Биологически активные

В симпатичном, ныне уже полузабытом фильме «Первая перчатка» на экране время от времени появлялась несколько окарикатуренная дамочка – мама боксера-тяжеловеса, страстно мечтающая о том, чтобы сынок ее оставил столь варварский вид спорта и занялся, к примеру, теннисом. Всякий разговор она начинала словами:

– Юрин папа – выдающийся светило в области эн-до-крино-логии. – Актриса, играющая эту роль, так и произносила, вразбивку – «эндо-крино-логии», рассчитывая вызвать больший комический эффект, и на самом деле его добивалась. Сейчас мне совершенно непонятно, почему, но то были сороковые годы, про эту эндокринологию мало кто слышал что-нибудь конкретное. Я сам, во всяком случае, узнал это слово именно из фильма и долго потом домогался от разных людей, чтобы они объяснили мне его значение. Помнится, без особого успеха.

«В области эндо-крино-логии»

Ну что ж, от тех самых сороковых годов нас отделяет, пожалуй, больше времени, чем современников Юры-тяжеловеса от окончательного формирования эндокринологии как научной дисциплины. Во всяком случае, в очень добротном «Словаре иностранных слов» Дубровского, 1912 года, этого термина еще нет. Отсутствует он и в авторитетной статье известного физиолога Л. Фредерика «Химическая координация в жизненных явлениях» (русский перевод – тот же 1912 год). Однако сама эта статья убеждает, что эндокринология как отрасль физиологии к тому времени полностью уже сформировалась, пусть даже оставаясь временно безымянной.

«Организм высших животных, – пишет во введении Л. Фредерик, – это машина чрезвычайной сложности, многочисленные приводы которой служат для удовлетворения самых тонких и самых сложных потребностей. Действие этих приводов должно быть превосходно координировано и приспособлено к различным и подчас непредвиденным условиям, в которые борьба за существование может поставить живое существо.

Особый телеграфный аппарат – нервная система – соединяет между собой различные части нашего тела и обеспечивает их координацию и совместную работу... Пылинка попадает внезапно в мой глаз и раздражает концы нервов роговицы. Тотчас же сигнал о повреждении и о необходимости привести в движение аппараты, защищающие глаз, передается по чувствительным волокнам тройничного нерва и доходит до станции назначения, состоящей из нервных клеток. Клетки, о которых идет речь, посылают, в свою очередь, приказания по разным направлениям, они приводят в движение клетки ядра лицевого нерва, вызовут сокращение кругового мускула век; произойдет мигание. Далее они передадут приказание в центр, заведующий отделительной работой слезной железы, а также в психические центры. Я попробую потереть веки пальцами, рассмотреть глаз в зеркало и т.д. Если я не смогу удалить пылинку из глаза, я, может быть, пользуясь другими частями моей нервной системы, попытаюсь найти моего друга окулиста Нюеля и попрошу его положить конец моим страданиям...

Этот способ нервной координации сложных отправлений организма настолько известен, настолько банален, что мне кажется совершенно лишним приводить дальнейшие примеры. Всякий раз, когда в организме одновременно происходят известные явления или когда они зависят друг от друга, вполне естественно приписывать закономерную последовательность этих явлений вмешательству нервной системы.

Однако в объяснении этих явлений участием нервной системы некоторые ученые заходили слишком далеко. Э. Старлинг занялся недавно (напоминаю: текст 1912 года. – С.Г.) исследованием некоторых случаев координации органов, удаленных друг от друга, в которой нервная система не играла никакой роли: эти явления объясняются иначе. Вещество, образованное в органе А, передается через кровь в орган Б и вызывает раздражение этого последнего; таким образом работа этих двух органов объединяется без непосредственного участия нервной системы.

Старлинг предложил для этих веществ название гормонов (от греческого «ормао» – раздражаю), желая обозначить этим термином химические факторы, обеспечивающие координацию удаленных друг от друга органов. Эти гормоны играют роль, аналогичную нервной системе. Примеры координации при помощи химических явлений известны довольно давно».

Отметим здесь, что по поводу авторства термина «гормон» недавно возникла небольшая дискуссия. Фредерик, как помним, приписал его Э. Старлингу. Старлинг, английский физиолог, показавший в 1901 году совместно с Бейлиссом существование еще одного звена системы внутренней секреции, названного «секретином», действительно впервые официально ввел его в научный оборот в 1905 году в лекциях, читавшихся в Медицинском колледже и опубликованных затем в журнале «Ланцет». Десять лет спустя В. Бейлисс вспоминал, что группа исследователей Кембриджского университета, обсуждая проблемы, связанные с изучением внутренней секреции, пришла к выводу, что следовало бы различать секрецию веществ, используемых организмом в качестве субстрата для различных биохимических реакций – такова, например, секреция глюкозы печенью, – и секрецию особых агентов, управляющих функциями других органов. В ходе этих дискуссий термин «гормон» был предложен У.Б. Харди и закрепился в их локальном обиходе; Старлинг лишь впервые использовал его публично.

Однако еще два десятилетия спустя известный физиолог Нидхэм привел другую версию, согласно которой введение в научную терминологию слова «гормон» может быть приписано не только Старлингу, но и еще одному физиологу, Шеферу: «Харди пригласил на обед (в холле Кайус Колледжа в Кембридже) Шефера или Старлинга; возник разговор о номенклатуре. У.Т. Вези, специалист по Пиндару (древнегреческий поэт, писавший оды победителям спортивных состязаний. – С.Г.), предложил «ормао», и дело было сделано».

Еще сорок с лишним лет спустя австралийский исследователь Р.Д. Райт взялся восстановить историческую справедливость. Он начисто отверг возможность участия Шефера, напомнив, что на международном конгрессе медиков в 1916 году он в развязной форме выступил против использования термина «гормон», поскольку среди определяемой им группы соединений есть вещества не только возбуждающие, но и угнетающие деятельность управляемого органа. Ему тогда возразил Бейлисс – выпускник Оксфорда с прекрасной подготовкой по греческому языку: злополучное «ормао» означает не только «возбуждаю», но и «привожу в действие». Эта история, по мнению Райта, ставит под сомнение всю версию Нидхэма.

Современные историки науки не прочь усмотреть начала эндокринологии еще и в трудах античных авторов; идея химической регуляции внутри организма сама по себе настолько проста, что она, несомненно, не могла не возникнуть в столь выдающихся умах. Поскольку, однако, фактов-то у них не было никаких, вряд ли стоит именно там искать первоистоки. В конце концов, на совести философов древности немало других вполне правдоподобных гипотез, которые все же не были подтверждены потом эмпирическим наблюдением.

