Вакцина на грядке
|
Кто бы мог еще несколько лет назад подумать о том, что можно съесть банан и больше не беспокоиться о заражении гепатитом В. Или, скажем, отведать картофеля - и вылечиться от диабета. Правда, и банан, и картофель в данном случае не простые (впрочем, и не "золотые" по цене), а с хитроумными генетическими конструкциями. Сегодня молекулярные биологи все больше внимания обращают на растения. К лечебному столу ближайшего будущего приглашает директор центра "Биоинженерия" РАН, заведующий лабораторией генетической инженерии, академик РАСХН Константин СКРЯБИН.
К сожалению, те надежды, которые в последние годы генетическая инженерия связывала с микробами как продуцентами лекарственных веществ, в ряде случаев не оправдываются. Как выясняется, не каждый микроб в состоянии вырабатывать целый ряд важных для медицины белков. Конечно, при некоторых болезнях можно использовать клетки млекопитающих. Но это настолько дорого, что для большинства пациентов просто не по карману. Тогда ученые решили выращивать трансгенных животных с заданными фармакологическими свойствами, дабы существенно снизить цену на препараты. Но тут опять возникла преграда, о которую недавно "споткнулись" чуть ли не все европейские фермеры, а также ученые: это проблема прионов, вызывающих "коровье бешенство". Да, есть основания бояться передачи болезней четвероногих человеку, поэтому надежда на трансгенных животных сегодня кажется даже значительно более призрачной, чем 10 лет назад. Однако есть для генетиков еще один удивительный мир - мир растений. Наверняка многие, гуляя по лесу, встречали на иных деревьях и кустарниках уродливые наросты. На самом деле это опухолевые образования - так называемые галлы, ткань растения, разросшаяся под действием специальных генетических структур почвенного микроорганизма, которые, как и ретровирусы животных, умеют встраиваться в геном растения. Что же делаем мы? Берем любой интересующий нас ген - интерферона, инсулина, эритропоэтина, а также плазмиду этого почвенного микроорганизма и встраиваем в нее один из генов, получая новую конструкцию. Дальше смешиваем этот микроб, несущий нужный ген, с кусочком листа растения, последний начинает расти и дает проростки. Так лабораторно получается растение, у которого помимо своей генетической информации есть еще и работающий ген, столь необходимый медицине. Хотите иметь инсулин - вот он. Интерферон, гормон роста человека? Пожалуйста! Сегодня много говорят о геноме человека, что вполне понятно, но почему-то забывают, что расшифровано два генома растений - риса и арабидопсиса, а это огромный массив знаний. Более того, мы не только знаем всю структуру генома, но и умеем точно вставлять туда те гены и таким способом, чтобы синтезировать нужное для медицины вещество. И это уже не фантастика, а реальность, причем нередко вышедшая из стен лабораторий на просторы полей. Приведу лишь несколько примеров. Человечеству необходимо получать витамины, стероиды, антибиотики, белковые вещества - тот же инсулин, интерферон, гормоны роста и т.д., которые мы используем как лекарства. Что касается витаминов, сегодня уже получен с помощью генно-инженерной технологии рис (так называемый "Золотой"), синтезирующий витамин А, от дефицита которого в связи с недостаточной и неправильной диетой страдают многие миллионы жителей Азии. Достигнуты успехи по синтезу в растениях витамина С. Сейчас наша лаборатория работает над синтезом витамина В2. Вдохновляют и первые результаты по синтезу стероидов: мы встраиваем гены млекопитающих (скажем, ген Р450, который изучается в Институте биомедицинской химии РАМН под руководством академика РАМН А.Арчакова) и уже наблюдаем их экспрессию в растениях. Такой способ получения стероидов гораздо проще, чем существующий ныне в фармацевтической промышленности. И уж совсем невероятное - съедобная вакцина. Скажем, бананы с антигенами холерного вибриона или вируса гепатита В, которые проходят сейчас третью стадию испытаний. Или картофель с токсином кишечной палочки (в эксперименте на мышах отмечается продукция антител в сыворотке крови и слизистой оболочке); тот же картофель с антигеном вируса диареи путешественников (по данным первой фазы испытаний, концентрация антител возрастает в 4 раза); картофель и табак с панкреатической декарбоксилазой глутаминовой кислоты (у вакцинированных мышей диабет развивается не в 70 проц. случаев, как обычно, а лишь в 20 проц.). Мы, например, совместно с двумя лабораториями, возглавляемыми академиком РАМН А.Арчаковым и академиком И.