Cалат из свеклы с вакциной от туберкулеза

Истории о великих открытиях нередко начинаются с рассказа о некоем озарении, неожиданно вспыхнувшем и расставившем все по местам в трудной и долго не решаемой научной проблеме. Нечто подобное произошло и на недавней Международной конференции по биотехнологии стран Черноморского бассейна в Ялте, на которую собрались генетики едва ли не со всех концов света…

Интрига, собственно, состояла в том, что здесь встретились двое давних знакомых – генетик из Института клеточной биологии и генетической инженерии НАНУ (Киев), доктор биологических наук Николай Кучук (вверху) и биохимик из не менее известного и авторитетного в мире науки московского Института физико-химической биологии им. А.Белозерского, профессор МГУ Юрий Дорохов (внизу). Как оказалось, достаточно было короткой беседы, чтобы ученые поняли: если они объединят усилия, их движение к цели – победе над туберкулезом – значительно ускорится.

Как рассказал корреспонденту «ЗН» Николай Кучук, «это не тот типичный для современной науки случай, когда сначала разрабатывают абстрактную идею, затем ее долго обсуждают, фантазируют на ее основании, а затем… В общем, когда до дела еще ой как далеко. У нас все получилось как-то спонтанно, но в итоге сразу же вырисовалась очень конкретная работа, которая, надеюсь, завершится успешно. Главное, что здесь есть наработка, смысл которой заключается в следующем: в растениях продуцируются белки, являющиеся очень хорошими кандидатами на вакцину против туберкулеза. Не типично и то, что, хотя еще не выданы и даже не заявлены никакие гранты, мы уже работаем и существенно продвинулись к цели. Эта работа ведется в рамках обычных бюджетных программ».

Юрий Дорохов, со своей стороны, разъяснил, что «туберкулез занимает первое место на планете по смертности среди инфекционных заболеваний. СПИДу в этом отношении далеко до туберкулеза. Особенно эта проблема актуальна для стран третьего мира. Основная причина заболевания – большая скученность населения, его обнищание. К примеру, в Индии туберкулез буквально свирепствует. У нас в России и у вас в Украине туберкулез, к сожалению, также расцвел пышным цветом. Особенно после развала противотуберкулезной диспансеризации, системы защитных школ для подростков и так далее. А ведь не так давно у нас была лучшая в мире система борьбы с туберкулезом! Сейчас же слышим об ужасных масштабах этого заболевания в тюрьмах и так далее. И все дело – в отсутствии ранней диагностики, профилактики, которые обеспечивали когда-то банальные профосмотры. Кроме того, в советское время туберкулезный больной имел право в течение десяти месяцев получать больничный лист, не переходя на инвалидность. При других заболеваниях такое право предоставлялось на срок не более трех месяцев. Было много и других важных льгот, среди которых – получение квартиры, отдых в санаториях и так далее.

Увы, теперь всего этого уже нет, болезнь становится национальным бедствием. В такой ситуации ученые просто обязаны создать новые радикальные средства для избавления людей от страшной опасности».

Москва, МГУ, Институт физико-химической биологии им. А.Белозерского

На лекции известного фтизиатра и замечательного педагога Михаила Перельмана, возглавляющего кафедру туберкулеза Первого медицинского института в Москве, собирается столько студентов с других курсов и даже из других институтов, что нынче это случается только на концертах поп-звезд. Михаил Израилевич начинает свою лекцию с того, что рассказывает студентам, почему героинями романов великих писателей в XIX веке так часто становились молодые женщины, больные туберкулезом. Вы, рассказывает профессор, легко их узнаете по характерным признакам – легкому румянцу и субфебрильной температуре у Чехова, Тургенева, ну а о героинях французских романистов и говорить не приходится. Достаточно вспомнить одну Виолетту, ставшую героиней знаменитой оперы Верди.

