Актуальные проблемы современных биотехнологий.

В современном естествознании термин «биотехнологии» употребляется, как правило, в двух основных значениях. В узком смысле биотехнологиями называют использование живых организмов в производстве и переработке различных продуктов. Так, некоторые биотехнологические процессы с древних времен использовались в хлебопечении, в приготовлении вина и пива, уксуса, сыра, при различных способах переработки кож, растительных волокон и др. Современные биотехнологии основаны главным образом на культивировании микроорганизмов (бактерий и микроскопических грибов), животных и растительных клеток.

В широком смысле биотехнологиями называются технологии, использующие живые организмы или продукты их жизнедеятельности, то есть, можно сформулировать так: биотехнологии связаны с тем, что возникло биогенным путем.

На сегодняшний день можно выделить несколько основных направлений применения биотехнологий.

Проект «Геном человека» был объявлен в 1989 году. Первоначально предполагалось, что, узнав строение генов, можно посягнуть и на понимание процессов мышления и реагирования на стимулы, приходящие из окружающей среды и т. д. На сегодняшний день, цель проекта – выяснить последовательности азотистых оснований и положения генов (картирование) в каждой молекуле ДНК каждой клетки человека, что откроет причины наследственных заболеваний и пути к их лечению. К концу 1999 г. было уже расшифровано свыше двух десятков геномов. Но что эти данные смогли дать человеку?

Известно, что в любой соматической клетке человека 23 пары хромосом. В каждой из них по одной молекуле ДНК. Длина всех 46 молекул почти 2 м, а общая длина молекул ДНК в организме взрослого человека примерно 1011 км (почти в тысячу раз больше расстояния от Земли до Солнца). В молекулах ДНК одной клетки человека 3,2 млрд пар нуклеотидов. Каждый нуклеотид состоит из углевода, фосфата и азотистого основания. Углеводы и фосфаты одинаковы во всех нуклеотидах, а азотистых оснований – четыре. Таким образом, язык генетических записей четырехбуквенный, и если основание – его «буква», то «слова» - это порядок аминокислот в кодируемых генами белках. Кроме состава белков в геноме (совокупности генов в одинарном наборе хромосом) записаны и другие любопытные сведения. Можно сказать, что Природа закодировала в ДНК инструкции о том, как клеткам выживать, реагировать на внешние воздействия, предотвращать «поломки», иными словами, - как развиваться и стареть организму.

Любое нарушение этих инструкций ведет к мутациям, и если они случаются в половых клетках (сперматозоидах или яйцеклетках), мутации передаются следующим поколениям, угрожая существованию данного вида.

3 млрд оснований зримо нельзя представить. Так, чтобы воспроизвести информацию, содержащуюся в ДНК единственной клетки, даже самым мелким шрифтом (как в телефонных справочниках), понадобится тысяча 1000-страничных книг. В конце 1998 г. ученые пришли к выводу, что в геноме человека 50-60 тыс. генов. На их долю приходится только 3% общей длины ДНК. То есть, «из 3 млрд. пар нуклеотидов (в виде сплошных непрерывных пассажей) прочтено пока всего около 10 млн. знаков». Роль остальных 97% пока не ясна.

Результаты завершенной части проекта позволяют судить о роли двух третей генов в образовании и функционировании органов и тканей человеческого организма. Оказалось, что больше всего генов нужно для формирования мозга и поддержания его активности, а меньше всего для создания эритроцитов – лишь 8.

Еще один важный результат проекта - выявление молекулярных причин «поломки» генов. Из 10 тыс. известных заболеваний человека около 3 тыс. – наследственные болезни. Чаще всего они не наследуются, а вызываются нарушениями наследственного аппарата, то есть генов (в том числе в соматических клетках, а не только в половых). Число изученных болезнетворных генов быстро растет, и через некоторое время возможно будет разобраться в генетических программах развития и функционирования человеческого организма, в частности, понять причины рака и старения. Знание молекулярных основ заболеваний поможет их ранней диагностике, а значит, и более успешному лечению. Адресное снабжение лекарствами пораженных клеток, замена больных генов здоровыми, управление обменом веществ и многие другие мечты фантастов на наших глазах превращаются в реальные методы современной медицины.

