Биотехнология: что это такое? - Вакула Владимир Леонтьевич

Проблема метаноподавления в угольных шахтах с помощью микроорганизмов еще далека от своего решения, считает академик АН УССР В. Н. Потураев. Например, мы еще до сих пор не умеем выращивать бактерии непосредственно в угольных шахтах на основе выделяющегося из горных выработок метана, что приводит к необходимости доставлять их со специализированных микробиологических предприятий. Между тем в процессе транспортировки бактерии стареют и теряют свои свойства. Необходимо разработать методы, позволяющие при дегазации угольных пластов шахт создавать кустовые установки или цеха, которые снабжали бы биомассой если не весь угольный бассейн, то хотя бы группу шахт. Надо также разработать способы хранения и накопления метанокисляющих бактерий, чтобы всегда иметь их в достаточном количестве для использования в шахтах.

И чем быстрее будут решены эти задачи, тем больше выиграет от этого государство. А сбереженные средства, которые сегодня тратятся на профилактические работы по предупреждению выбросов, пойдут на строительство профилакториев, больниц, жилых домов и школ. Тем более что во многих странах мира, начавших работать над той же проблемой гораздо позже нас, уже имеются солидные достижения. Так, например, в Индии с помощью методов генетической инженерии недавно получен высокопродуктивный штамм метанокисляющих бактерий. Через стометровые скважины, пробуренные в угольных пластах, раствор, содержащий микроорганизмы, закачивается в шахту. Бактерии, проникнув через поры в угле в толщу пласта, тотчас приступают к утилизации газа. А в результате концентрация рудничного газа (так обычно шахтеры называют метан) снижается почти вдвое.

...Бороздят океанские воды, опускаются в глубь пучин исследовательские аппараты, заглядывают в извергающие лаву жерла вулканологи, идут кромешной мглой пещер спелеологи — и, к своему великому удивлению и радости, выясняют, что жизнь кипит повсюду. То творят чудеса крохотные обитатели нашей планеты, невидимые, столетиями не обнаруживаемые, всегда и всюду соседствующие с нами.

— Невероятно, — говорят одни исследователи, обнаружив бактерии в горячих серных источниках.

— Такого не может быть, - дивятся другие, разглядывая в микроскоп живую бактериальную клетку в капле соляной кислоты.

— Непостижимо, — вторят им третьи, ведущие, наблюдения за деятельностью «белых» и «черных» курильщиков — термальных источников — на океанском дне, — жизнь кипит там, где должно быть мертвой зоне.

А они и не слышат наших удивленных возгласов, одноклеточные властелины Земли, таинственные, изучаемые и так до конца не изученные. Но, может быть, природа, созидая когда-то крохотную микроскопическую клетку, отнюдь и не опускалась, как принято считать, до собственного «дна», а невиданно взметнулась вверх, решив однажды, словно по наитию, оградить легко проницаемой мембраной ядро первого живого организма планеты? Мне, по крайней мере, очень хочется так думать...

Введение в проблему

Груша внутри которой турникет

Несколько лет назад одна из самых популярных наших газет опубликовала на своих страницах сокращенный вариант статьи из американского журнала «Бизнес уик», предварявшийся небольшим редакционным вступлением. Суть последнего сводилась к следующему: XX век, столь щедрый на удивительные события, преподнес ошеломленному человечеству еще один «сюрприз». Дело в том, что люди, тысячелетиями искавшие спасения от всевозможных недугов в химических колбах, где синтезировались чудо-лекарства, и в окружающей их природе, глубоко заблуждались. Им бы давно обратиться к собственному организму, продуцирующему практически все лекарственные препараты, необходимые для победы над любым недугом.

