Вакцина против малярии

Юлия Флоренская
В районе университета Китасато разыгралась настоящая метель из лепестков сакур. Сегодня никто не спешил на работу. Никто, кроме ученых из лаборатории Микробиологической инженерии.
Стряхнув со шляпы белые лепестки, в душную лабораторию шагнул мой коллега Кию. В его глазах я заметил странный огонек. Это могло означать только одно: наш гений опять что-то придумал.
- Меня посетила необыкновенная мысль! – с порога объявил он. Я приостановил опыт и уставился на него.
- Что ты сидишь?! Бери и записывай!
Я схватил ручку и блокнот, а мой японский товарищ уже принялся надиктовывать:
«Мы удалим из генома бактерий вида Streptomyces все «лишние» части генома, отвечающие за вторичный метаболизм. Оставим только базовые гены, продукты которых участвуют в первичном метаболизме…»
- Постой! Так мы создадим живую микроскопическую фабрику, что делали уже неоднократно…
- Да-да-да! Я знаю. Но у меня сногсшибательная идея. Главное ничего не упустить, ни одной мельчайшей детали! Сокращая размер генома и удаляя поочередно каждый ген, мы сможем выяснить функции этих генов. Кроме того, ограничив метаболические возможности Streptomyces, мы сможем внедрять в их ДНК те гены, которые отвечают за синтез нужных нам соединений. В данном случае это аморфо-4, 11-деин.

Я очень надеялся, что идея моего коллеги не повергнет в шок весь научный свет. Или еще и того хуже – над нами будут смеяться. Дело в том, что бактерии рода Streptomyces уже давно используются в индустриальном производстве. И если окажется, что мы плохо изучили их геном, и что-то в нашем эксперименте пойдет не так, поздно будет хвататься за голову. Меня мучил один вопрос: как внесенные изменения будут передаваться при горизонтальном переносе генов? Услышав такое, мой друг заявил, что начисто перекроит весь геном клетки. «Долой конъюгацию! - сказал он. – Долой донорский F-фактор и гены, за него отвечающие! Микроманипуляции для меня – раз плюнуть!» С такими словами он заперся в своей лаборатории и выходил оттуда лишь за тем, чтобы взять недостающие инструменты.
Как-то раз я заглянул к нему. Он отлучился куда-то, и мне удалось разглядеть, чем втихомолку занимается Кию. На столе у него в строгом порядке были расставлены чашки Петри, а в них кипела жизнь.
Удалить из клетки F-фактор – дело нешуточное. Ведь этот фактор расположен в плазмиде и имеет последовательности нуклеотидов, гомологичные последовательностям бактериальной хромосомы.
Кроме генов конъюгации нужно было избавиться еще и от генов трансформации, о чем, конечно, знал мой друг. Компетентные клетки способны адсорбировать на своей поверхности и поглощать чужеродную ДНК. А за компетентность отвечают ранние гены. Поздние же гены не менее важны. Они определяют механизмы связывания и поглощения ДНК. Как же остановить их экспрессию? К каким мутагенам прибегнуть?
Все эти мысли наслаивались друг на друга в моей бедной голове, точно волны, атакующие берег в ветреную погоду.
- Чем больше знаешь, тем страшнее становится, так? – спросил меня Кию, прищурив и без того узкие глаза. Подбоченившись и не скрывая усмешки, он наблюдал за мной уже долгое время. Я выглядел довольно глупо. – Что тебя смущает? – поинтересовался он. И я объяснил. Тогда Кию стал рассказывать:
- Ну, мы знаем, что нуклеоид, прикрепленный к оболочке клетки в одной из зон контактирования цитоплазматической мембраны, пептидогликанового каркаса и наружной мембраны, можно выделить, удалить рестриктазами и эндонуклеазами нетранскрибируемые районы и составить затем другую, укороченную последовательность ДНК. Так я уменьшил объем молекулы приблизительно на двадцать процентов. Затем снова вставил ДНК в клетку с тем расчетом, чтобы клетка могла делиться, не обмениваясь информацией с другими бактериальными клетками. Горизонтальный перенос генов я предотвратил, использовав белок-репрессор. Это первый этап работы.

Я не мог взять в толк, зачем он мне всё это разъясняет. В конце концов, я не хочу знать секрет его опыта! Я не из тех, кто обладает бесценным даром держать язык на привязи. И уж кто-кто, а Кию это знает. Но, видимо, ему необходимо было выговориться. И он продолжал:
- Назавтра у меня запланирована операция со встраиванием локуса, отвечающего за синтез клеткой аморфо-4, 11-деина. И никаких реакций вторичного метаболизма!
- Но ведь, избавившись от нетранскрибируемых областей, мы будем иметь бактерию, резистентную к антибиотикам, в том числе продуцируемым и самой клеткой! У Streptomyces ведь существуют и гены, кодирующие клеточные насосы, и те гены, продуктами которых являются белки защиты рибосом  и ферменты, изменяющие формулу антибиотиков!
- Не беспокойся, эти гены я тоже удалил. Вот увидишь, клетка будет расходовать всю свою энергию исключительно на синтез нашего заветного вещества!
- Я пока не понимаю, что это нам даст… - пробормотал я.
- А вот что! Микроскопическая фабрика исторгнет из себя вещество, которое используется в производстве артемизинина, считающегося потенциальной вакциной от всех форм малярии. И это только начало! Если удастся, мы сможем получить и другие такие бактерии, способные производить нужные человечеству соединения!

