно говоря, назвать достаточно сложно, — скорее, данное обсуждение напоминает перепалку двух бабушек на лавочке у подъезда, которые, как известно, всегда слышат звон, но никогда не знают, где он.

Самое интересное, что пока защитники и противники генетической модификации с пеной у рта спорят о вреде или пользе этого метода, ученые, ловко устранившись от участия в дискуссиях, продолжают эксперименты в области создания трансгенных объектов. Причем не только растений. В настоящее время все шире развивается генная модификация животных (которая, как ни странно, до сих пор умудряется оставаться незамеченной СМИ и широкой общественностью). А между прочим, практические результаты, достигнутые в этой области, весьма впечатляют.

Так, например, недавно группа ученых из Эдинбургского университета, Кембриджа и Управления ветеринарных лабораторий Великобритании во главе с профессором Хелен Сэнг вывели генетически модифицированных кур, которые не болеют птичьим гриппом. Это удалось сделать следующим образом.

Общеизвестно, что любой вирус проникает в клетку хозяина не просто так, погостить и чайку попить, а с вполне конкретной целью — обеспечить собственное размножение. Они делают это различными способами, однако вирусы любого гриппа используют примерно одну и ту же схему проникновения в клетку. Она обусловлена в первую очередь их строением.

Напомню, что данный вирус представляет собой белковую капсулу размером 80—120 нанометров. На ее поверхности находятся различные белки, в том числе гемагглютинин и нейраминидаза. Гемагглютинин обеспечивает способность вируса присоединяться к клетке. Нейраминидаза отвечает, во-первых, за способность вирусной частицы проникать в клетку-хозяина и, во-вторых, за способность вирусных частиц выходить из клетки после размножения.

Внутри же вируса находятся восемь коротких одноцепочечных молекул РНК, которые кодируют десять вирусных белков. Их-то, собственно говоря, вирусу и нужно любыми способами внедрить в клетку хозяина. Делает он это следующим образом — сначала вирусы прикрепляются к клетке при помощи гемагглютинина. Далее фермент нейраминидаза разрушают клеточную мембрану, и вирус проникает внутрь клетки путем клеточного включения (эндоцитоза).

Дальнейшая задача вирусной РНК — проникновение в клеточное ядро. Если это получилось, то происходит перепрограммирование клетки, в результате чего она забывает обо всех своих обязанностях и начинает, используя собственные ресурсы, производить вирусные белки и осуществлять репликацию (копирование) вирусной РНК. В этом ей помогает один из вирусных белков, специфическая РНК-полимераза. То есть изготавливать все необходимые компоненты будущих вирусов.

После того как "запчасти" накапливаются в достаточном количестве, начинается сборка новых вирусных частиц. После уже готовые вирусы покидают клетку и отправляются заражать новые.

Исходя из анализа данного цикла, британские ученые предположили, что самое уязвимое его место — процесс копирования вирусной РНК. Значит, следует нанести удар именно туда. Для того чтобы сделать это, они внедрили в клетки зародышей кур гены, ответственные за синтез особой РНК. Эта молекула намертво прилипает к вирусной РНК-полимеразе и не дает ей работать. Эксперименты показали, что блокировка фермента полностью прекращает процесс воспроизведения вируса в клетках птиц.

Интересно также и то, что после контрольного инфицирования вирусом генетически модифицированные куры не превратились в разносчиков заразы. Кроме того, потомство таких трансгенных кур также сохраняет способность противостоять птичьему гриппу. Из этого следует, что новые гены в клетках вполне себе прижились.

Исследователи считают, что подобный метод позволит раз и навсегда покончить как с птичьим, так и со многими другими разновидностями гриппа. Дело в том, что вирус здесь попадает в безвыходную ситуацию — для того чтобы противостоять хитрой РНК, ему нужно изменить саму полимеразу, то есть вызвать мутацию в генах, ее кодирующих. А это принципиально невозможно — доказано, что любое изменение этих генов ведет к нежизнеспособности вируса.

Однако птичий грипп для людей не особенно опасен. А вот в Малайзии при помощи трансгенных животных недавно удалось найти средство борьбы с куда более неприятным заболеванием — лихорадкой Денге. Ее вызывают вирусы из семейства Togaviridae рода Flavivirus, которые по строению и жизненному циклу похожи на возбудителя гриппа и в клетку проникают примерно так же. Только вот последствия этого куда более печальные.

Данная болезнь начинается внезапно, начальный период характеризуется повышением температуры тела, кашлем, анорексией, тошнотой, рвотой, болями в животе, иногда очень сильными, и длится два-четыре дня. Далее состояние ухудшается, нарастает слабость и в результате многочисленных внутренних кровоизлияний резко падает артериальное давление. Все это может привести к шоку и летальному исходу.

Ученые давно установили, что переносчиком вируса лихорадки Денге является комар Aedes aegypti. Именно при укусе этого малоприятного насекомого вирус попадает в кровь и дальше разносится по всему организму. Исходя из этого, сотрудники малазийского Института медицинских исследований создали генетически модифицированных самцов комаров этого вида. В их клетках присутствует ген, делающий их неспособными к размножению, однако половое поведение у данных насекомых при этом сохраняется. Получается, эти крылатые "импотенты" могут успешно конкурировать с нормальными особями за самок, однако последние после спаривания не в состоянии произвести на потомство.

Создав этого "монстра", ученые выпустили в ближайший лес партию из шести тысяч генетически модифицированных самцов. По предварительным данным, этим трансгенным животным удалось сократить численность естественной популяции Aedes aegypti более чем в три раза! Ученые пока не очень распространяются о результатах данного эксперимента, но отмечают, что он "успешно завершился 5 января: все трансгенные комары были умерщвлены с помощью инсектицида". До тех пор пока исследователи не проанализируют результаты опыта, новые партии этих монстров производиться и выпускаться не будут.

В 2010 году после многолетних лабораторных экспериментов и гипотетических вычислений похожие испытания успешно прошли на Каймановых островах: генетически измененные комары, выпущенные в естественную среду, вызвали резкое уменьшение численности комариной популяции на небольшой территории, изучаемой исследователями. Однако зоологи сомневаются в том, что данное сокращение количества насекомых было вызвано именно генетически модифицированными самцами — начало нынешнего года вообще выдалось для комаров, обитающих на островах, не совсем удачным.

Впрочем, инициатива малазийских ученых вызвала недовольство местных зеленых, которые опасаются, что эксперимент может иметь непредсказуемые последствия, в числе которых — непреднамеренное создание неконтролируемых комаров-мутантов. Критики также допускают, что в результате опыта в экосистеме может образоваться вакуум, который впоследствии будет заполнен другими видами насекомых, что потенциально способно вызвать появление новых заболеваний.

Однако ученые говорят, что не планируют полное уничтожение популяции Aedes aegypti, а лишь сокращение его численности в местах циркуляции вируса лихорадки Денге. Власти также успокаивают защитников природы, заявляя, что этот эксперимент не предусматривает выпуска на волю большого числа трансгенных животных.

Тем не менее подобные примеры говорят о том, что создание трансгенных объектов среди животных может помочь людям победить многие вирусные заболевания, которые, как известно, плохо поддаются как профилактике, так и лечению с помощью обычных методов. Не исключено, что именно генная инженерия сможет покончить с ними раз и навсегда.

Антон Евсеев