Генная инженерия в истории биотехнологии

Генетическая инженерия стала темой, которая вывела биотехнологию на общественный уровень, а взаимодействие между учёными, политиками и общественностью определило характер работы, проводимой в этой области.

Технические достижения того времени были революционными и порой пугающими. В декабре 1967 года первая пересадка сердца, проведённая Кристианом Барнардом, напомнила общественности о проблематике физической идентичности человека. Если в поэтическом представлении сердце всегда было центром души, то теперь появилась перспектива того, что люди будут определяться сердцами других людей^[4]. В том же месяце Артур Корнберг объявил, что ему удалось биохимически воспроизвести вирусный ген. «Мы синтезировали жизнь», — заявил глава Национального института здравоохранения^[4]. Генетическая инженерия теперь стояла на повестке дня науки, поскольку стало возможным идентифицировать генетические характеристики таких заболеваний, как бета-талассемия и серповидноклеточная анемия.

Реакция на научные достижения носила оттенок культурного скептицизма. К учёным и их знаниям относились с подозрением. В 1968 году британский журналист Гордон Рэттрей Тейлор написал чрезвычайно популярную в западном мире книгу The Biological Time Bomb («Биологическая бомба замедленного действия»).

В предисловии автор рассматривал открытие Корнбергом способа репликации вирусного гена как путь к появлению смертоносных микроорганизмов. В аннотации издателя к книге содержалось предупреждение, что в течение десяти лет «вы можете жениться на полуискусственном мужчине или женщине… выбирать пол своих детей… отключать боль… изменять свои воспоминания… и жить до 150 лет, если научная революция не уничтожит нас раньше»^[4]. Книга заканчивалась главой под названием «Будущее — если оно будет».

Хотя современная наука редко представлена в кино, в эпоху «Звёздного пути» научная фантастика и научные факты, казалось, сближались. «Клонирование» стало популярным словом в западных СМИ. Вуди Аллен в своём фильме «Спящий» (1973) сатирически изобразил клонирование человека из носа, а клонирование Адольфа Гитлера из сохранившихся клеток стало темой романа Айры Левина «Мальчики из Бразилии» (1976)^[4] (по которому был снят одноимённый фильм).

В ответ на опасения общественности учёные, промышленность и правительства всё чаще связывали возможности рекомбинантной ДНК с чрезвычайно практичными функциями, которые обещала биотехнология. Одной из ключевых научных фигур, пытавшихся подчеркнуть многообещающие аспекты генной инженерии, был Джошуа Ледерберг, профессор Стэнфордского университета и лауреат Нобелевской премии. В то время как в 1960-х годах «генная инженерия» описывала евгенику и работы, связанные с манипуляциями человеческим геномом, Ледерберг делал акцент на исследованиях, в которых вместо этого использовались микробы. Ледерберг подчёркивал важность сосредоточения внимания на лечении живых людей. В своей статье Biological Future of Man («Биологическое будущее человека»), опубликованной в 1963 году, Ледерберг высказал предположение, что, хотя молекулярная биология однажды может сделать возможным изменение генотипа человека, «мы упускаем из виду евфенику, то есть инженерию развития человека»^[4]. Ледерберг ввёл термин «евфеника», чтобы подчеркнуть важность изменения фенотипа после зачатия, а не генотипа, который влияет на будущие поколения.

С открытием рекомбинантной ДНК Коэном и Бойером в 1973 году родилась идея о том, что генная инженерия будет иметь серьёзные последствия для человека и общества. В июле 1974 года группа выдающихся молекулярных биологов во главе с Полом Бергом написала в журнал Science, что последствия этой работы настолько потенциально разрушительны, что следует сделать паузу, пока не будут тщательно продуманы все её последствия^[4]. Это предложение было рассмотрено на встрече в феврале 1975 года на полуострове Монтерей в Калифорнии, навсегда увековеченном названием Асиломар. Историческим результатом этой встречи стал беспрецедентный призыв приостановить исследования до тех пор, пока не будет разработано регулирование, которое не вызовет беспокойства у общественности, что привело к 16-месячному мораторию до принятия руководящих принципов Национального института здравоохранения (NIH).

