. И еще меньший процент действительно становится донором. В основном это происходит из-за несогласия членов семьи в эмоционально трудный момент, когда требуется принять волевое решение.
Перспективы привлечения большего количества людей к донорству в США и других странах весьма туманны. Поэтому ученые пытаются понять, как с помощью новых технологий (таких, как CRISPR-Cas9) повысить безопасность пересадки органов от животных к человеку.
Важнейшим источником органов среди всех одомашненных животных являются свиньи. Это объясняется тем, что мы научились массово разводить свиней, а их органы по своей форме и функциям схожи с нашими. Но изъятие органов у свиней связано как минимум с двумя серьезными проблемами. Первая из них – сильнейший иммунный ответ со стороны организма человека. Но за последние годы он стал более управляемым благодаря постоянному совершенствованию новых иммунодепрессантов и потенциальному редактированию свиных генов, которые чаще всего отторгаются человеком[205]. Другой проблемой является риск заражения человека вирусами, поражающими свиней и других животных. Но и эта проблема постепенно становится решаемой.
Свиньи являются переносчиками активных вирусов, называемых эндогенными ретровирусами свиней, которые ученые не совсем удачно сократили до PERV. Эти вирусы могут быть чрезвычайно опасными и даже смертельными для людей – особенно для тех, чью иммунную систему подавляют лекарственные препараты. До недавнего времени при пересадке органов от свиньи к человеку PERV были главным сдерживающим фактором.
Не так давно группа гарвардских ученых стала применять CRISPR-Cas9, чтобы редактировать геном эмбрионов свиней сразу в нескольких участках, из-за чего поросята рождались с инактивированными PERV[206]. Скорее всего, в ближайшее время начнутся клинические испытания пересадки генно-модифицированных почек и поджелудочных желез свиней человеку, что позволит спасать тысячи человеческих жизней ежегодно.
Но зачем останавливаться на достигнутом? Если инсулин, полученный от генно-модифицированных бактерий и дрожжей, а не животных, стал большим шагом вперед, то почему бы вместо генно-измененных органов животных не перейти к пересадке целых органов, созданных из клеток человека? Что если человеческие органы для пересадки мы научимся выращивать внутри животных? Осуществить это весьма непросто. Но мы уже смогли сделать важный первый шаг к созданию химерных эмбрионов, которые получаются из клеток одного типа животного, выращенных внутри другого.
Ученые из института Солка в Сан-Диего продолжали вводить разные уровни стволовых клеток человека 1500 свиней до тех пор, пока наконец не нашли человеческую клетку, интегрированную в клетки свиньи. Другая команда ученых внедряла клетки поджелудочной железы мыши в эмбрионы крыс, благодаря чему внутри крыс вырастала поджелудочная железа мышей, которую затем пересаживали для лечения диабета. Вслед за этой работой в феврале 2018 года последовало заявление, что группа исследователей из Калифорнийского университета в Дэвисе создала эмбрионы овцы с 0,001 % человеческих клеток[207].
Точно так же теперь кажется вполне возможным взломать эмбрион овцы, чтобы отключить ее способность к выращиванию определенных органов и внедрить в них человеческие гены, снабдив инструкцией к созданию «человеческой» версии органа.
Выращивание человеческих органов внутри других видов не станет возможным уже завтра. Но как только у человека появится возможность вырастить орган с собственным генетическим материалом внутри животного, то люди, нуждающиеся в трансплантации органов из-за болезни или деструктивного действия старения, быстро преодолеют любую брезгливость. Помешать выращивать запасные органы в животных государствам будет крайне сложно.
Перспектива включения ДНК животных в геном человека – это то самое будущее, которое наука стремится воплотить в жизнь. Современных знаний уже хватает на то, чтобы без особо труда ввести в организм человека один флуоресцентный белок медузы, позволяющий человеку светиться в ультрафиолетовом излучении. А если, например, ученые выделят один-два гена, делающих голых землекопов совершенно невосприимчивыми к раку, то разве мы не захотим сплайсировать разновидности этого гена в организм человека с помощью CRISPR или новой технологии редактирования генов? Куда труднее будет снабдить человека целой генетической системой – по типу той, которая наделяет собак особым слухом, дарит удивительное зрение орлам или эхолокатор – дельфинам. Реализовать такое в ближайшем будущем у нас явно не получится. Но переход биологии в другую область генной инженерии человека со временем размоет границу между наукой и вымыслом.