Оказывается, благодаря странным особенностям интоксикации эта болезнь воздействует на внешность и поведение человека. У него появляются экспрессивность, томность, астеничность. К тому же добавляются повышенная сексуальность, блеск в глазах, лихорадочный румянец. Все это содействовало немалой популярности в XIX веке женщин, страдающих туберкулезом. Да и люди в то время, будем откровенны, были гораздо более склонны к состраданию и жертвенности, нежели в наш слишком уж расчетливый и эгоистический век. Может, именно поэтому столько усилий приходится предпринимать современному обществу, чтобы убедить сограждан принять в свое лоно собратьев, которым не повезло – они заболели СПИДом...

В том романтическом XIX веке происходило многое, что сегодня нам трудно понять. К примеру, великий немецкий философ, властитель дум молодежи утверждал, что специально заразился сифилисом, поскольку узнал от врача (тогда существовал такой медицинский миф), что страшная болезнь обостряет мыслительный процесс. Философ пошел на жертву ради того, чтобы… написать лучшую книгу в своей жизни. Увы! Позже миф не подтвердился.

В наше время, когда все прогнозируется и раскладывается по полочкам, ВОЗ разработала глобальную программу по изничтожению туберкулеза. Назначена дата – 2050 год, когда по плану будет полностью ликвидирована эта напасть на земле. Кто доживет, проверит точность ВОЗовских прогнозов. А что делать в ближайшее время?

Во всем мире с туберкулезом борются с помощью вакцины БЦЖ, которая вызывает все более серьезные нарекания со стороны врачей. Это не такое уж новое изобретение. Еще в первой четверти XIX века французские исследователи Кальмед и Жерен более десяти лет выращивали в жидкой среде микобактерии бычьего туберкулеза. В результате получили ослабленный штамм. Его назвали бациллой Кальмед–Жерена. Ученые из института Пастера впервые начали ее использовать во Франции. И уже к 1921 году на порядок уменьшилось количество заболевших в стране. Это был поразительный эффект! С тех пор во всем мире началось ее использование – новорожденным сразу дается живая микобактерия бовис (БЦЖ), которая хорошо защищает детей от туберкулезного сепсиса и менингита. Однако у нее есть и существенный недостаток – иммунитет исчезает к двенадцати-четырнадцати годам. Взрослые люди не защищены от легочного туберкулеза.

Затем в борьбе с этим заболеванием наступила эра антибиотиков. Плюс к синтомицину на основе салициловой кислоты были разработаны и химические препараты. Все это вместе давало прекрасный эффект. Однако в настоящее время даже к очень сильным антибиотикам появилась устойчивость. Кроме того, сочетание туберкулеза и СПИДа представляет такую гремучую смесь, что от нее вообще нет спасения. Поэтому еще более остро встал вопрос об искоренении инфекции. Тогда вспомнили о старых опытах первооткрывателя возбудителя болезни Роберта Коха, которые в свое время не были доведены до эффективного применения. Используя новые генетические идеи и современную технологию, американцы разработали пять вакцин с антигенами, которые сейчас проходят заключительные стадии тестирования.

– Наши исследования, – рассказал Юрий Дорохов, – ориентированы на создание способа иммунизации людей через растения. Они становятся источником иммуногенов. То есть в идеале – реализация жюльверновской мечты: антитуберкулезный агент вводится через эпителий дыхательных путей, через слизистую. Впрочем, слизистая есть и в кишечном тракте. Значит, можно создать и съедобную вакцину. Она создаст так называемый мукозальный иммунитет, который уже известен в отношении других болезней. Далее можно фантазировать, к примеру, создать жвачку, закрепляя вакцину в пектине.

Вот эту идею мы сейчас пытаемся реализовать. Конечно, прежде всего нужно научиться экспрессировать такие антигены в растения. Важно при этом создать в них повышенную концентрацию, так как чем больше уровень содержания антигенов в препарате, в вакцине, тем лучше будет результат. У нас есть вирусные векторы, с помощью которых можно заводить достаточно большое количество антигенов в растение. Мы попытались использовать эти векторы для экспрессии некоторых антигенов. Одни антигены давали удовлетворительный уровень экспрессии, другие – низкий, некоторые оказались даже токсичны для растений. Тем не менее мы уже научились на приличном уровне, достигающем грамма антигена на килограмм растительной массы, нарабатывать необходимое вещество в растении.