Истинные же предтечи эндокринологии – это уже ученые XIX века. А. Бертольд пересаживал кастрированным петушкам семенные железы и наблюдал, что петушки опять становились стопроцентными петушками, по крайней мере внешне. Бертольд – как потом выяснилось, совершенно справедливо – предположил, что семенники выделяют в организм некоторое вещество, которое и определяет развитие свойственных нормальному петушку половых признаков: роскошного гребешка, ну и соответствующего поведения. Работа Бертольда датирована 1849 годом; всего несколько лет спустя знаменитый Клод Бернар, обобщая наблюдения Бертольда, свои собственные и многих других исследователей, вводит в научный лексикон понятие «внутренняя секреция» – выделение одними органами в кровь особых соединений, управляющих функциями других органов. Термин «внутренняя секреция» сохранился в физиологии и по сей день.

Длительное время излюбленным объектом для исследований такого рода были все те же половые железы; здесь очень значительную роль сыграли работы французского исследователя Ш. Броун-Секара, о которых нам еще предстоит поговорить подробнее.

Пока же вернемся к столь обильно цитировавшейся статье Л. Фредерика: что же имели в виду физиологи начала века под термином «гормон»?

Да в основном то же самое, что и мы сегодня; различия касаются лишь некоторых второстепенных понятий, ну и, конечно, современный перечень гормонов более обширен. Заметим также, что система химической регуляции организма человека в том виде, как ее себе представляют современные физиологи, включает не только аппарат внутренней секреции. Есть большое количество агентов-регуляторов, образующихся непосредственно в крови, а вовсе не секретируемых какой-то железой. Термин «гормон» применительно к этим веществам предпочитают не использовать, сохранив его за продуктами желез внутренней секреции. Наконец, противопоставление химической системы регуляции нервной, как это сделал в цитируемом отрывке Л. Фредерик, не совсем корректно: ныне известно, что при передаче нервного импульса чередуются участки электрического и химического механизмов распространения сигнала.

Существует классификация веществ – факторов химической координации различных отправлений организма; мне: кажется, однако, что мы в дальнейшем сможем без нее обойтись. Для определения же любого из этих веществ будем использовать термин «биорегулятор», достаточно прочно укоренившийся в последнее время среди специалистов.

Точно так же стоит, по-видимому, отказаться от описания полной структуры эндокринной системы: громоздко. Принципы ее функционирования лучше рассмотреть на примерах отдельных звеньев.

Новые мефистофели и новые фаусты

Есть изобретения, упорно не желающие стареть. Возьмем хотя бы идею получения фотографических изображений с помощью галогенидов серебра. Еще в 1839 году предложил ее Дагер, с тех пор невероятно изменились все второстепенные атрибуты фотографического процесса, выросла чувствительность, достигнута огромная разрешающая способность, увеличилась корость обработки материалов – и лишь самый важный, самый основной компонент фотоматериалов остался прежним – галогениды серебра. Давно пишут и говорят об этом с раздражением: дорого это неимоверно при нынешнем распространении фотографии.

Многие уже десятилетия пытаются найти достойную замену серебру. Подумать только, ведь в сопоставлении с достижениями современной химии то, что называлось химией в 1839 году, – это почти нуль, фотохимии как отдельной отрасли не существовало совершенно. Вообразите, как выглядели бы убогие инструменты и примитивные химикаты, которые имелись в распоряжении Дагера, в современной лаборатории новых фотоматериалов какого-нибудь НИИ прикладной фотохимии – лаборатории, до зубов вооруженной спектрометрами ядерного магнитного резонанса, электронными микроскопами, ЭВМ и бог знает какой еще премудрой техникой!

И ведь не стоит эта техника без дела, и работают на ней люди очень квалифицированные (одних только докторских диссертаций вон сколько защищено!), а достойной замены серебру нет как нет. То есть, конечно, время от времени приходится читать о создании фотоматериалов, в которых вместо серебра используется, скажем, медь; мне подобная статья встречалась последний раз лет десять назад. Что-то, однако, не видать «медных» фотоматериалов в продаже.

Идея Бертольда испытывать активность препаратов, содержащих мужской половой гормон, на кастрированных петушках (каплунах) тоже не дождалась достойной замены до наших дней. Давно уже выделен этот гормон – тестостерон – в чистом виде, установлена его структура. Тестостерон принадлежит к обширной группе стероидов – соединений, выполняющих важные функции во многих организмах. Основной элемент структурной формулы стероидов – четыре сочлененных цикла: три шестичленных и один пятичленный. Различия же между отдельными представителями веществ этого класса – почти исключительно в характере заместителей у некоторых атомов этой конструкции.

Установлена не только структура, но и пути биосинтеза тестостерона в организме, многое известно и о механизмах его действия на различные органы. Но определить содержание тестостерона в какой-нибудь ткани или жидкости (эта задача нередко возникает перед биохимиками или медиками) химическими методами чаще всего невозможно: слишком уж мала его концентрация. И приходится использовать прием, который более ста тридцати лет назад применил Бертольд: вводить препарат каплунам и наблюдать, отрастет гребешок или нет. Конечно, тестостерон вызывает значительные изменения также в облике и поведении кастратов-мышей или крыс, но они, эти изменения, все же не столь наглядны, как отрастание гребешка, а главное, проявляются не столь стабильно.

По мнению почти всех историков эндокринологии, истинным отцом этой дисциплины следует считать именно Бертольда, хотя в представлении читающей публики ее начало связывают с работами К. Бернара и Ш. Броун-Секара. Бертольд удачно выбрал объект, поставил довольно непростой по тем временам эксперимент и правильно истолковал его результаты. «Можно смело сказать, – писал в 1924 году А.В. Немилов, – что 80 лет назад Бертольд уже поднялся до уровня современной физиологии последнего десятилетия, и если бы его работа получила дальнейшее развитие, физиология шагнула бы далеко вперед. К сожалению, Бертольд при всех своих талантах не имел одного дара – заставить других поверить в свое открытие. Как, оказывается, мало достигнуть самому большой высоты, надо еще уметь пропагандировать свою работу, и тогда только известное научное открытие делает, как говорят немцы, эпоху. В противном случае оно для ближайшего времени проходит совсем бесследно и о нем вспоминают много лет спустя, когда то же самое оказывается достигнутым уже иным образом. Так было и с Бертольдом».