Мой друг глядел в будущее, в то время как я, признаться, не видел ничего дальше своего носа. Если он прорвется и со своим «заводом в пробирке» достигнет впечатляющих результатов, нашей лаборатории останется только пожинать плоды его славы. Я буду очень рад за Кию…

В то утро, когда мой коллега, полный энтузиазма, ворвался в лабораторию, чтобы довести начатое до конца, я отошел с американцем Джеймсом Харди в ближайшее кафе.
- Кофе, кофе, - проворчал Джеймс. – Нет чтобы сакэ!
- Ты же знаешь, дружище, по утрам пьют только аристократы или…
- Глупости всё это! Глянь, какая жара! Если я не выпью чего-нибудь прохладного, ей-ей, расплавлюсь!
Я уступил его настойчивому предложению. Спешить было некуда. Все свои дела мы в лаборатории закончили. Джеймс работал вместе со мной над каким-то проектом. Точно не помню, над каким. Когда я напиваюсь, я практически ничего не помню…
После второй стопки я расслабился и меня понесло. Я нёс что-то про значимость незначительного и про опероны, которые из генома не так-то просто удаляются. Когда Джеймс спросил меня, при чем тут опероны, я проболтался, снабдив его самой полной информацией об эксперименте Кию, которая только имелась в моём распоряжении. Потом я не без скептицизма упомянул, что мы рассматриваем возможности манипулировать геномом отдельных бактерий, но не изучили, как подобные изменения передаются в процессе деления.
Я понимал, что чему-то или кому-то копаю безымянную могилу, да только не мог заставить себя остановиться. Джеймсу это было только на руку. Вместо того чтобы заткнуть уши или выпроводить меня за дверь кафе, он упорно слушал и мотал на ус драгоценные сведения. Бесчестный человек! Да и я не лучше.

А в это время Кию старательно выискивал возможность встраивания необходимого гена в геном бактерии путем гомологичной рекомбинации либо путем перекрывающейся ПЦР. Химическим образом он синтезировал праймеры, пришивая к спейсеру первый нуклеозид с диметокситретильной группой. Затем добавлял в пробирку трихлоруксусную кислоту (а она, как известно, жжется), чтобы освободить нуклеозид от диметокситретильной группы. После этого к 5- штрих концу первого нуклеозида при помощи тетразола присоединял второй – фосфорамидит. Затем проводил ацетилирование  5-штрих гидроксильной группы, непрореагировавшей с фосфорамидитом, – так называемое кэпирование. Дополнительно обрабатывал полученное соединение йодом…. А я сидел за барной стойкой и напивался! Потому что осознал, что сделался предателем. Как я теперь вернусь в лабораторию? Что я скажу Кию? Что вот, мол, продал я твою идею некому Джеймсу из США?!

… ПЦР позволяет в пробирке клонировать ДНК и получать продукт заданной последовательности и размера. Так, наново синтезированная информационная молекула была введена микроманипулятором в «пустую» бактериальную клетку. Через три дня в чашке Петри были обнаружены потрясающие вещи.

Случалось ли вам переходить вброд широкую реку? Когда вы боялись, что течение выбьет почву у вас из-под ног? И сколько радости вы испытывали, когда наконец добрались до противоположного берега? Так же чувствовал себя и Кию Кадзэ, удачно выполнив поставленную задачу. Он начертал в своем журнале какие-то схемы, сделал пару-тройку логичных выводов и положил бумаги в комод, непременно пожелав наклеить на ящик табличку с надписью «Совершенно секретно!». Эта-то табличка и привлекла внимание шарившего по кабинету Джеймса Харди. Отличаясь известной изворотливостью ума, Джеймс не преминул воспользоваться отсутствием в кабинете посторонних, разумеется, кроме него самого. Так лабораторный журнал японского ученого попал в руки американца.
Однако этого было недостаточно. Проныра Джеймс решил, что неплохо бы ему обзавестись вещественными доказательствами. Он поставил у себя в лаборатории аналогичные опыты. Более того, возвратив журнал на прежнее место, Джеймс Харди приобрел себе ящичек с пятьюдесятью колбами, заполнив каждую колбу густой жидкостью. Теперь он мог похвастаться богатой коллекцией различных фрагментов ДНК, функции которых строго определены. Любую ДНК можно внедрить в геном преобразованной японцем клетки, и та начнет синтезировать заранее известный белок. Но на первом месте стоял, конечно, аморфо-4, 11-деин.

Позже Джеймс представил результаты опытов на научном совете. Ученый мир рукоплескал, о чем незамедлительно узнали в университете Китосато. Я был в отчаянии. Я был просто выбит из колеи! И ненавидел себя всей душой.
Разочаровавшись в себе, некоторые становятся неуклюжими и нерасторопными. В отличие от меня, Кию был не таков. Ему посчастливилось унаследовать уравновешенный характер.
Когда я, несчастный, приплелся в лабораторию и взглянул на моего друга, тот безмятежно возился с какими-то пробирками.
«Вот это выдержка! – подумал я. – А ему ведь сейчас очень тяжело!»
Я кашлянул, намереваясь начать мучительный для меня разговор. Заметив меня, Кию повернулся… На лице у него сияла улыбка.
- Как, разве ты не опечален? – вырвалось у меня.
- Ничуть! Я бы никогда не набрался смелости вынести свой проект на всеобщее обсуждение. Кию Кадзэ – разве достоин ученый с таким коротким именем участвовать в конференции мирового масштаба? – усмехнулся он. – Я рад, что кто-то сделал это за меня.
- А как же признание? Лавры? – я недоумевал.
- Это не главное, - отвечал Кию. - Главное, что мой замысел осуществился. А там, глядишь,  я еще что-нибудь придумаю…