Появление генетической диагностики естественно ставит вопрос о разработке операций по перестройке генома человека. Так возникла идея генной терапии. Сегодня существуют два ее вида. Первый - соматическая терапия. Она заключается в том, что в клетке больного дефектный ген заменяется здоровым, способным выполнять нужную функцию. Первая попытка использовать генную терапию для лечения человека, приведшая к положительному результату, была предпринята в 1990 году. Пациенткой стала девочка с нарушением защитных функций иммунной системы. Но сегодня развивается также такой вид клеточной терапии, как фетальная, использующая при лечении зародышевые ткани человека. Фетальный материал – это человеческие эмбрионы поздних сроков беременности (16-21 недели). Новые "возможности" и методики новы прежде всего тем, что работают вне границ традиционной морали и этики.

Это подтверждает и второй вид генной терапии – зародышевая терапия, предполагающая вторжение в генетический материал – в мужские и женские репродуктивные клетки. В этом случае любые изменения передаются по наследству из поколения в поколение. Поэтому, по данным ЮНЕСКО 1994 года, зародышевая терапия строго (пока) запрещена.

Зная строение геномов, ученые приблизятся к разгадке механизмов эволюции.

Главная стратегическая задача на будущее – изучить вариации ДНК (на уровне отдельных нуклеотидов) в разных органах и клетках отдельных индивидуумов и выявить эти различия. Обычно одиночные мутации в ДНК человека встречаются в среднем на тысячу неизмененных оснований. Анализ таких вариаций позволит не только создавать индивидуальные генные портреты и тем самым лечить любые болезни, но и определять различия между популяциями и регионы повышенного риска, делать заключения о необходимости первоочередной очистки территорий от тех или иных загрязнений и выявлять производства, опасные для геномов персонала. Впрочем, наряду с радужными ожиданиями всеобщего блага эта грандиозная цель вызывает и вполне осознанную тревогу юристов и борцов за права человека. В частности, высказываются возражения против распространения генетической информации без разрешения тех, кого она касается. Ведь ни для кого не секрет, что уже сегодня страховые компании стремятся добыть такие сведения, намереваясь использовать эти данные против тех, кого они страхуют. Компании не желают страховать клиентов с потенциально болезнетворными генами или запрашивают за их страховки огромные суммы. Поэтому конгресс США уже принял ряд законов, направленных на строгий запрет распространения индивидуальной генетической информации.

Как уже отмечалось, на сегодняшний день разработан и широко используется генноинженерный подход. Ученые научились находить ген, отвечающий за определенные свойства, затем этот ген "вырезать", вживлять в другую клетку и получать растительный организм с новыми заданными, нужными свойствами. Фактически тут ничего нового нет. Сама природа в процессе эволюции постоянно создавала новые организмы или придавала новые свойства уже известным. Hо на это уходили века, тысячелетия, а сегодня человек сам активно вмешался в эволюционный процесс. Hа выведение сорта с нужными свойствами стало уходить десять-пятнадцать лет. Hо с появлением генной инженерии этот процесс занимает всего от трех до пяти лет. На прилавках магазинов появились генномодифицированные продукты. Например, в картофель был введен чужеродный ген подснежника, а в помидоры ген американской плоской рыбы и т. д.

В связи с этим широко распространилось общественное мнение об опасности таких продуктов. В СМИ довольно часто говорят уже и о том, что на Западе они запрещены, а России их пытаются чуть ли не насильно навязать. Генномодифицированные продукты появились на мировом рынке несколько лет назад и вызвали неоднозначную реакцию. Они используются крупнейшими корпорациями, такими, как Coca-Cola, Cadbury, Nestle и множество других. Немногие ученые отваживаются выступить против «пищи от Франкенштейна» - именно так называют на западе генномодифицированные продукты – огромные деньги задействованы в их продвижении на мировые рынки (известно, что сейчас 80% рынка химических пестицидов контролируют 5 транснациональных компаний, которые одновременно являются и мировыми лидерами в создании и внедрении в производство устойчивых к пестицидам растений). Первыми осознали вред модифицированных продуктов в Китае – опыты показали, что трансгенные растения отрицательно влияют на окружающую среду. У животных наблюдались негативные изменения во внутренних органах. До окончательного выяснения последствий для человека, в Китае ввели запрет на продажу трансгенных продуктов на внутреннем рынке. По этой и другим причинам, продукты генной инженерии бурным потоком устремились в Россию. Скорее всего, это связано с потерей транснациональными корпорациями рынков сбыта в странах Европы и Канаде. На треть трансгенные продукты, а это в основном мясные и колбасные изделия, а также детское питание, содержат 70 процентов генетически модифицированной сои, при отсутствии какой либо информации на упаковке, при том, что согласно российскому законодательству, продукция, содержащая 5% компонентов ГМИ и более, должна иметь соответствующую маркировку. Считается, что генно-инженерный подход позволит получить достаточное количество продовольствия для численно возрастающего населения Земли. Так, эксперты ООН официально констатировали в специальном докладе, что новые культуры, обладающие генетически привнесенными признаками устойчивости к засухе, вредителям и болезням, могут сократить недостаток питания для 800 миллионов человек во всем мире. «Голодающий третий мир можно накормить трансгенными растениями, которые способны и расти быстрее, и давать высокую урожайность», - считает руководитель научно-исследовательского центра ''Биоинженерия'' академик К. Скрябин.