Дело, впрочем, не только в отсутствии у Бертольда пресловутой «пробивной силы» (кстати, порок очень многих талантливых ученых и изобретателей), а и в том, что его результаты активно оспаривались многими коллегами-физиологами. В том же Геттингенском университете, где работал Бертольд, профессорствовал также и некий Роберт Вагнер, тоже физиолог, который в противоположность Бертольду умел очень энергично пропагандировать свои воззрения. Правда, большую часть этого таланта он направил на пропаганду спиритуализма, на ниспровержение теорий Карла Фойта о химизме пищеварительного процесса (как впоследствии оказалось, теорий абсолютно верных), но при случае занялся и Бертольдом. На скорую руку повторил его опыты и объявил, что результаты Бертольда не воспроизводятся. Причем объявил авторитетно, с апломбом и энергией профессионального полемиста, так что интерес современников к работе Бертольда был значительно охлажден. Что же касается причины, по которой Вагнеру не удалось подтвердить опытов Бертольда, то она, по-видимому, самая банальная: техникой пересадки тканей в середине прошлого века владели весьма немногие физиологи; вероятнее всего, Вагнер просто не принадлежал к их числу.

Состоявшееся сорок лет спустя сообщение Броун-Секара немедленно стало сенсацией дня. И дело не только в том, что это был обстоятельный доклад в реномированном Биологическом обществе в Париже. Броун-Секар утверждал, что он овладел тайной возвращения молодости; более того, он продемонстрировал это опытами на самом себе! Правда, это были не пересадки ткани семенников, как в опытах Бертольда, а инъекции вытяжек из них.

Издавна была замечена связь между функцией семенников и процессами старения. У евнухов, например, проявляются многие признаки, характерные для старческого возраста – дряблая, морщинистая кожа, атрофированные мышцы, угасший разум, вялость. Броун-Секар предположил, что предотвращать и даже обращать вспять по крайней мере некоторые проявления старости можно с помощью вытяжек из семенников, и действительно наблюдал кое-какие эффекты подобного рода. Надо ли говорить, что этими результатами очень живо заинтересовался не только ученый мир.

Ажиотаж вокруг возможностей омоложения путем «коррекции» внутренней секреции семенников продолжался довольно долго, достигнув апогея в предвоенные (имеется в виду, конечно, первая мировая война) годы. Наибольшую известность приобрели работы Э. Штейнаха в Австрии, В. Гармса в Германии и русского врача С. Воронова в Париже. Это были, по-видимому, вполне добросовестные исследователи; например, Штейнах, экспериментировавший на крысах, разработал очень строгую специальную систему тестов на старческую дряхлость (как известно, один только возраст – не критерий). Отбираемые для опыта крысы-самцы должны были не только обладать внешними признаками старости – согбенная фигура, тусклые глаза, взлохмаченная шерсть с обильными плешинами, но и выдержать испытание многими искушениями: проявить полное равнодушие к подсаженной в клетку самке, не проявлять предприимчивости в добывании пищи, не быть агрессивным в отношении других самцов, отказываться от участия в играх молодежи.

Техника омолаживания заключалась преимущественно в пересадке кусочков тканей семенников. В операциях на людях использовался либо трупный материал, либо семенники павиана или даже козла. И на экспериментальных животных и на людях были получены схожие результаты. В редких случаях пересадка не давала никакого улучшения или даже вызывала нежелательные последствия. У большинства же оперированных наступало ослабление или полное исчезновение различных признаков старости. Иногда это проявлялось лишь в улучшении аппетита и появлении полового влечения («отвратительная картина прожорливой и похотливой старости», замечает тот же А.В. Немилов), но были и сообщения о результатах поистине чудотворных. Некий французский драматург, например, полностью уже впавший в старческий маразм, после операции, выполненной упоминавшимся Вороновым, вернулся к прежнему своему нормальному образу жизни – стал писать пьесы и засиживаться далеко за полночь после спектаклей в кабачках. То и дело в печати, не Только научной, появлялись пары фотографий: на левой – согбенный, опирающийся на палку старец с потухшим взором, на правой – бравый фехтовальщик с атлетической фигурой; разумеется, это один и тот же человек до и после. У некоторых «омоложенных» наново отрастали волосы на совсем уже полысевшей голове.

К сожалению, все эти эффекты оказывались довольно кратковременными. Через год-два, в лучшем случае через несколько лет наступал рецидив старости, причем в форме намного более тяжелой, чем до операции. Именно по этой причине от таких приемов омоложения пришлось в конце концов отказаться.

Может возникнуть вопрос: почему все эксперименты и операции подобного рода производились на особах мужского пола? Да прежде всего потому, что женские железы, секретирующие половые гормоны, расположены в глубине тела, и добраться до них значительно сложнее. Впрочем, поскольку результат всей этой затеи оказался отрицательным, женщины на этом лишь выиграли.

Система гормонов половой сферы у женщин гораздо сложнее, чем у мужчин; мы остановимся лишь на двух из них – эстрадиоле (собственно половой гормон) и прогестероне. Это также стероиды; причем когда структурные формулы женского и мужского половых гормонов нарисованы рядом, приходится напрягаться, чтобы заметить различия: в молекуле тестостерона по сравнению с эстрадиолом одна лишняя метильная группа, а в другом положении вместо гидроксильной группы – атом кислорода. Как и тестостерон, эстрадиол контролирует функцию половых органов и определяет развитие вторичных половых признаков. Прогестерон выполняет более узкоспециализированные функции; в одном лишь отношении его роль полностью схожа с эстрадиолом: он предотвращает образование яичниками новых яйцеклеток. По этой, в частности, причине большие его количества выделяются в течение беременности, отчего иногда его называют «гормоном беременности», что не совсем точно, поскольку он периодически секретируется и в отсутствие беременности. Образование же новых яйцеклеток предотвращается потому, что оба гормона подавляют секрецию третьего, выделяемого гипофизом (небольшая железа, расположенная внутри черепа). фолликулостимулирующего гормона, который-то и вызывает появление яйцеклеток.

Свойство эстрадиола и прогестерона подавлять образование яйцеклеток было использовано для создания новой группы противозачаточных средств. Были синтезированы аналоги обоих гормонов, обладающие более сильной способностью подавлять секрецию фолликулостимулирующего гормона и более долгоживущие. Их можно принимать в виде таблеток или пилюль; при этом как бы имитируется беременность. Эти соединения оказались в действительности очень эффективными противозачаточными средствами. Первоначальные испытания не выявили никаких побочных действий их применения, и они стали массово производиться.

После нескольких лет широкого употребления оказалось, однако, что они не вполне безвредны. Оба гормона, в особенности эстрадиол, выполняют в организме разнообразные функции, а не только подавляют секрецию фолликулостимулирующего гормона, поэтому их систематическое применение может привести к всевозможным расстройствам. Действительно, еще в 1965 году Всемирная организация здравоохранения указала на связанный с применением стероидных противозачаточных средств повышенный риск заболевания болезнями печени, поджелудочной железы, некоторых других органов. Впрочем, это предупреждение особого действия не возымело, и за рубежом такие средства применяются до сих пор.

