Картирование генов

Биофизик Роберт Синсхеймер, один из первых исследователей генетики вирусов в Калифорнийском технологическом институте в Пасадене, нарисовал оптимистическую картину нашей все возрастающей власти над тайнами генетики:

"Как вы намерены изменить ту схему, по которой природа создала человека? Желаете ли вы повлиять на пол ваших детей? Ваше желание исполнится. Хотите, чтобы ваш сын был ростом 190 см? А может, 210 см? 250 см? Что вам мешает жить: аллергия, тучность, боли в суставах? Справиться с этим пара пустяков. Генная терапия победит рак, диабет, фенилкетонурию (нарушение обмена веществ). Достаточно ввести соответствующую ДНК в соответствующих дозах. Вирусные и бактериальные инфекции будут не страшны. Даже вековечные законы роста, созревания и старения подчинятся нашей воле. Продолжительность жизни безгранична. Сколько вы хотели бы прожить?.. Эти проекты кажутся вам бредом, вызванным ЛСД, или отражением в кривом зеркале? Но ничто не может сравниться с тем, что мы теперь умеем".

Если старение есть не что иное, как результат регуляторного действия специфических генов (так полагает Леонард Хейфлик), то можно будет добиться подавления этих генов. Если же старение является результатом разрушения генов, то можно будет пересаживать людям новые гены, которые исправят повреждения и вернут стареющим мужчинам и женщинам ту жизненную силу, которой они обладали в молодости. Генетические болезни, такие, как, например, гемофилия или серповидноклеточная анемия, тоже с Течением времени будут поддаваться лечению - достаточно ввести младенцам сразу же после рождения специфические гены. Возможности изменения жизни людей будут мало чем отличаться от безудержной фантазии генетиков.

Но, прежде чем приступить к лечению болезней и продлению жизни с помощью генной терапии, мы должны выяснить местоположение и функции каждого из 30 ООО генов, расположенных вдоль двойной спирали ДНК, которая находится в каждой клетке человека. Для этого нам понадобится разметить, как на карте, точную локализацию каждого гена на всем протяжении хромосомы. Такая законченная карта снабдит генетиков каталогом генов, которые могут использоваться в генной инженерии, т. е. для устранения наследственных болезней и продления жизни.

Только в 1970 г. генетики научились точно различать отдельные хромосомы внутри клеток человека. До этого хромосомы различали только по величине, а это очень ненадежный способ, ибо размеры хромосом часто непостоянны и в каждой пробе сильно варьируют. В 1970 г. Турбьёрн Касперссон из Стокгольмского университета во время экспериментов по окрашиванию хромосом зафиксировал явление "полосатости" (бэндинга): в ультрафиолетовых лучах хромосомы было легко отличить друг от друга по этим характерным "полосам". В 1971 г. на Парижской конференции по идентификации хромосом были стандартизованы методы их окраски и каталогизации. Новый метод определения хромосом, будь то у растения, животного или человека, приблизил ученых к успешному картированию отдельных генов в хромосомном наборе.

Методика Касперссона в сочетании с методикой французского исследователя Г. Барски (Парижский институт Гюстава Русси) обеспечила ученым точность картирования генов. В начале 60-х годов Барски обнаружил, что две клетки можно слить в одну гибридную - например, человеческую клетку можно соединить с клеткой мыши и таким образом получить мышино-человеческий гибрид, способный жить и размножаться. Разумеется, гибридные клетки не в состоянии сложиться в целый организм, но их можно заставить жить в искусственной питательной среде в лабораторных условиях.

До 1971 г. явление гибридизации клеток не привлекало к себе внимания в утилитарных целях. К этому времени Мэри Вейсс и Говард Грин, работавшие в Центре молекулярной генетики в Жифсюр- Иветт (Франция), получили гибриды клеток человека и мыши и дали им возможность размножаться в течение нескольких поколений, пока они почти полностью не утратили человеческие хромосомы (в мышино-человеческих гибридах обычно теряются именно хромосомы человека). Затем, выращивая гибридные клетки в питательной среде, в которой чисто мышиные клетки неспособны свободно развиваться, они обнаружили, что некоторые гибриды производят новый белок (в результате деятельности генов), так как они оказались способными расти в этой питательной среде. Из этого ученые сделали вывод, что новый продукт (белок) есть результат деятельности хромосом человека в гибридных клетках. Используя только что открытую методику Касперссона, они окрасили гибридные хромосомы красителем, вызывающим бэндинг. В ультрафиолетовом. свете полоски ярко проступили, и одна-единственная оставшаяся в клетках хромосома человека была определена как источник того белка, который создавали гибридные клетки.

Локализация первого одиночного гена в хромосоме человека, осуществленная Мэри Вейсс и Говардом Грином с помощью техники окрашивания хромосом в 1971 г., положила начало установлению места других генов: к 1973 г. стали известны местоположения и функции еще 28 генов. К середине 1976 г. было картировано уже 200 генов. По свидетельству д-ра Фрэнка Рэддла из Йельского университета, одного из лидеров картирования, на карте появляются по три новых гена в месяц. Приведем высказывание Поля Муди из Университета штата Вермонт относительно перспектив картирования генов: "Бесспорно, постепенно мы узнаем, какая из хромосом содержит ген, управляющий специфическим ферментом, - это только вопрос времени. Одновременно будет увеличиваться и число известных генов, размещающихся в отдельных хромосомах".