Я – суперорганизм! Человек и его микробиом - Терни Джон
Может быть, по мере того как такие товары будут становиться более знакомыми широкому потребителю, удастся преодолеть барьеры на пути более активного применения генетически модифицированных организмов? Или такие инициативы по-прежнему будут вязнуть в трясине административных установлений? Возможно, мотив «помогу себе сам», лежащий в основе потребления значительной доли здорового питания и пробиотиков, удастся перенести и в область домашних генетических манипуляций, ведь уже в наши дни эта технология сравнительно доступна. То, что мы в 1970–1980-е годы приучились называть генной инженерией, теперь именуется синтетической биологией. А значит, производство новых организмов для реализации «человеческих» проектов (то есть проектов, напрямую направленных на усовершенствование человека и/ или его состояния) – это теперь лишь вопрос техники? Тут есть крупица истины, во всяком случае применительно к бактериям; специалисты по синтетической биологии (назовем их биологами-синтетиками) разрабатывают все новые и новые стандартизированные «биокирпичики». Из таких строительных элементов можно постепенно сложить общий для всех желающих набор, который позволит конструировать микробов с ДНК-модификациями, специально предназначенными для выполнения конкретной задачи. Такие задачи могут быть самыми разными. Подход больше напоминает тот, что свойственен хакерам или разработчикам программ с открытым кодом, чем методы молекулярных биологов старой школы (хотя среди них всегда существовала традиция делиться друг с другом бактериофагами и штаммами E. coli).
Здесь сталкиваются две противоположных тенденции, что создает почву для конфликтов. С одной стороны, сообщество биохакеров заинтересовано в том, чтобы использовать инструменты молекулярной биологии (в числе прочих) для реализации собственных проектов. На странице Википедии, посвященной биоэнтузиастам, работающим в Лондонском хакерском пространстве в Хакни (да-да!), сказано: «И эта сфера, и сообщество тех, кто в ней задействован, постоянно растут, как растет способность любителей делать самые удивительные вещи».
С другой стороны, составление универсального набора для манипуляции ДНК с целью изменить гены кого бы то ни было, даже просто нескольких бактерий, может привести к вам в дом оперативную антитеррористическую группу в защитных костюмах, готовую выбить дверь и предъявить ордер на ваш арест и конфискацию вашей домашней лаборатории [176].
Тут есть любопытный поворот. Возможно, такая забота о безопасности ускорит развитие лабораторий, которые открыто действуют в университетских кампусах, а не таятся где-то в глухих кварталах. Биолог-синтетик Джефф Тейбор занимается в Университете Райса (штат Техас) созданием штаммов E. coli, которые когда-нибудь смогут, к примеру, обнаруживать метаболические изменения в кишечнике, откликаясь на них синтезом веществ, способствующих профилактике ожирения. Фантазия? Управление военно-морских исследований США явно считает иначе. Недавно оно выделило грант в размере полумиллиона долларов на поддержку этой работы Тейбора [177].
E. coli, эта неутомимая рабочая лошадка, сейчас является главным объектом для биологов-синтетиков; такие исследования требуется начинать с чего-то широко распространенного и неплохо изученного. Поэтому и работы над возможным приложением подобных изысканий к человеческому организму фокусируются в основном на том, что может сделать одна бактерия, а не на (к примеру) изменении всей структуры микробного населения кишечника. Впрочем, даже работа с одной бактерией порождает некоторые амбициозные идеи. Пока они касаются главным образом применения таких исследований в здравоохранении. Джон Марч из Корнеллского университета предполагает: возможно, мы сумеем добиться, что при необходимости E. coli будет подавать сигналы стволовым клеткам кишечника, чтобы те в процессе созревания превращались в клетки, вырабатывающие инсулин. Это могло бы стать своеобразной компенсацией при уменьшении числа островковых клеток в поджелудочной железе.