Возможно, генно-инженерный подход позволит получить достаточное количество продовольствия, но все проблемы здорового питания это не решит. В первую очередь это связано с тем, что блага, которые мы получили от цивилизации, уменьшили наши энергозатраты, то есть физическую активность примерно на тысячу килокаллорий. Для большинства женщин это теперь всего 2000 килокалорий в день, а для мужчин - 2400. За это же время насыщенность наших любимых натуральных продуктов полезными веществами (витамины, микроэлементы и др.) практически не изменилась. Составить полноценный рацион даже теоретически на компьютере из обычных продуктов уже невозможно. Он будет всегда дефицитным по так называемым микронутриентам. Следствие такого дисбаланса с природой - повсеместная недостаточность в организме витаминов, железа, кальция, селена и т.д.

Выход в том, что можно измененить состав продуктов с помощью современных высоких технологий в пищевой промышленности, т. е. создать множество пищевых товаров с заданным химическим составом, с пониженным содержанием жира, сахара, обогащенных витаминами, минералами, микроэлементами, пищевыми волокнами. Но сегодня из этого следует совсем другая проблема. Так, гиганты фарминдустрии, чтобы поддерживать прибыль на определённом уровне, предлагают всё новые и новые препараты. Только российский рынок лекарств имеет оборот порядка 3 млрд. долларов в год, причём на долю российских производителей приходится 40 %, остальные 60 % - импорт. Присутствуют в России и производители фальшивок, причём зачастую ими оказываются предприятия, действующие на вполне законных основаниях, но с нарушением технологии. Потребители имеют право выбора из довольно широкого круга лекарств, витаминных и биологически активных добавок. При этом, как отмечают специалисты, длительное применение гомеопатических препаратов никак на здоровье не влияет и имеет только психологический эффект; широко рекламируемые комплексы витаминов особой пользы для здоровья не имеют, но и вреда (если не потреблять в гигантских дозах) не причиняют, а вот кошелек облегчают основательно. Вопреки распространённому мнению, что биодобавки - всего лишь травы, от которых «хуже не будет», эти вещества небезопасны; выпускаются без надлежащего контроля (т. е. неизвестен состав препарата) и, как правило, не обладают теми свойствами, которые им приписывают ''рекламисты'', распространители и некоторые врачи. Например, непоправимые последствия могут наступить от применения биологически активных добавок в сочетании с сердечными препаратами.

Впрочем, что-либо однозначно сказать о вреде или безвредности трансгенных продуктов пока нельзя. Прошло слишком мало времени с момента их появления, и, хотя быстро проявляющихся побочных эффектов выявлено не было, нельзя утверждать, что они не появятся в дальнейшем. Некоторые ученые считают, что в результате потребления генетически модифицированных продуктов питания у человека могут развиться как аллергия, так и устойчивость к антибиотикам бактерий микрофлоры, в организм могут попадать накопленные ГМ растением пестициды. Так, генетические манипуляции позволяют преодолевать межвидовые барьеры и перемешивать генетическую информацию между абсолютно не связанными видами. Можно переселить в клетки помидоров ген рыбы, в клетки клубники – ген бактерий, но при этом могут появиться такие проблемы, как нечитаемость нововстроенных генов и невозможность остановить процесс функционирования комбинированного гена. То есть, возникает такая ситуация, когда само растение больше не имеет «право голоса» в процессе работы нового гена. Часто новый ген активно действует только какое то время, а потом вдруг замолкает. Предугадать поведение гена на новом месте практически невозможно. Связано это с тем, что функции и свойства гена, исследуемого in vitro, т. е. «в пробирке», в искусственной среде, отражают лишь то, за что он отвечает и как ведёт себя именно в этой пробирке. Он не «расскажет» нам о своей роли и поведении в организме, из которого его извлекли, или о том, как он поведёт себя там, куда его должны пересадить. Таким образом, мы не можем быть уверены в том, что генетически модифицированное растение, употребляемое в пищу, не станет вдруг производить новые токсины и аллергены или не повысит уровень скрытых токсинов.