Наша работа одобрена ученым советом Института туберкулеза. Мне было очень важно обсуждение этой работы в среде специалистов, потому что я хоть и выпускник медицинского вуза, но ни дня не работал в медицине, так как после окончания вуза занимаюсь вирусами растений. И мне было чрезвычайно важно, как это направление оценят фтизиатры. Следующий этап будем, видимо, проходить совместно с клиницистами. Они планируют с нашей помощью разработать что-то вроде пищевой антитуберкулезной добавки. Само слово «вакцина» – очень ответственное слово. Оно требует совершенно четких данных результатов клинических испытаний. Но можно получить тот же эффект, если использовать пищевые добавки, какие-то диеты. Наша система позволяет экспрессировать антигены в ботву свеклы и делать из нее салаты. Путь испытаний таких добавок более короткий. Это Институт туберкулеза берет на себя.

Прорабатывается еще одна идея – использование специальной жвачки с введенным белком. Мы можем выделить его из листа в чистом виде, у нас есть системы, позволяющие вогнать антиген в клеточную стенку. После нашей обработки они будут содержать нужный антиген и иммунизировать организм...

Все это уже находится на стадии разработки. Я вскоре приеду из Крыма и пойду к профессору Перельману, с которым мы обсудим, что нужно делать дальше. Кроме того, запатентуем эту разработку.

У нас уже давно началось плодотворное сотрудничество с Юрием Глебой (Институт клеточной биологии и генетической инженерии НАНУ). Мы совместно разработали технологию, позволяющую экспрессировать от 40 до 60 процентов растворимого белка. Думаю, это сотрудничество имеет большие перспективы.

Киев, Институт клеточной биологии и генетической инженерии НАНУ

– Наша работа, – рассказал Николай Кучук, – в Институте клеточной биологии и генетической инженерии (Юрий Глеба – директор, он же здесь возглавляет отдел генетической инженерии) связана с генетическими модификациями, которые вначале были направлены на цели сельскохозяйственного производства. Однако в последнее время нас все больше интересует применение таких технологий для медицинских целей. Естественные продукты для лечения всегда были популярны, но сегодня использование растений в качестве биологического реактора, который производит рекомбинантные белки, рекомбинантные вакцины, привлекает все большее число исследователей. В связи с дешевизной такого биологического материала они более перспективны по сравнению с микробным и животным синтезом, где есть целый ряд ограничений. Поэтому в научной среде становятся все более популярными проекты так называемого «фарминга».

Встретившись в очередной раз со своими московскими друзьями, мы очень быстро поняли, что у нас есть взаимный интерес. Они сейчас работают над возможностями интродукции в растения некоторых белков, которые продуцирует палочка Коха и которые фактически могут явиться новыми вакцинами. У нас есть технологии, переносящие их в растения. Естественно, первая мысль была – перенести их в съедобные растения, например в томаты или капусту. Тогда их можно использовать в качестве рациона для людей из группы риска. Это недорого и может дать эффект при профилактике туберкулеза. В принципе, идеология вакцины очень похожа для всех болезней, поэтому в будущем этот метод может найти широкое применение.

– И сколько лет понадобится на доведение этой работы до клиники: пять, десять?

– Фактически уже многое сделано. Создана система, продуцирующая белок, то есть необходимую вакцину. Но пока мы еще не можем эту систему включить в само растение.

– Юрий Дорохов предлагает салат из свеклы с вакциной. И вроде бы это уже готово…

– Да, Юрий Леонидович знает, как доставлять белок в листья свеклы, но там с листьями свои проблемы. Они предлагают систему быстрой трансфекции, когда листья временно становятся продуцентами. Она построена на том, что исследователь впрыскивает шприцом в каждый листочек генетический материал и через две недели здесь нарабатывается необходимый белок. Такой подход позволяет быстро накопить определенное количество вакцины и протестировать систему. Но я говорю о другом – о системе трансгеноза, когда вы высеваете семена трансгенных растений, которые сразу являются продуцентами.