Инсулин

Трудно даже перечислить все научные открытия, которые были сделаны случайно. Колумб поехал осваивать западный путь в Индию – открыл Америку. Ни один из алхимиков, занимавшихся поисками философского камня, так в этом деле и не преуспел, но зато они оставили множество капитальных открытий в других областях.

Про ньютоновское яблоко. Архимедову ванну и ожерелье на шее жены Кекуле (по другим преданиям – приснившийся ему хоровод обезьян) я уж и не вспоминаю. Важно лишь, чтобы исследователь был человеком наблюдательным, постоянно задумывающимся над значением фактов, вроде бы и не имеющих отношения к цели его экспериментов.

В истории открытия инсулина решающую роль сыграла наблюдательность не самих даже ученых, а служителя лаборатории, ухаживавшего за виварием. В конце прошлого века немецкие физиологи О. Минковский и И. фон Меринг занимались изучением регуляции процессов пищеварения; в ходе своих экспериментов удаляли собакам поджелудочную железу. Упомянутый же служитель, убирая клетки прооперированных собак, обратил внимание, что на их мочу слетается множество мух. Факт как будто пустячный, но ученые им заинтересовались, сделали анализы, и оказалось, что в моче собак, лишенных поджелудочной железы, содержится необычайно большое количество сахара.

Все это происходило уже много лет спустя после работ Бертольда и Бернара; сразу же возникла идея, что поджелудочная железа выделяет в кровь («секретирует» на профессиональном жаргоне) какое-то вещество, ограничивающее накопление в крови сахара. Так оно и оказалось.

В 1901...1902 годах Л.В. Соболев показал, что это вещество вырабатывается в особых образованиях в ткани поджелудочной железы – островках Лангерганса. Наблюдение Соболева, важное во многих принципиальных отношениях, имело также два любопытных второстепенных последствия. Во-первых, когда гормон удалось наконец выделить (о чем ниже), его назвали инсулином, от латинского insula – остров. Во-вторых, имя Лангерганса с тех пор кочует из одного учебника биохимии в другой уже более восьмидесяти лет. Никто (ну, скажем, почти никто) из многих тысяч читателей не имеет никакого понятия о том, кто же такой Лангерганс, именем которого названы удивительные островки, сам ли он их открыл или кто-то назвал их так в его честь. Не играй островки Лангерганса столь важной роли (а они ведь секретируют и еще один гормон – глюкагон), конечно, не была бы его фамилия столь популярна среди биологов и врачей всего мира.

Выделить из поджелудочной железы инсулин удалось далеко не сразу. Дело в том, что поджелудочная железа имеет и еще одну важную функцию: она секретирует в двенадцатиперстную кишку сок, содержащий, в частности, пищеварительные ферменты, в том числе знакомые нам трипсин и химотрипсин. Без них невозможен один из важнейших процессов, происходящих при переваривании пищи, – расщепление белков до аминокислот.

Когда по аналогии с опытами Бертольда и Бернара стали готовить вытяжки из поджелудочной железы и пытаться с их помощью понизить содержание глюкозы в крови у панкреаэктомированных собак (с удаленной поджелудочной железой) – ничего не вышло. Не оказывал же экстракт никакого действия потому, что инсулин – белок, и извлекаемые вместе с ним протеолитические ферменты немедленно его расщепляли.

Между тем исследователи, занятые выделением инсулина (точнее – тогда еще безымянного фактора, регулирующего уровень глюкозы в крови), руководствовались не только чисто академическим интересом. Еще сами Минковский и фон Меринг обратили внимание на далеко идущее сходство симптомов, наблюдаемых у их подопытных собак, с проявлениями довольно распространенной болезни – диабета.

Историки медицины находят первые упоминания о диабете еще в трудах врачей I века; дальнейшее его изучение показало, что один из главнейших симптомов диабета – именно выделение больших количеств сахара с мочой, обезвоживание организма. Ткани утрачивают способность усваивать сахар, начинают вместо этого расходовать жиры и белки, наступает потеря веса. При этом окисление жиров сопровождается образованием токсических продуктов – так называемых кетоновых тел; всем известен простейший их представитель – ацетон.

«Сестра милосердия молча откидывает одеяло. Терапевт втягивает ноздрями воздух и поднимает глаза.

– Диабет?

– Откуда вы знаете? – ворчит хирург. – Я, конечно, велел сделать анализ мочи, нет ли в ней крови. Оказалось, что есть и сахар. Вы что, определяете по запаху?

– И обычно не ошибаюсь, – кивает терапевт. – Ацетон всегда различишь. Наша ars medica (искусство медицины. – С.Г.) – на пятьдесят процентов интуиция, голубчик».

Не одинок в этом отношении безымянный терапевт из чапековского «Метеора»; часто приходится слышать рассказы о многоопытных врачах, ставящих диагноз «диабет», лишь только больной присел на стул напротив него и сделал один выдох.

Накопление токсических, кетоновых тел и истощение приводят в конечном счете к смерти больного. Единственная надежда – инсулин. Выделить из поджелудочной железы препарат, содержащий инсулин, удалось лишь тридцать лет спустя после работы Минковского и фон Меринга канадским ученым Ф. Бантингу и К. Бесту. Для этого они применили следующий прием: перевязали проток, выводящий сок поджелудочной железы в двенадцатиперстную кишку. Несколько недель спустя ткани, в которых происходило образование пищеварительных ферментов, распались и экстракт, полученный из таким образом подготовленной поджелудочной железы, уже содержал неразрушенный инсулин (кстати, именно Бантинг и Бест дали гормону это название). Еще одним источником активных экстрактов оказалась поджелудочная железа эмбриона: в ней еще не происходит синтез пищеварительных ферментов (незачем!), а инсулин уже синтезируется.

Ни тот, ни другой метод, конечно, не годился для получения инсулина в практических целях, для нужд медицины, однако работами Бантинга и Беста был намечен путь к освоению получения инсулиновых препаратов из поджелудочных желез скота, заготавливаемых на бойнях. Инсулин стал производиться в больших количествах; подсчитано, что благодаря его широкому применению жизнь нескольких десятков миллионов больных диабетом продлена на годы, часто на десятилетия. Правда, каждый такой больной ежедневно должен получать несколько инъекций «обычного» инсулина или носить особое устройство – дозатор, подающее инсулин в кровь; созданы также препараты инсулина, медленнее рассасывающиеся из места инъекции или более устойчивые к ферментам крови, осуществляющим распад инсулина. Эти препараты можно применять реже.

