Переключатели генов

Статья продается только в составе журнала

Человек в отличие от некоторых насекомых не линяет», — говорит мне Рэндал Керк (Randal J. Kirk). Он удачливый миллиардер с потрясающим чутьем, руководит бизнесом из Уэст-Палм-Бич на юго-востоке штата Флорида, благословенного края пеликанов и зарослей мангровых деревьев. Заработав немалые деньги на самых разных видах деятельности, он в конце концов остановился на биотехнологии и основал компанию, которая занимается разработкой технологий перевода уже известных лекарственных средств в более эффективную и безопасную форму. Сегодня Керк стал одним из лидеров инвестиций в биотехнологию. Я позвонил ему, вовсе не ожидая услышать нечто новое о каких-нибудь букашках. Но оказалось, что процесс линьки, в ходе которого насекомое создает новый экзоскелет взамен старого, который стал ему мал, обладает рядом очень ценных особенностей, которые можно использовать в генной терапии, по большому счету еще не вышедшей за рамки эксперимента. Встраивание в геном больного нормальной копии мутантного гена имеет своей целью устранить наследственную аномалию. Гены содержат в закодированном виде инструкции для синтеза разнообразных белков, поэтому включение в геном целевого функционального гена в принципе обеспечивает постоянную поставку в организм больного белка, ген которого несет мутацию и не функционирует надлежащим образом. Но генная терапия сопряжена с множеством проблем, и одна из них — невозможность встроить ген в нужное место молекулы ДНК с высокой точностью и контролировать его активность (а тем самым — и количество образуемого белка). Это приводит к нежелательным последствиям, в том числе к образованию злокачественных опухолей. Логичным решением проблемы было бы снабжение встраиваемого гена переключателем, который активировал бы и инактивировал ген по мере необходимости. «Так случилось, — говорит Керк, директор компании Intrexon, которая занимается разработкой новых методов генной инженерии, — что некоторые насекомые используют как раз такой переключатель для контроля линьки». Суть вот в чем. Линька у насекомых — это не процесс, который начинается, а затем почему-либо останавливается. Она либо идет до конца, либо не происходит вообще. Пока не придет время, генетический механизм, управляющий этим процессом, должен оставаться выключенным. Ген, который использует Керк, кодирует гормон экдизон. Будучи встроенным в геном насекомого, он включает целый набор других генов, опосредующих образование нового экзоскелета. Когда линька подходит к концу, содержание экдизона падает до нуля и все участвующие в процессе гены выключаются. Очень важен с позиции специалистов Intrexon тот факт, что переключатель в положении «выкл.» не реагирует ни на какие воздействия, т.е. линька не начинается в отсутствие экдизона. Ученые из компании Intrexon взяли на вооружение эти особенности, чтобы с их помощью попробовать осуществить строгий контроль активности любых генов, включаемых в геном человека. Предположим, что каждый встраиваемый ген снабжен биологическим переключателем, который срабатывает и тем самым активирует терапевтический ген только в присутствии лиганда — экдизона, адаптируемого к физиологическим особенностям человеческого организма. У пациента, получившего препарат-активатор в низкой дозе, активируется лишь небольшое число копий встроенного гена и кодируемый белок синтезируется тоже в небольшом количестве. Если же дозу активатора повысить, то и число активированных генов возрастет, а вместе с этим образуется больше продукта. Чтобы предотвратить всякие неожиданности, предусматривается, что отсоединение лиганда блокирует процесс. Нет экдизона — нет и активации. Кроме того, экдизон не должен влиять на работу других генов, поскольку в норме этот гормон не нужен организму для регуляции генной активности. 

Подробнее читайте на страницах журнала "В мире науки" №3_2016