Самые опасные проблемы – это те, которых не ожидают, и те, которые развиваются медленно и дают о себе знать спустя значительный период времени. Данную позицию разделяют ведущие потребительские организации, входящие во Всемирную организацию потребителей (Consumers International), добиваясь обязательного маркирования генетически модифицированных продуктов питания в своих странах. Поэтому Greenpeace совместно с Международной конфедерацией потребителей разработал поправки к закону "О защите прав потребителей", требующие маркировать продукты с любым содержанием ГМИ. При этом конфедерация потребителей ссылается на "принцип предосторожности", принятый Россией в 1992 году. Его суть в том, что всякая технология считается опасной до тех пор, пока не будет доказано обратное.

Организация «Врачи и учёные против генетически модифицированных продуктов питания» требует объявить всемирный мораторий на выпуск в окружающую среду организмов, модифицированных с помощью генной инженерии, и на использование модифицированной с помощью генной инженерии продуктов питания до тех пор, пока не будет накоплено достаточно знаний для того, чтобы можно было сделать заключение об оправданности эксплуатации этой технологии и её безвредности для здоровья и окружающей среды. Учёные, входящие в организацию «ВУПГМПП», на основании научных данных утверждают, что генная инженерия в корне отличается от выведения новых сортов и пород. В настоящее время генная инженерия технически несовершенна, т. к. она не в состоянии управлять процессом встраивания нового гена, и имеющиеся сведения о ДНК очень неполны для предсказания последствий. В результате искусственного добавления чужеродного гена непредвиденно образуются опасные вещества, в худшем случае это могут быть токсины и аллергены. Не существует совершенно надёжных методов проверки на безвредность. Более 10% серьёзных побочных эффектов новых лекарств невозможно выявить, несмотря на тщательно проводимые исследования на безвредность. Степень риска того, что опасные свойства модифицированных продуктов останутся незамеченными значительно выше, чем в случае лекарств. Существующие требования по проверке на безвредность крайне недостаточны. Созданные до настоящего времени с помощью генной инженерии продукты питания не имеют сколько-нибудь значительной ценности для человечества. Имеется много возможностей для неконтролируемого распространения потенциально опасных генов, в том числе передача генов бактериями и вирусами. Экспериментально возникшая рекомбинация вирусов может дать более агрессивный вид и менее видоспецифичный. Например, вирусы растений могут стать вредными для полезных насекомых, животных, людей. Рискованно манипулировать сложными системами. Обширный опыт медицины, биологии и экологии показывает, что это может вызвать непредсказуемые проблемы.

Сегодня многие российские журналы, газеты, телевидение и Интернет пестрят рекламой суперсовременных, продвинутых и высокоэффективных методов лечения с помощью чудодейственных стволовых клеток – панацеи XXI века. Различные медицинские центры обещают вечную молодость, жизнь без болезней, моментальное исцеление от всех хворей – естественно, за весьма немалые суммы. Подобные проекты государство финансирует по минимуму, зато в частном секторе находятся тысячи долларов на оборудование, при этом известно, что стоимость серии специальных инъекций равна стоимости автомобиля бизнес- класса. Выращивание чудо-клеток поставлено на поток.

Стволовые клетки – это клетки, сохранившие у взрослого организма способность к размножению и дифференцировке в определенном направлении. В закончившем рост взрослом организме деление происходит лишь в немногих обновляющихся тканях. У животных это в основном кроветворная, лимфоидная и эпидермальная ткани. После каждого деления стволовой клетки одна из вновь образовавшихся начинает дифференцироваться в специализированную клетку, другая остается в стволовой линии. Таким образом, обнаруженный учеными генетический строительный материал есть в организме любого человека. Только в зависимости от возраста его может быть больше или меньше. Находясь в организме, эти стволовые клетки как бы говорят между собой с помощью рецепторов, они определяют, чем окружены, и в зависимости от этого включаются те или иные гены и начинается выработка белков. Вот так, «чудесным» образом клетки превращаются в сердце, легкие или печень. Так, известны случаи, когда при поврждении частей организма клетки могут вступать в митоз, т. е. делиться. Например, клети печени млекопитающих начинают делиться при удалении части органа. Открытие состоит в том, что стволовые клетки можно выращивать в лабораторных условиях.