Инсулину было суждено оставить заметный след в истории современной биологии. Он оказался первым белком, для которого была установлена последовательность чередования аминокислотных остатков (это сделал англичанин Ф. Сэнджер в 1953 году). Оказалось, что он состоит из двух полипептидных цепей (21 и 30 остатков), соединенных друг с другом двумя ковалентными связями через боковые радикалы остатков цистеина, так называемыми дисульфидными мостиками. Эта работа Сэнджера была отмечена Нобелевской премией. Кто-то из известных ученых выразился таким образом, что Нобелевская премия стала чем-то вроде титула «чемпиона мира по науке». Частично это, пожалуй, справедливо, хотя нужно признать, в последние годы у Нобелевского комитета заботы скорее приятные: как не обойти никого из ученых, вклад которых в развитие науки действительно неоспорим. Больше, грубо говоря, эпохальных открытий, чем премий.

Нет, конечно же, гарантий, что о некоторых из ныне премированных вскоре не забудут, и вовсе не по причине того, что премии свои они получили недостойным путем, по линии кумовских связей и т.п. Время – фильтр научных ценностей. И не подлежит сомнению, что нобелевский лауреат Сэнджер (премия 1958 года) успешно этот фильтр миновал. Его результаты, с позиций нынешнего дня, – это уровень дипломных работ или в лучшем случае кандидатских диссертаций, но они знаменовали тогда выход в принципиально новую сферу поиска, послужили связующим звеном нескольких направлений зарождавшейся тогда молекулярной биологии. А среди коллег его до сих пор живо воспоминание о том, как у него спросили на пресс-конференции, что же он сделает со своими лауреатскими деньгами.

– О, моя жена наверняка найдет им какое-нибудь применение, – гласил безмятежный ответ.

На примере инсулина был обнаружен механизм формирования пространственной структуры белков, состоящих из нескольких полипептидных цепей. Первоначально синтезируется одна цепь, включающая в себя оба компонента будущей молекулы и какие-то соединяющие их участки; в случае инсулина это цепь из 86 остатков – проинсулин. Он не обладает гормональной активностью инсулина: для получения активного соединения необходимо удалить «перемычку», соединяющую две цепи, – пептид из 35 остатков. Это и происходит в островках Лангерганса под действием особых ферментов. Если непосредственно в кровь ввести вместо инсулина проинсулин, это вызовет весьма болезненную реакцию: иммунные системы организма воспримут его как чужеродный белок.

Инсулин оказался также и первым белком, который удалось синтезировать химическим путем. Этого выдающегося результата добилась группа китайских химиков, причем добилась в печальный период «культурной революции»; в сообщении ученых говорилось, что тотальный синтез инсулина был осуществлен благодаря политике «трех больших красных знамен», «большого скачка» и при максимальном использовании идей Мао Цзедуна. Китайские химики всего на несколько месяцев опередили исследователей из США, также синтезировавших инсулин, но по другой схеме.

Наконец, инсулин оказался в числе первых фармакологических препаратов, промышленный выпуск которых был освоен с использованием методов генетической инженерии.

Трудно ли синтезировать белок?

Среди математиков в ходу шутка: «За работы в области теории чисел следует присуждать не ученые степени, а звание мастера спорта». Намекается тем самым, что теория чисел – лишь род головоломок, почти бесполезных в приложениях. Наверное, это все же не совсем так; я вспомнил об этой шутке, конечно, не для того, чтобы обидеть немногих моих читателей – специалистов по теории чисел.

Здесь напрашивается некая аналогия из истории химии белка. В течение десятилетий считалось, что химический синтез белка означал бы гигантский шаг на пути познания тайн природы, открытие новых невиданных возможностей управления ее силами, фантастические перспективы для медицины, сельского хозяйства, многих отраслей промышленности. Более того, выполнение такого синтеза представлялось небывалым триумфом человеческого разума, дерзким вызовом Натуре–или, если угодно, господу богу.

В пятидесятых годах была установлена структура нескольких биологически активных пептидов, а затем осуществлен и их синтез. Потом удалось определить аминокислотную последовательность ряда белков; стало ясно, что синтез белка – вопрос времени, причем не очень продолжительного. В начале шестидесятых годов уже отчетливо ощущался элемент спортивного азарта. Вспоминаю разговор двух химиков, свидетелем которого мне пришлось тогда быть:

– Ты слышал? Японцы уже умеют синтезировать белок!

– Невероятно! Как им это удалось?

– Удалось. С помощью микроорганизмов.

– А-а. Только почему же одни японцы? У нас тоже умеют – с помощью коровы.

Но вот наконец первый белок синтезирован. Вслед за инсулином появляется синтетическая рибонуклеаза, еще несколько белков. И как-то вдруг после в некотором смысле запланированного взрыва эйфории наступает отрезвление. Позвольте, а зачем это мы синтезируем эти самые белки? Чего мы добились? Показали, что у синтетических белков та же биологическая активность, что и у природных? Так как же ей не быть, если у них совпадает структура? Говорить же о получении синтетическим путем белков для каких-нибудь практических целей и вовсе бессмысленно. Стоимость тех ничтожных количеств синтетического белка, которые были получены в результате многолетнего труда искуснейших химиков, не сравнится со стоимостью никакого наидрагоценнейшего бриллианта, если пересчитать на вес. И ясно при этом, что существенно упростить процедуру синтеза не удается.

То есть буквально таких речей слышно не было, но интерес к проблеме химического синтеза белка стал затухать как-то сам по себе, и вот уж много лет никто, кажется, в этой области не работает. С позиций сегодняшнего дня получение синтетического белка многим представляется действительно чем-то вроде спортивного достижения – достижения знаменательного, сопровождавшегося напряженной борьбой до последних метров финишной прямой, но не оставившего принципиального следа в современной биологической науке.

В этом случае, как и в шутке о теории чисел, налицо некоторый перегиб; отметим хотя бы то очевидное обстоятельство, что усилия, направленные на синтез белка, значительным образом продвинули вперед сами методы белковой химии, играющие ныне столь значительную роль в биологических исследованиях. Но, несомненно, ожидали от этого, как тогда считалось, эпохального свершения, гораздо больше.

А между тем потребности в получении различных белков растут постоянно. Взять хотя бы тот же инсулин. По причинам пока не вполне понятным диабет становится все более распространенной болезнью; по количеству смертельных исходов он занимает сейчас третье место после сердечно-сосудистых заболеваний и рака. Как упоминалось, единственная надежда больных диабетом – инсулин, а единственный реально доступный его источник – поджелудочные железы домашних животных, получаемые на бойнях. Расчет показывает, что при сохранении нынешних тенденций распространения диабета, роста народонаселения и развития животноводства к началу будущего века просто не станет хватать материала для производства инсулина таким путем в количествах, которые смогли бы удовлетворить потребности всех больных.