Атабековым (заведующий кафедрой вирусологии биофака МГУ), и Институтом полиомиелита и вирусных энцефалитов РАМН делаем сегодня подобные вакцины для защиты от некоторых вирусных болезней человека и животных. По всей видимости, наступает новая и очень важная эра - создания вакцин в растениях. Мы наконец научились использовать вирусы растений, абсолютно безопасные для человека и животных, но именно они являются тем вектором, который позволит получать новые лекарства и вакцины. Преимущества же использования вирусов растений в экспрессии чужеродных белков очевидны. Во-первых, можно получать граммы белка на килограмм веса растения: маленькая делянка в 10 соток способна обеспечить вакциной практически всю Россию, а себестоимость культивирования в отличие от трансгенных клеток млекопитающих очень низкая. Во-вторых, растения являются безопасным источником белка, что принципиально важно для исключения какой бы то ни было возможности заражения человека и животных (известны проблемы, которые существуют при использовании убитых вакцин или при выращивании вирусов в организмах животных). В-третьих, вирусы растений стабильны при обычных температурах, а их частицы могут являться носителями вакцины. Немаловажно и то, что разработаны векторы на основе вирусов растений, экспрессия продукта занимает всего несколько недель, а время от начала конструирования до маленькой делянки исчисляется лишь несколькими месяцами. Повторюсь: сегодня это уже не фантастика. Хотя еще недавно почти никто не верил, что можно использовать растения как источник вакцин. Дело в том, что все вирусы растений содержат РНК. До последнего времени генные инженеры умели манипулировать лишь с ДНК, но теперь мы научились "приручать" и РНК-содержащие вирусы. В чем смысл новации? У вируса растения, как и у любого другого, есть информационная структура, а поверх нее - белковая оболочка. И мы предложили на эту белковую оболочку "надеть" эпитопы, скажем вируса ящура, либо гепатита В, С и т.д., которые будут защищать животных или человека. Дальше этим вирусом заражается то или иное растение и получается съедобная вакцина - ею может стать фрукт или овощ. И это уже реальные генетические схемы. Более того, в экспериментах получены интересные результаты: заражение (вакцинирование) вирусной частицей резко повышает иммунный ответ. Очень много опытов сегодня проводится на животных, в частности на коровах. Так, на один из вирусов растений "надевается" (встраивается) эпитоп, взятый из вируса ящура. Коров кормят листьями этих растений, и получается фантастическая защита от ящура. Сейчас идут клинические испытания. Прекрасно экспонируются и работают как вакцины и другие эпитопы. Так, сейчас идут эксперименты по использованию на поверхности вируса табачной мозаики двух или трех эпитопов малярийного плазмодия одновременно. Можно приводить и другие примеры. Немаловажно и то, что это оральные вакцины, которые являются прекрасной моделью для борьбы против ротовирусов, ведь выработка антител в слизистых оболочках дает хорошую защиту. Последние три года мы активно занимаемся созданием вакцин против гепатитов С и Е. Благодаря сотрудникам лаборатории математического анализа Института биомедицинской химии РАМН были суммированы и выведены последовательности одного из самых вариабельных вирусов - гепатита С. Затем усилиями сотрудников лабораторий М.Эльдарова и Н.Равина в нашем центре удалось встроить в вирус растения часть эпитопов либо гепатита С, либо Е, вырастить и получить вытяжки из растений, зараженных этой конструкцией. По первым экспериментальным данным, определявшимся по сыворотке больных, 30 проц. пациентов с гепатитом С дают положительную реакцию на данные вытяжки из растений. Такая же картина и при гепатите Е. Антиген же вирусного гепатита В и сам отлично собирается в частицы. При помощи вируса картофеля нам удалось заставить растения синтезировать этот белок, который по иммунологическим свойствам неотличим от антигена, используемого в качестве компонента коммерческих вакцин против гепатита В. Конструирование в растениях лекарств, вакцин - это принципиально новый и важный подход. До недавнего времени мы думали о фармации лишь как о химическом способе синтеза, нынче более или менее стали привыкать к тому, что генно-инженерные лекарства можно получать из микроорганизмов, млекопитающих - тот же инсулин, гормон роста. Но несомненное будущее лекарств XXI века - за растениями. Впрочем, еще лет 15 назад, когда я заговорил со своим учителем академиком А.Баевым о возможности генетической инженерии растений с целью создания лекарств, вакцин, он назвал меня фантастом. Но, поразмыслив, добавил: "Наверное, это правильный путь". Записал Вячеслав СВАЛЬНОВ, корр. "МГ". |