То, что сегодня происходит в Москве можно назвать грандиозным экспериментом по тому, что можно и что нельзя делать со стволовыми клетками. По сути дела идет сумбурное неразрешенное применение, часто неконтролируемое медицинскими органами, не проверяемое правоохранительными органами. На сегодня в столице существует несколько банков стволовых клеток, но официальную лицензию Минздрава имеет только один. При этом не только в Москве, но и во многих других городах России сложилась такая обстановка, что идет широкое применение в медицинской, и прежде всего в косметологической практике, сомнительного происхождения клеток.

В практике использоваться должны только стволовые клетки пуповинной крови. Они уже испытаны для лечения примерно 45 видов заболеваний, их будущее – громадно. А вот использование эмбриональных стволовых клеток вызывает большие сомнения. Это клетки, которые не прошли «начальную школу» в плане понимания «разговора» во взрослом организме. «Они просто используют другой «язык», химия «разговора» между клетками – совсем иная. И когда они попадают во взрослый организм – эти клетки в лучшем случае отторгнуться иммунной системой, в худшем – дадут опухоль (тератому). Частота возникновений опухолей доходит до 30 процентов. Нет ни одного доказательства на сегодняшний день эффективности лечения эмбриональными клетками, опубликованного в рецензируемых научных журналах. Чаще всего под видом стволовых клеток людям предлагают жуткие белковые коктейли, изготовленные из криминального абортивного материала. Это самый простой и самый безнравственный способ получения стволовых клеток. Хотя «чудо-клетки» научились извлекать из костного мозга и мышечной такни, что намного сложнее и дороже. При использовании абортного материала возникает множество проблем - злокачественные опухоли, гепатит, ВИЧ, прочие заболевания. Следует учитывать, что на стадии развития до 14 недель эмбрион не имеет механизмов отторжения тканей. Ткань может прижиться в организме, если она приживется, то это – опухолевая ткань. Знаков распознавания – «свое-чужое», у эмбриональных тканей нет, и это достаточно опасно. Кроме того не надо забывать о том, по каким причинам делаются аборты. Иногда по медицинским, иногда – по социальным причинам. Это означает, что далеко не всегда это проверенный материал – возникает проблема инфицирования. Если говорить образно, то по сути это – «переливание ткани», а это небезопасно в целом. И выполняться подобная процедура должна только по жизненным показаниям. Пока что вводится биологически активная клеточная суспензия с непрогнозируемыми последствиями.

История со стволовыми клетками – это мифология, которая существует зазеркально, параллельно научной медицине. Из-за достаточно высокого уровня невежества эта мифология понятна, как любая сказка. Ведь проблема «вечной жизни» волновала людей всегда. А когда у людей появились лишние деньги, тот появилось желание приобрести то, что они потеряли, когда они эти деньги зарабатывали. И, естественно, появляются люди, которые хотят эту услугу им предоставить. Есть спрос – появляется предложение. Например, 50 косметологических салонов занимаются применением стволовых клеток. Происхождение клеток неизвестно. Написано, что распространителем таких клеток является один крупный центр в Екатеринбурге, который сегодня построил 30 филиалов в больших городах страны. Екатеринбургская организация имеет лицензию на выращивание фибробластов в культуре для диагностических целей. Никто им не выдавал лицензию на клиническое использование этих клеток. Но они ими торгуют и продают их всем косметическим салонам.

Специалисты РАМН проверили одну порцию поступающих клеток и обнаружили, что там всего два процента живых клеток. «Уже не говоря о том, что никакими силами то, что продается, никак не может влиять на улучшение состояния или даст эффект омоложения. Это на какое-то время даст кратковременный эффект. Вы вводите инородную ткань, и организм отвечает определенным образом. Через месяц этот ответ проходит.

При том, что современные биотехнологии исключительно разнообразны, нельзя забывать,что речь идет, прежде всего, о направлениях экспериментальной микробиологии, не имеющих достаточной теоретической базы, а также этической и юридической регламентации. Отсутствие в России юридических и морально-этических профессиональных регламентаций по разработке и применению генных технологий – это не признак свободы, а симптом патологического состояния общества.