Да к тому же инсулин, скажем, свиньи или коровы несколько отличается по аминокислотной последовательности от инсулина человека; для получения одинакового эффекта (снижения содержания глюкозы в крови) они требуются в больших количествах, чем человеческий инсулин. А у некоторых больных, прежде всего у детей, инсулин домашних животных вызывает опасные аллергические явления. Словом, крайне нужен чистый человеческий инсулин в больших количествах.

И вот опять инсулин оказывается лидером, «первым белком» – на этот раз первым белком, промышленное получение которого начато методами генетической инженерии. фирма «Эли Лилли» в 1982 году выпустила на рынок первую партию «генноинженерного» человеческого инсулина; препарат до этого успешно прошел все испытания и был разрешен для использования.

Как белки образуются в клетке

Генетическая инженерия! Уже более десятка лет мелькает это выражение на страницах научных и научно-популярных журналов, да и журналов или газет, никакого отношения к науке не имеющих. Оно будоражит воображение, вызывает восторги, иногда опасения. Когда только-только начались разговоры о возможности вполне сознательных манипуляций с наследственностью – в начале 70-х, по-видимому, – они воспринимались скорее как фантастика, как спекуляции на том, что принципиально возможно в каком-то весьма отдаленном будущем. Однако не прошло и десяти лет, и достижения генной инженерии обрели тот уровень зрелости, что стало ясно: речь действительно идет о «превращении молекулярной биологии в технологию». А еще пару лет спустя появились и первые коммерческие продукты, производимые с использованием методов генетической инженерии.

Невольно вспоминается разговор, случившийся на одной из популярных лекций Фарадея об электричестве. По ее окончании присутствовавший в зале министр финансов спросил (конечно же!), какая практическая польза может быть от всего этого.

– Еще не знаю, – ответил Фарадей, – но не сомневаюсь, что вскоре вы начнете изымать за это налог.

Платят, платят налоги многие уже фирмы, производящие «генноинженерную» продукцию; говорят, что пока затраты на исследования в области генетической инженерии не окупились, но ведь это только начало.

«Нередко, – пишет академик А.А. Баев, – о генетической инженерии говорят как об очередной биологической революции. Этим термином биологи до сих пор не злоупотребляли, и он был отнесен лишь к двум событиям: естественному отбору Ч. Дарвина и доказательствам роли ДНК как носителя наследственной информации.

Что же касается генетической инженерии, то причисление ее к событиям революционного ранга вызывает раздумье. Действительно, сама по себе генетическая инженерия является лишь утонченной технологией и не содержит нового взгляда на процессы наследственности. Генетическая инженерия не только не потребовала никакой ревизии установившихся представлений, но, наоборот, их подтвердила. Другое дело, что генетическая инженерия с первых своих шагов позволила установить явления новые и неожиданные, то есть привела к подлинным открытиям».

Для более или менее предметного разговора о методах генетической инженерии нам придется вернуться к вопросу, обсуждение которого несколько раз откладывалось: каким же образом возникают в клетке белковые молекулы?

Напомню лишь вкратце нынче уже, конечно, общеизвестную схему. Дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК), основной носитель наследственной информации, представляют собой полимер, образованный четырьмя типами мономерных единиц – нуклеотидов: аденин, гуанин, цитозин, тимин. Вся наследственная информация определяется чередованием этих нуклеотидов в молекуле ДНК. В хромосоме ДНК находится в форме двойной спирали; ее образуют две молекулы, структура которых определяется следующим правилом взаимного соответствия: нуклеотидная последовательность одной из них может быть получена из последовательности другой заменой всех аденинов на тимин, а гуанинов – на цитозин, и наоборот. Такая согласованность последовательностей и позволяет паре комплементарных молекул ДНК образовывать двойную спираль, удерживаемую за счет водородных связей и иных взаимодействий между соответствующими парами нуклеотидов. Каждый нуклеотид состоит из азотистого основания – пуринового (аденин, гуанин) или пиримидинового (цитозин, тимин). Пуриновые основания представляют собой сочлененные пяти- и шестичленный циклы, причем в каждом цикле имеется по два атома азота, пуриновые – шестичленные циклы, также включающие два атома азота. В некоторых положениях те и другие несут заместители – аминогруппу, кислород, метильную группу. Расположения этих заместителей и определяет возможность образования стабилизирующих двойную спираль водородных связей именно между упоминавшимися парами; один участник такой пары – пурин, другой – пиримидин. Основания присоединены к остатку дезоксирибозы – соединения, отличающегося от другого сахара – рибозы отсутствием одного атома кислорода. Остатки же дезоксирибозы, принадлежащие соседним нуклеотидам, в молекуле ДНК соединены остатками фосфорной кислоты.

В молекуле ДНК можно, таким образом, выделить совершенно регулярную, монотонно повторяющуюся часть – сахарофосфатный остов, несущий чередующиеся в определенной последовательности основания.

С такой способностью нуклеотидов к конкретному «узнаванию» друг друга связан механизм образования «копий» молекулы ДНК в клетке. В некоторый момент двойная спираль раскручивается, и специальные ферментные системы «достраивают» к каждой из одиночных нитей комплементарную ей пару; этот процесс называется репликацией.

Различия в строении молекул ДНК и рибонуклеиновых кислот (РНК) – минимальное: вместо остатка дезоксирибозы в сахарофосфатном остове – остаток рибозы; вместо пиримидинового основания тимина – урацил, отличающийся от него лишь отсутствием одной метильной группы. Это отличие не мешает образованию такой же пары водородных связей с аденином – партнером тимина по двойной спирали, благодаря чему оказывается возможным синтез копий молекул РНК, комплементарных содержащимся в клетке молекулам ДНК (транскрипция) – по механизму, совершенно аналогичному механизму репликации.

Более того, выяснилось, что существуют специальные ферменты, с помощью которых возможен и обратный процесс – синтез молекул ДНК, комплементарных РНК. Заметим, что это явление, встречающееся сравнительно редко, оказалось чрезвычайно важным элементом арсенала средств генетической инженерии.