Возможности генной инженерии действительно огромны, ведь все формы жизни существуют, подчиняясь одним и тем же генетическим компонентам, но по-разному проявляющимся. Когда-нибудь мы даже научимся создавать новые признаки и способности, используя для этого альтернативные сочетания все тех же генетических компонентов.
Стремительно развивающаяся синтетическая биология с помощью компьютеров и лабораторных реактивов пишет новый генетический код, о котором природа даже и думать не смела, и заставляет живых существ делать то, на что их никто не программировал. Ранние области применения включают попытки вырастить в лабораторных условиях мясо; вывести бактерии, питающиеся нефтью; создать дрожжи с ДНК паука, которые делали бы сверхлегкий шелк прочнее стали; или выделить бычий коллаген для производства кожи неживотного происхождения. Также синтетическую биологию используют для создания возобновляемых микробов (производство акрила для красок) и недорогих синтетических сахаров для биотоплива. Примерный список возможных применений почти бесконечен. Эта наука и связанная с ней отрасль активно развиваются по мере того, как растет доступность их инструментария.
Из легкодоступных генетических компонентов ученые создают новые формы жизни. Например, фонд International Genetically Engineered Machine (iGEM) предлагает бесплатную коллекцию последовательностей ДНК, кодирующих определенную биологическую функцию. Эти последовательности можно «сопоставлять и смешивать, чтобы создавать синтетические биологические устройства и системы»[208]. BioBricks Foundation, основанный исследователями из Гарвардского университета и Массачусетского технологического института, бесплатно поставляет синтетические последовательности генов[209], делая процедуру заказа генетических последовательностей для исследователей такой же простой, как заказ стройматериалов в Home Depot. Легкость, доступность и гибкость этих инструментов открывают революционные возможности для синтетической биологии, когда с помощью инженерной биологии можно выращивать любые нужные товары, включая компьютерные микросхемы, бытовую технику и одежду.
Коммерческая выгода таких достижений огромна. По оценкам аналитиков, глобальный рынок синтетической биологии вырастет с 3 миллиардов долларов в 2013 году до 40 миллиардов долларов в первой четверти 2020-х годов с прогнозируемым среднегодовым темпом роста в 20 %. Не стоит удивляться, что Китай планирует стать самым быстрорастущим в мире рынком, производящим товары для синтетической биологии[210]. По словам ведущего биолога Ричарда Китни, синтетическая биология «обладает необходимым потенциалом для начала новой и крупной промышленной революции»[211].
По мере роста населения продолжается глобальное потепление, возникают новые и непредвиденные трудности. Поэтому методы точного редактирования генов жизненно необходимы для нашего выживания. Постоянно растущая зависимость от синтетической биологии в различных сферах жизни открывает путь к большему принятию синтетической биологии уже в нас самих. И этот процесс идет.
В 2010 году независимый ученый и предприниматель Крейг Вентер заявил, что вместе с коллегами смог синтезировать полный геном бактерии Mycoplasma mycoides и поместить его в пустую мембрану другой бактерии, создав при этом первую в мире синтетическую клетку[212]. Речь шла не просто о редактировании существующей клетки (например, чтобы заставить бактерии производить инсулин), а о создании жизни с нуля. Для людей, обеспокоенных тем, что биологи «играют в бога», это стало наглядным доказательством. А шесть лет спустя команда Вентера объявила, что смогла сократить генетический код той самой синтетической клетки до гораздо меньшего количества генов, необходимых для выживания. Это стало первым и знаменательным шагом в нескончаемом процессе создания и переписывания кода всего живого.
«Недавние открытия в биологических науках в сочетании с анализом больших данных привели нас к порогу революции в медицине, – написал Вентер в декабре 2017 года в статье для Washington Post. – Мы не просто научились читать и писать генетический код; теперь мы можем оцифровать его и перевести в синтетическую форму жизни. Теоретически наш вид получил возможность контролировать биологическую структуру. Мы можем написать приложение с ДНК, загрузить его в компьютерный преобразователь и создать неограниченное количество вариантов генетических последовательностей биологической жизни».
Нам предстоит долгий путь от синтеза генома одноклеточного организма (который до сих пор не пройден до конца) к тому, чтобы повторить это для 21 000 генов, кодирующих белок в геноме человека. Но, как говорится в китайской поговорке, путь в 1000 ли начинается с первого шага. В 2018 году Дрю Энди, синтетический биолог из Стэнфорда, сказал