Но, быть может, учитывая коммерческий характер американского издания, о котором идет речь, это довольно категоричное утверждение стоит воспринимать по меньшей мере с поправками? И советская печать напрасно повторила это преувеличение? Отнюдь! По крайней мере в первых же строках комментария к статье из «Бизнес уик», написанном академиком Р. В. Петровым и помещенном на одной полосе с предлагаемой вниманию наших читателей публикацией, утверждалась, по существу, та же мысль: «Наш организм — удивительная фармацевтическая фабрика. Первыми лекарствами, выделенными из организма и примененными в медицинской практике, были защитные белки — антитела, вырабатываемые клетками иммунной системы. Впервые антитела были обнаружены в 1890 году Эмилем Берингом, когда он ввел кроликам яд бактерий — возбудителей дифтерии. Через несколько дней в их крови появились антитела-противоядия. Полученной сывороткой ученый спас детей, задыхающихся от дифтерита. За это лекарство Берингу присуждена Нобелевская премия. Антитела стали готовить и против столбняка, - кори, стафилококков...»

Человек у которого на спине полки с лекарствами

Пройдет время, и еще одна тайна иммунной системы, отвечающей перед организмом за единство его внутренней среды (гомеостаза), окажется рассекреченной, поскольку обнаружится сенсационная новость: клетки иммунной системы, помимо антител, непосредственно борющихся с агрессором, осуществившим вторжение, вырабатывают еще и вещества, способные стимулировать и мобилизовывать все ресурсы иммунной системы. Вещества эти, продуцируемые организмом в ничтожных количествах, получили название лимфокинов. Клетки иммунной системы производят приблизительно пятьдесят их разновидностей. И все они — объекты яростной конкуренции фирм, специализирующихся на выпуске лекарственных препаратов.

О темпах нарастания «лимфокинного бума» на рынке сбыта фармакологической продукции свидетельствуют данные очень серьезных американских служб прогнозирования производства и сбыта медикаментозных средств. Ожидается, например, что уже к началу второго тысячелетия годовой объем сбыта лимфокинов догонит по этому показателю антибиотики. По крайней мере, такой крупный иммунолог, как Занвил Кон, изучающий лимфокины в Нью-Йорке в Рокфеллеровском университете, в этом твердо убежден. Потому что он, как и абсолютное большинство иммунологов, занимающихся той же проблемой, считает, что именно лимфокины открывают перспективы познания механизма мобилизации белых кровяных телец (лимфоцитов) на борьбу с болезнью. Особенно перспективны, как выяснили клинические испытания, два из них — гамма-интерферон и интерлейкин-2.

Лимфокины, по сути дела, не что иное, как химический сигнал, с помощью которого особые лимфоциты, называемые Т-клетками, первыми вступающие в борьбу с чужеродными генами и организмами, передают эстафету тревоги другим лимфоцитам, так называемым В-клеткам. Последние немедленно реагируют на опасность: они начинают быстро размножаться. Причем некоторые из них, в свою очередь, тоже выделяют новые лимфокины, влияющие на многие функции организма как сильнейшие допинги. Они, например, способны заживить рану, разрушить раковую клетку, восстановить орган, пострадавший от агрессора.

Но если лимфокины столь всесильны и всемогущи, как же все-таки они «проглядели» инфекцию, вторгшуюся в охраняемые ими пределы?

По двум причинам: чужак либо обманул иммунную систему, проникнув в самое ее «сердце», либо дезориентировал. Вот здесь самое время и ввести бы в организм лимфокины, выращенные, наработанные с помощью иммунной биотехнологии или генетической инженерии. Те самые лекарства, которые в хорошие для организма времена продуцирует его собственная иммунная система. Причем продуцирует не просто некие абстрактный высокоактивные вещества, способные нейтрализовывать любого врага, а вещества, предельно точно воздействующие на неприятеля конкретного. Так, против яда Х нарабатывается противоядие анти-Х, против яда Y — только противоядие анти-Y.

Первыми лекарствами организменного происхождения, как говорилось выше, стали защитные белки — антитела, создаваемые иммунной системой в ответ вторжение в организм возбудителя дифтерии. Теперь сывороткой, полученной на основе белков-антител, лечат и столбняк, и корь, и стафилококковые инфекции.