С последней проблемой справиться легче всего. Лекарства, подавляющие активность иммунной системы, с успехом применяются при трансплантации различных органов тела.
Гораздо труднее поддерживать нормальное кровоснабжение. Поэтому, чтобы головной мозг не страдал от нехватки кислорода, Канаверо намерен снизить температуру тела пациента с 36,6 до 12–15 °C. Клетки мозга впадут в своего рода спячку. Потребление ими энергии сократится. Это позволит выиграть время до того момента, когда сердечно-сосудистая система донорского тела будет соединена с головой. Однако многие специалисты сомневаются, что пациент безболезненно перенесет резкую нехватку кислорода.
Еще труднее восстановить нервную систему этого гибридного организма – соединить головной мозг со спинным. Ведь нервные волокна сами по себе не срастаются. Именно поэтому повреждения спинного мозга приводят к непоправимым последствиям.
Чтобы избежать их, итальянский врач предлагает использовать полиэтиленгликоль. В 2014 году в опытах с этим веществом удалось стимулировать рост нервной ткани у крыс, чей спинной мозг был перерезан. Зверьки немного восстановили способность двигаться, но перерезанные нервные волокна все-таки не срослись.
Следует обратить внимание также на другой успешный опыт, состоявшийся в том же 2014 году. Медики из Луисвильского университета добились того, что пациенты, у которых была нарушена связь между спинным и головным мозгом, тем не менее начали совершать какие-то не очень сложные движения, принуждаемые к этому лишь спинным мозгом. Для этого ученые ввели туда электроды и, подавая на них импульсы тока от внешнего генератора, имитировали сигналы, исходящие из головного мозга. После некоторой тренировки все 4 пациента снова стали шевелить ногами, а один даже мог несколько минут стоять на ногах без посторонней помощи. Импульсами тока можно попробовать оживить и пациента, голову которого срастили с чужим телом.
Но даже если первая пересадка головы не будет осуществлена, саму подготовку к ней нельзя назвать неудачной. Все технологии, необходимые для этой операции, могут быть использованы медиками. Можно сказать, что под разговоры о «сенсационной операции» идет проверка и отбор методов, которые нужны для лечения сотен тысяч людей с поврежденным спинным мозгом.
Что же касается пересадки головы, то специалисты надеются, что она никогда не состоится. Ведь даже после успешной операции пациент не сможет самостоятельно есть, дышать, говорить. Провести такую операцию значит нарушить все этические нормы, существующие в медицине.
Синтетическая мания биологии
С тех пор как в 1953 году Фрэнсис Крик и Джеймс Уотсон открыли структуру ДНК, начались попытки использовать это знание для того, чтобы манипулировать живыми организмами. «Постигнув, как протекала эволюция на протяжении трех с половиной миллиардов лет, мы превратим миллиарды в десятилетия и изменим не только наши представления о жизни, но и саму жизнь», – уверенно заявил американский генетик Крейг Вентер, один из тех ученых, благодаря которым современная биология стала основой биотехнологии, едва ли не самой перспективной отрасли экономики. Новейшие достижения генетики, молекулярной биологии, биохимии, соединенные с инженерным искусством, явились действенным средством преобразования современного мира. Отныне, меняя – немного подправляя – «генетический код», можно улучшать свойства живого, наделять его заранее заданными особенностями.
Прикладное значение современной биологии поразительно велико. Методы генетической терапии, разработка новых лекарств и диагностических средств, широкое распространение трансгенных растений, появление эффективных способов очистки и обеззараживания территорий, подвергшихся промышленному или военному загрязнению… С этих завоеванных за последние десятилетия позиций можно двигаться на покорение новых вершин, которые в мифологических представлениях неизменно отводились Богу или целому сонму божеств, вдыхавших жизнь в мертвенное естество. Все чаще ученые говорят о том, что наша задача – конструировать организмы, которые не существуют в природе, но наделены нужными нам свойствами. Следующее поколение искусственных организмов «должно делать то, что мы захотим», – обмолвился тот же Крейг Вентер.
Это вызывает тревогу у многих. Ведь «трудно стать Богом»! Справятся ли ученые с взятой на себя миссией? И для чего она им нужна? Что они задумывают, принимаясь мастерить микробы по своей прихоти?
«Второе сотворение мира в лаборатории!» – подобным заголовком украсились многие газеты в последние дни мая 2010 года, когда из Института Крейга Вентера пришло известие о том, что человек бросил вызов Богу. И создал… нет, не Франкенштейна, а новую микоплазму, крохотную бактерию, наделенную необычным геномом.
Для начала сотрудники института синтезировали геном бактерии Mycoplasma mycoides. Общая его длина составила более миллиона пар азотистых оснований. Затем этот геном они пересадили внутрь бактерии вида Mycoplasma capricolum (ее ДНК была заранее удалена). Теперь все процессы внутри ее протекали по командам, отданным «захватчиком».