Кроме того, салат из листьев свеклы в сыром виде есть трудно, ну разве что взять красную свеклу, у которой более съедобные листья. Поэтому мы предлагаем сначала сделать трансгенный томат, который будет продуцировать и накапливать необходимую вакцину. Эта идеология замахивается на большее, но и ее реализация требует больше времени. Мы надеемся и в других съедобных растениях через систему доставки генетической информации не в ядро, а в хлоропласт научиться накапливать больше необходимого белка и получить лучший эффект. Кстати, первые такие томаты надеемся получить в течение года. Будем экспериментировать и с другими растениями – мы возьмем сразу несколько культур и будем вести испытания широким фронтом.

Сам идеологический подход по продуцированию в растениях фармацевтических белков – сейчас модное направление в биотехнологии растений. Хотя мы много говорим о ГМО, о вещах, связанных с их негативным восприятием в нашем обществе, но при этом, в первую очередь, все вспоминают сельскохозяйственное производство – картофель, устойчивый к колорадскому жуку, сою и кукурузу.

В то же время в биотехнологии растений развилось и другое направление, которое используется для производства медицинских препаратов. Его потенциал очень большой. Показательно, что это направление биотехнологии не вызывает у нас страха. Видимо, это связано с тем, что люди более трезво смотрят на лекарства – если их нужно получить, то это необходимо делать в любом случае. Главное, чтобы они были эффективными, и не так уж важно, как они получены. Если Европа много говорила о вреде ГМО и долго не выпускала на рынок генно-модифицированную сою, то когда разговор заходит о генетически модифицированных бактериях и производстве рекомбинантных, то есть медицинских, белков в ГМ организмов, то никаких ограничений здесь не делается. Более того, в Европе только приветствуются такие работы. Они бурно развиваются, и европейские компании зарабатывают на этом многомиллиардные прибыли.

К счастью, не все умерло на этом направлении и в Украине: есть школы, существуют определенные наработки. Главная проблема для быстрого развития – необходимость дополнительного финансирования, чтобы сохранить конкурентоспособность и хотя бы довести до практического применения то, что уже сделано. Сейчас наше финансовое положение становится угрожающим – когда мы узнаем, какими средствами оперируют даже не западные, а российские ученые, нам становится не по себе.

– Но они говорят, что у них все ужасно!

– Говорят, потому что считают (и верно считают!), что им нужно больше. Однако суммы, которыми они оперируют, масштаб их ресурсов и команды, которые они могут привлечь для работы, отличаются от наших разительно. Если раньше мы могли сравнивать наше положение, то теперь оно отличается на порядок. И это на глазах меняет ситуацию.

На конференции в Ялте была представлена работа аргентинских ученых – люцерна, которая синтезирует вакцину для животных, защищающую от ящура. Возникает вопрос: Аргентина и так выступает крупнейшим экспортером мяса на мировом рынке, а внедряя новые технологии, она еще дальше отрывается от тех, кто пренебрегает достижениями биотехнологии. Выбраковка стада, карантины – отныне всего этого у них не будет, болезней у животных станет еще меньше. Борьба с ящуром в этой стране стала уже промышленной технологией. И это результат того, что Аргентина сразу активно включилась в развитие биотехнологии и является одним из лидеров на этом направлении в мире. Почему же Украина в этом деле пасет задних?

– Это их собственные разработки или американские?

– Там все основано на мировых патентах нескольких ведущих фирм. И не обязательно все при этом должно быть собственным. Ведь и автомобиль сегодня вряд ли у кого-то в мире построен на собственных патентах. Это итог коллективного творчества. Если кто-то думает, что если мы своего автомобиля не изобретем, то и строить собственные машины не нужно, мы будем обречены долго ездить на «Запорожцах». Давайте еще раз посмотрим на Восток нашего мира, который начал с того, что обратился за патентами на Запад – они недорого стоят – и смотрите чего достиг! Интеллектуальная собственность – не вечная и с ней надо уметь работать, добавляя в мировой букет свои цветы. При этом не нужно бояться и думать, что никто ничего никому не дает, как у нас считают. Если мы захотим, все нам дадут с большой пользой для себя и еще большей для нас. Только нужно проснуться и начать жать на газ…

Александр Рожен, «Зеркало недели», 17-23.06.2006.