Основное же назначение РНК – быть матрицей для синтеза белковых молекул. Формально соответствие между последовательностью нуклеотидов в молекуле РНК и аминокислотной последовательностью синтезируемой с ее помощью молекулы белка может быть выражено через таблицу знаменитого генетического кода, сопоставляющую каждой тройке нуклеотидов (триплетам) определенную аминокислоту; так, например, УУУ ЦЦА ГАА АГУ (это обычная форма записи нуклеотидных последовательностей – с помощью первых букв названий соответствующих оснований) соответствует аминокислотной последовательности Phe–Pro–Glu–Ser (фенилаланин – пролин – глутаминовая кислота – серин). В клетке такая перекодировка – синтез молекул белка – осуществляется с помощью сложных и очень интересных механизмов, от описания которых здесь, однако, лучше воздержаться. Отметим еще, что, помимо триплетов, соответствующих той или иной аминокислоте, имеются еще и триплеты, определяющие начало и конец белковой молекулы.

Такова в общих чертах схема образования белков, повторяю – нас интересует именно схема, а не лежащие в ее основе механизмы. Ибо ровно столько нам необходимо знать для продолжения разговора о генетической инженерии.

Из генетики

Почему-то в представлении людей, незнакомых поближе с генетической инженерией, хоть и интенсивно восторгающихся ее достижениями, этот «генетический инженер» является в образе лесковского Левши – умельца, выполняющего хитроумнейшие операции в клетке чуть ли не с помощью сверхминиатюрнейшего скальпеля, тончайших крючочков и иголочек и, конечно, «мелкоскопа».

Ничуть не бывало. Даже у самого выдающегося «генетического инженера» могут быть, как говорит мой знакомый экспериментатор, «обе руки левые». И работает он в основном головой, техническое оснащение его лаборатории – довольно несложное, а основной его инструмент – различные ферменты очень специального назначения. Именно открытие и выделение этих ферментов сделали возможной целенаправленную перестройку генетического материала.

Как известно, в клеточном ядре этот материал организован в виде хромосом, причем у высших организмов он как бы сдублирован – представлен парами хромосом, несущими информацию об одних и тех же функциональных элементах (диплоидный набор хромосом). Исключение составляют половые клетки – гаметы, в которых каждый тип хромосомы представлен лишь одиножды (гаплоидный набор); при слиянии родительских гамет вновь образуется клетка с диплоидным набором.

Знаменитые законы Менделя вытекают из такого механизма размножения. В самом деле, если родители различаются по некоторому признаку – окраска цветка, форма плода, цвет глаз и т.п., – у их потомства окажутся оба типа хромосом, определяющих соответствующий признак, – отцовская и материнская; говорят, что данный индивидуум гетерозиготен по этому признаку.

К каким последствиям это приводит? Скажем, котята, родившиеся от белой кошки и черного кота, могут быть целиком черными (или белыми – не имеет значения, пример условный) – это случай раздельной наследственности.

Если они равномерно серой масти – имеет место слитная наследственность; наконец, если они удались пятнистыми, черно-белыми, – говорят о смешанной наследственности. (По поводу последнего типа наследственности вспоминается юмористический рисунок: Ной загружает свой ковчег парами различных животных; на очереди – две крутогривые лошадки, черная и белая. Ной кричит с досадой: «Послушай, Сим, неужели ты не мог выбрать пару зебр одной масти!»)

Чем проще рассматриваемый признак, тем вероятнее, что его проявление в потомстве осуществится именно по типу раздельной наследственности. Под «простотой» здесь следует понимать величину объёма генетической информации, необходимой для его определения. Лучше всего, если речь идет об аминокислотной последовательности единственного белка. Хотя в случае раздельной наследственности у гетерозиготного индивидуума проявляется признак лишь одного из родителей – доминантный (скажем, черная масть у обсуждавшихся котят), однако каждая его клетка содержит хромосомы обоих типов.

Скрытый, как бы не проявившийся признак другого родителя называется рецессивным. У потомства же гетерозиготных родителей возможны четыре – вообще говоря, равновероятные – комбинации типов хромосом: – отцовская с доминантным геном, материнская с рецессивным; – материнская с доминантным, отцовская с рецессивным; – обе с доминантными генами; – обе с рецессивными генами.

В трех первых случаях проявится доминантный признак, в четвертом – рецессивный; вот вам и менделевское 3:1.

Далее, было отмечено, что некоторые признаки передаются только совместно: если у потомства один из них – материнский, то и второй непременно тоже. Естественно предположить, что они определяются одной и той же хромосомой.

Так появилось понятие сцепления генов; оказалось, однако, что время от времени сцепленные признаки все же разделяются. Пара гомологичных (то есть несущих набор функционально эквивалентных генов) хромосом разрывается – точно в одном и том же положении! – после чего «хвост» одной хромосомы присоединяется к «голове» другой, и наоборот. Это явление называется кроссинговером. Показано, что вероятность кроссинговера в любой точке хромосомы одинакова. Благодаря этому, наблюдая за частотами кроссинговера между генами, определяющими различные признаки, можно установить последовательность их локализации в хромосоме. Вероятность кроссинговера между парой генов пропорциональна длине разделяющего их участка хромосомы, и если наблюдаемая на опыте частота соответствующих кроссинговеров больше, чем частоты кроссинговеров каждого из этих генов с некоторым третьим, то этот третий ген, по-видимому, расположен в хромосоме между ними. Причем приблизительно выполняется правило, согласно которому сумма меньших частот равна большей.

В природе кроссинговер осуществляется в оплодотворенной яйцеклетке, в процессе сближения (конъюгации) гомологичных хромосом; следовательно, перекрестный обмен генетической информацией возможен лишь внутри вида или между близкими, скрещиваемыми видами. Основное достижение генетической инженерии заключается в том, что оказался возможным «искусственный кроссинговер» между фрагментами наследственного материала, принадлежащего каким угодно видам или даже с участием синтетических фрагментов последовательностей ДНК.

Как они это делают?

Нужно, следовательно, сначала разрезать в определенном месте двунитевую ДНК, а затем «пришить» к месту разреза другой какой-то фрагмент, также двунитевый. Для разрезания используются ферменты, называемые рестриктазами. Они разрывают двуспиральную структуру ДНК в месте включения определенной последовательности нуклеотидов. Скажем, если это ААТ (и комплементарная ей ТТА), такой разрыв может произойти в обеих нитях у противоположных концов этой последовательности.

Образующиеся в результате концы двутяжевых ДНК на жаргоне генетических инженеров называются «липкими». Взаимно комплементарные однонитевые фрагменты таких концов могут вновь сойтись, восстановив двуспиральную структуру за счет межцепных водородных связей. Тем самым они очень облегчат работу другому ферменту – лигазе, которая восстановит валентные связи в обеих цепях, разорванные рестриктазой.