Джошуа Ледерберг стал главным противником этого решения, подчёркивая, как он делал это на протяжении многих лет, потенциальные преимущества. В Асиломаре, в атмосфере, благоприятной для контроля и регулирования, он распространил документ, в котором противопоставлял пессимизм и опасения по поводу злоупотреблений преимуществами успешного использования. Он описал «раннюю возможность для технологии, имеющей неоценимое значение для диагностической и терапевтической медицины: готовое производство неограниченного разнообразия человеческих белков. Аналогичные применения можно было предвидеть в процессах ферментации для дешёвого производства необходимых питательных веществ, а также в улучшении микроорганизмов для производства антибиотиков и специальных промышленных химикатов»^[4]. В июне 1976 года истёк 16-месячный мораторий на исследования с публикацией Директором Консультативного комитета (DAC) руководящих принципов NIH по надлежащей практике. В них были определены риски определённых видов экспериментов и соответствующие физические условия для их проведения, а также перечень вещей, которые слишком опасны для проведения. Кроме того, модифицированные организмы не должны были тестироваться за пределами лаборатории или допускаться в окружающую среду^[2].

Несмотря на то, что Ледерберг занимал малопопулярную позицию в Асиломаре, его оптимистичное видение генной инженерии вскоре привело к развитию биотехнологической промышленности. В течение следующих двух лет, по мере роста общественной озабоченности опасностью исследований в области рекомбинантной ДНК, рос и интерес к её техническим и практическим применениям.

Лечение генетических заболеваний оставалось в области научной фантастики, но казалось, что производство простых белков человека может стать хорошим бизнесом. Инсулин, один из самых маленьких, лучше всего изученных и понятных белков, уже полвека использовался для лечения диабета 1 типа. Он извлекался из животных в слегка отличающейся химически от человеческой формы. Однако если бы удалось синтезировать человеческий инсулин, можно было бы удовлетворить существующий спрос продуктом, на который было бы относительно легко получить одобрение регулирующих органов. В период с 1975 по 1977 год синтетический «человеческий» инсулин олицетворял стремление к созданию новых продуктов, которые можно было бы производить с помощью биотехнологии. В сентябре 1978 года было объявлено о синтетическом производстве человеческого инсулина с помощью микроорганизмов, которое осуществляла начинающая компания Genentech^[5]. Хотя эта компания не коммерциализировала продукт самостоятельно, она лицензировала метод производства компании Eli Lilly and Company. В 1978 году Калифорнийский университет подал первую заявку на патент на ген, который производит гормон роста человека, тем самым введя правовой принцип, согласно которому гены могут быть запатентованы. С момента подачи этой заявки 20 % из более чем 20 000—25 000 генов, картированных в ДНК человека, были запатентованы^[6].

Радикальное изменение определения термина «генетическая инженерия» с акцента на наследственных характеристиках людей на коммерческое производство белков и терапевтических препаратов было поддержано Джошуа Ледербергом. Его обширные интересы с 1960-х годов были стимулированы энтузиазмом по отношению к науке и её потенциальным преимуществам для медицины. Противостоя призывам к строгому регулированию, он высказал видение потенциальной полезности. Вопреки убеждению, что новые технологии повлекут за собой непредсказуемые и неконтролируемые последствия для человечества и окружающей среды, сформировался растущий консенсус относительно экономической ценности рекомбинантной ДНК^[6].

В СССР активно развивались молекулярная биология и генетика^[7]. В 1960-х годах, после реабилитации генетики, были созданы мощные научные центры^[8]:

• Институт молекулярной биологии АН СССР (ныне ИМБ РАН) — занимался структурой ДНК, механизмами репликации и транскрипции.
• Институт биоорганической химии — разрабатывал синтез олигонуклеотидов и пептидов^[9].
• Институт цитологии и генетики в Новосибирске — стал центром генетических исследований, включая генетику животных и растений^[10].

В 1980-х годах в СССР начались первые попытки создания рекомбинантных белков, в том числе интерферонов и гормонов, что стало прообразом современной биофармацевтики^[11].

После распада СССР научные программы были ослаблены, но к 2000-м годам началось возрождение. В 2011 год был зарегистрирован первый российский генно-терапевтический препарат — «Неоваскулген»^[12]. Он используется для лечения хронической ишемии нижних конечностей и представляет собой плазмидную ДНК, кодирующую фактор роста эндотелия (VEGF). Это был исторический прорыв — первый в мире препарат на основе немодифицированных плазмид, одобренный для клинического применения. В 2019 году в России был запущен национальный проект «Генетика», который предусматривает создание базы данных геномов россиян. Это позволит выявлять генетические предрасположенности к заболеваниям и разрабатывать индивидуальные подходы к лечению^[13].