Ученый подчеркивает, что принцип здесь используется общеприменимый. Не помешает процитировать сайт его лаборатории, чтобы получить кое-какое представление о размахе амбиций биологов-синтетиков. Марч и его коллеги стремятся «разработать кассеты модульной экспрессии, которые будут реконфигурировать определенные микроорганизмы, чтобы те проводили безопасный и эффективный синтез внутри млекопитающего-хозяина».
И далее: «Мы превращаем энтеробактерии в эффективные клеточные фабрики in vivo [178], откликающиеся на определенного рода молекулярный дисбаланс синтезом необходимого корректирующего вещества-лекарства. Для всех подобных методов клеточной терапии необходимо точное определение содержания молекул, на которые направлено воздействие применяемых микроорганизмов, беспроблемное сосуществование таких микроорганизмов с организмом-хозяином и достаточный уровень регулируемой экспрессии генов». Иными словами, они надеются перестроить бактерии так, чтобы те могли чувствовать, когда внутри у вас что-то не так, вырабатывать нужное лекарство и доставлять его в нужное место, и все это – в одной самоподдерживающейся клеточной упаковке. У вас смелые планы, ребята!
Амбиции ученых могут оказаться еще масштабнее, если расширить определение терапии. Представьте себе нетипичный случай: чей-то кишечный микробиом оказался заселен пивоваренными дрожжами. Результат: «синдром аутоферментации», при котором потребление продуктов, содержащих сахар или крахмал, приводит к интоксикации алкоголем в процессе пищеварения. Сообщается о подобных случаях необычно обильного роста дрожжей внутри человека после приема мощных доз антибиотиков или вследствие подавления иммунной системы. Однако мы уже знаем, что при обработке организмом многих лекарств играет важную роль нормальный микробиом. Может быть, удастся его модифицировать, чтобы он при необходимости не только обрабатывал, но и вырабатывал лекарства? Возможно, первые сторонники такого метода найдут в себе смелость выпить бактериального коктейля, прежде чем отправиться на вечеринку. А прибыв туда, лишь пригубить напитки, которые требуются их новым микробам для того, чтобы ввести хозяина в состояние экстаза. Некоторые уже сейчас с большим энтузиазмом проводят самодеятельные эксперименты, чтобы, не нарушая законов, достичь наркотического опьянения. А представьте, что на рынке появится комбинация вполне легального пребиотика и микроба, который метаболизирует его во что-то более интересное с фармакологической точки зрения. Как власти будут регулировать такие вещи? А ведь подобные изобретения повлекут за собой определенные последствия.
Снаружи внутрь
Для тех, кому не хочется допускать модифицированные бактерии на микробную вечеринку, постоянно проходящую у нас в кишечнике, есть и другие методы. Конечно, полная фекальная трансплантация никогда не взлетит на вершину хит-парада, но возможны способы пересадки биоматериала, не столь трудные в применении. Страдающие хроническими ушными инфекциями могут попробовать пересадить себе немного ушной серы, взятой у более удачливого приятеля. Женщины с вагинальными инфекциями, возможно, не будут возражать против получения вагинальных мазков, взятых у здорового донора. Первая демонстрация родственникам новорожденного может превратиться в настоящий микробиомный праздник, когда семья будет изо всех сил стараться, чтобы все присутствующие как можно больше тискали и обнимали младенца. Особо приветствуется, если вы явитесь на такой праздник с собакой.
Следующий шаг – продукты личной гигиены, которые поддерживают существование нужных бактерий. Уже сейчас разработан кожный аэрозоль, призванный заменить мыло и дезодорант. Его испытывают на себе несколько отважных журналистов [179]. Компания AOBiome, выводящая его на рынок, заявляет, что ее патентованные аммонийокисляющие бактерии «хорошо зарекомендовали себя в клинических испытаниях как косметическое средство для придания человеческой коже большей привлекательности с точки зрения как внешнего вида, так и нашего самоощущения». Месячный запас средства предлагается по цене 99 долларов, но масштабы производства пока слишком малы; на препарат стоит трехмесячная очередь (для заказов из США).