...Опять к вопросу о периодическом возрождении шуток (в том числе изо) и анекдотов. Вспомните, сколько раз вам попадалась на глаза картинка: двое рабочих кончают укладывать асфальт, двое других с отбойными молотками в руках нетерпеливо поторапливают:

– Кончайте скорее, нам нужно прокладывать теплотрассу!

Шутка, конечно, незамысловатая; может быть, ни один даже средневзыскательный редактор не пустил бы ее на страницы своего издания, да беда в том, что это скорее даже и не шутка вовсе, а почти фотографическая зарисовка с натуры. Каждый из нас, увы, мог бы привести сколько угодно примеров в подтверждение, как говорится, жизненности подобной ситуации. Что поделать, не знает иной раз левая рука какого-то там управляющего, директора или предрайисполкома, что делает правая.

Не таким ли точно образом, может возникнуть вопрос, поступает и клетка? Сначала, видите ли, один фермент разрезает ДНК-овую спираль, затем другой – опять сшивает. Одно все-таки дело – головотяп-управляющий, другое – живая клетка, о мудрой согласованности процессов, которые в ней протекают, написано так много. Отвечу кратко: никакого сходства здесь нет. И те, и другие ферменты работают не бесконтрольно, а весьма согласованно; назначение их как раз и заключается в том, чтобы обеспечить обмен генетическим материалом обоих родителей в пределах одной хромосомы.

У бактерий такой способ обмена – вообще единственная возможность наделить потомка признаками обеих родительских форм сразу. Весь генетический материал бактерии организован в виде единственной кольцевой хромосомы – плазмиды; половой процесс у бактерии заключается в переносе фрагмента одной хромосомы в другую.

Если обе нити двутяжевой ДНК обрываются вместе, а не ступенькой, такие концы в отличие от «липких» называются «тупыми». Есть и ферменты, сшивающие два тупых конца, однако эта процедура реализуется труднее. Если генетическому инженеру требуется сшить два фрагмента ДНК, обладающих «липкими», но некомплементарными концами, – он использует синтетический переходник, или «линкер», – небольшой кусочек двойной спирали с соответствующими «липкими» концами.

Методы избирательного разрезания и сшивки двутяжевых нитей ДНК – лишь часть средств из арсенала генетической инженерии. Чтобы «пришить» в определенном месте фрагмент ДНК, соответствующий аминокислотной последовательности интересующего нас белка, нужно этот фрагмент иметь. В некоторых случаях (сравнительно короткие белки) это удается сделать методами химического синтеза. Можно также попытаться выделить соответствующие фрагменты ДНК из клетки, в которой происходит синтез соответствующего белка, но осуществить это практически очень трудно: содержание ДНК слишком мало. Кроме того, в геноме высших организмов участки, кодирующие аминокислотную последовательность некоторого белка, перемежаются вставками-интронами. После синтеза соответствующей молекулы информационной РНК происходит ее созревание – удаление интронов. В клетках же бактерий, которые почти исключительно используются для получения белков методами генетической инженерии, созревание РНК не происходит и, соответственно, не может быть получена нужная аминокислотная последовательность.

Поэтому наибольшее распространение получили методы ферментативного синтеза искомых фрагментов ДНК на матрице соответствующей информационной РНК, выделенной из клеток, продуцирующих нужный белок. Такой процесс, как упоминалось, называется обратной транскрипцией и осуществляется ферментом ревертазой. Чтобы ревертаза могла начать такую работу, ей нужен затравочный фрагмент ДНК – короткий участок, комплементарный началу молекулы информационной РНК.

Таким образом, получается однонитевая ДНК, «достройка» второй, комплементарной цепочки осуществляется с помощью той же ревертазы или ДНК – полимеразы. Также и здесь необходима затравка – олигонуклеотид, комплементарный начальному участку.

Но вот ген, кодирующий аминокислотную последовательность белка, получен. Если, однако, его поместить теперь в клетку, он скорее всего просто будет уничтожен ферментами, да если и уцелеет (это бывает в некоторых случаях), не будет вовлечен ни в процессы репликации, ни транскрипции. Чтобы он мог участвовать в этих процессах, необходимо встроить его в более протяженную последовательность, включающую специфический участок, ответственный за процесс репликации, – репликатор. Кроме того, отбор клеток, продуцирующих чужеродный белок, удобнее производить не путем контроля содержания самого белка, часто это затруднено технически, а по присутствию какого-нибудь сцепленного с ним фактора – фермента или антибиотика.

Соответствующий генетический материал тоже должен содержаться во вводимой в клетку чужеродной ДНК. Обычно это кольцевая ДНК, называемая на жаргоне генетических инженеров вектором. Именно для ее получения («конструирования», как говорят профессионалы, коль уж инженерия, так инженерия) используются описанные выше приемы ферментативного разрезания и сшивки ДНК. В результате в плазмиду из кишечной палочки встраивается кусочек генома человека (подумайте, что за странный гибрид!), полученная таким образом рекомбинатная плазмида вводится в клетку все той же кишечной палочки, и та вовсю начинает производить человеческий белок, например, все тот же инсулин.

Пример, впрочем, не самый удачный, потому что, строго говоря, никакого инсулина в готовом виде эта клетка не производит. Молекула инсулина, как упоминалось, состоит из двух цепей: более короткой А и более длинной В; в животном же организме сначала синтезируется проинсулин – единственная цепь, N-концевая последовательность которой представляет собой B-цепь, C-концевая – A-цепь, а между ними расположен соединительный фрагмент, который впоследствии выщепляется.

Для получения инсулина с использованием методов генетической инженерии были использованы два подхода. Первый предполагал синтез все же проинсулина (или сходного белка, содержащего вместо C-пептида иную аминокислотную последовательность) и последующую его конверсию в инсулин химическим путем. Второй подход базировался на получении отдельно A- и B-цепей и «сборку» из них молекулы инсулина; именно такая схема использована для получения упоминающегося коммерческого препарата. И в том и в другом случае необходимо преодолеть весьма значительные трудности, которые, впрочем, уже не имеют отношения к собственно генетической инженерии.

Инсулин, как упоминалось, был первым белковым гормоном, первым белком вообще, который стали получать в коммерческих целях методами генетической инженерии.

Следовало бы, возможно, сказать – лишь первым. В настоящее время налажено или налаживается промышленное производство этими методами таких препаратов, как интерфероны, различные белковые гормоны (например, гормон роста), некоторые ферменты.

А в не очень отдаленной перспективе специалисты видят чудеса, способные повергнуть в шоковое состояние даже самых невежественных писателей-фантастов, которые привыкли потрясать читателей своих всяческими невероятностями. Разница в том, что посулы «генетических инженеров» большей частью будут реализованы, причем гораздо быстрее, чем это кажется посторонним при первом знакомстве с ними.