Опыт прошел гладко. Лишь 14 генов искусственного генома отключились или потерялись. Но, несмотря на эти дефекты, геном-захватчик распоряжался всем. Бактерия, в которой он оказался, выглядела теперь как Mycoplasma mycoides. Она вырабатывала протеины, характерные именно для этой микоплазмы, и могла нормально размножаться.
Десятилетиями ученые разлагали живые организмы на отдельные составляющие части. Теперь они собирают эти элементы воедино. Вместо того чтобы читать «код жизни», они хотят переписывать его набело, да еще с собственными поправками. Они сами становятся творцами, проектируя жизнь по своим критериям. «Жизнь с чертежной доски» – вот новый девиз биологии.
Микробы, расчетливо спланированные в лабораториях, будут производить экологически чистый бензин, выполнять счетные операции и превращать парниковые газы в стройматериалы. Нет пределов применения искусственно выведенных генераций живых организмов. Займутся они и синтезом новых лекарств.
Почти сорок лет назад ученым впервые удалось внедрить в организм бактерии ген, отвечающий за выработку у человека инсулина. Это позволило с помощью простых микробов наладить производство гормона, необходимого для людей, больных диабетом.
Использовать одноклеточные организмы как фабрики по изготовлению лекарств – вот честолюбивая цель многих исследователей. Для борьбы против одной из самых распространенных болезней на планете – малярии – они «приручили» кишечную бактерию Escherichia coli, внедрив в нее гены полыни и дрожжей. Теперь та может вырабатывать артемизинин – лекарство, которое получают обычно из полыни однолетней (Artemisia annua).
Есть и другой вариант применения в медицине искусственных организмов. Известно, что путь лекарств из лаборатории на аптечный прилавок достаточно дорог. Часто медикаменты выбраковываются, поскольку обладают сильным побочным действием. Чем раньше это удастся понять, тем больше средств сэкономят фармацевты. Но как этого добиться?
Многие из веществ, необходимых для лабораторного синтеза тех или иных лекарств, нельзя – по финансовым или этическим соображениям – испытывать на подопытных животных. Бактерии же слишком далеки от человека, чтобы использовать их сообщество в качестве испытательного стенда.
Оптимальным видится следующее решение: применение клеточных культур человека, взятых из важнейших его органов, а еще лучше выращенных из стволовых клеток. И тут, как нельзя кстати, удобен разработанный несколько лет назад метод перепрограммирования обычных клеток организма в стволовые, из которых можно вырастить затем любую клетку нашего тела. Наборы клеточных культур, состоящих из клеток сердца или печени, идеально подходит для проверки побочного действия лекарств.
Кадр из фильма «Химера»
Перспективы синтетической биологии кажутся радужными. Однако эта научная дисциплина таит в себе немало опасностей и рисков. Не породим ли мы, колдуя над бессчетными наборами геномов, каких-то чудовищных существ, неких микробов, против которых будут бессильны наши организмы? Тем более насущным кажется вопрос: «Что случится, если созданные нами микробы проникнут за стены лабораторий и начнут расселяться в естественных условиях?»
Кроме того, искусственные бактерии могут передать некоторые свои элементы родичам в дикой природе. Надежнее всего было бы видоизменять генетический код синтезируемых бактерий так, чтобы он стал несовместим с кодом родственных им микробов. Если же процессы размножения созданных нами организмов все-таки выйдут из-под контроля – а через два-три десятилетия такое может произойти, предупреждает американский биолог Джордж Черч, – это будет «похуже атомной катастрофы».
Но наибольшая опасность исходит все-таки не от «малых мира сего», а от нас, людей. «Со временем дизайн геномов станет личным делом, новым стилем искусства, таким же творческим, как рисование или скульптура. Лишь крохотное число из созданных существ будет шедеврами, но все вместе они принесут радость их создателям и большое разнообразие новых форм фауны и флоры», – утверждал авторитетный американский физик и футуролог Фриман Дайсон.
А кто помешает преступникам и террористам сотворить смертельно опасных микробов и запугивать эпидемиями целые страны и континенты? В минувшем десятилетии ученым удалось синтезировать вирусы гриппа и полиомиелита. И получить доступ к этим «монстрам» не так уж и трудно. Например, журналист из «Guardian», готовя сенсационный репортаж, сумел раздобыть в одной из лабораторий фрагмент ДНК вируса оспы. А ведь собрать в лабораторных условиях вирус оспы (185 тысяч пар оснований) теоретически возможно. Почему это не может получиться у террористов? В области синтетической биологии, как и в сфере атомной энергетики, нужен строжайший контроль, нужны соответствующие международные договоры и обязательства, которые помешают распространению опасных микробов.