Направляя гены

Сейчас для модификации генома ученым приходится вносить в него нужный ген на этапе зародыша, что вызывает нежелательные биологические последствия: преждевременное старение клона, развитие аллергических и аутоиммунных заболеваний и т.п.

В других методах трансплантации генов используются вирусы или инъекции ДНК в яйцеклетку. В первом случае есть большой риск развития осложнений, во втором же ДНК чаще всего просто-напросто «съедается» нуклеазами (как это обычно происходит с вирусными нуклеиновыми кислотами).

Однако ученые могли бы воспользоваться тем, что уже создано природой за миллионы лет эволюции. В частности, в наших клетках есть особый фермент транспозаза, способный расщеплять и вновь сшивать нуклеиновые кислоты. В организмах высших растений и животных это явление называется прыгающими генами (в отечественной литературе – мобильно-диспергированными генами), или транспозонией. На самом деле транспозаза представляет собой совокупность двух ферментов: нуклеазы, разрезающей цепь нуклеиновой кислоты, и лигазы, сшивающей фрагменты ДНК. Транспозаза довольно нестойка и разрушается в клетках в течение нескольких дней.

Для создания генетически модифицированных животных без клонирования П.Фогарти из Стэнфордского университета (США) создал двойную молекулярную систему: липосомы, не разрушаемые протеазами крови, содержащие две плазмиды.

Плазмида – кольцевая цепочка ДНК, включающая ген, предназначенный для переноса. В первой плазмиде это определенный ген, например X. Вторая плазмида несет ген транспозазы, или Р-элемент. Липосомы вводятся в кровь, после чего захватываются клетками непосредственно из кровотока.

При попадании обеих плазмид в ядро клетки первым включается ген транспозазы. Вновь синтезированный фермент вырезает ген X из первой плазмиды и в случайном порядке встраивает его в геном клетки-«мишени». Так осуществляется модификация генома клетки без дорогостоящих и трудоемких операций на молекулярном уровне.

До сих пор использовали Р-элемент плодовой мушки дрозофилы, который уже пару десятков лет использовался для получения генетически модифицированных мух. Но эта система отказывалась работать в клетках млекопитающих. Фогарти удалось так модифицировать мушиный Р-элемент, что он стал интегрировать чужеродные гены в геномы млекопитающих в 80% случаев. По крайней мере, такой «выход» получен в культурах клеток мыши и человека.

В кровь можно вводить триллионы копий желаемого гена, которые кровотоком будут разноситься по всему организму. Ген транспозазы не встраивается в геном и разрушается через пару недель.

В настоящее время идет проверка нового открытия на козах, коровах и свиньях. Теперь остается только ждать, когда ученые объявят о получении генетически модифицированных людей, например излеченных от какой-нибудь генетической болезни.

По материалам

New Scientist, № 2336, р. 6