Якщо зібрати разом всіх домашніх тварин, яких клонували з часу появи на світ незабутньої Доллі, їх вистачить на велику ферму. Зі стадами в десятки голів корів, кіз, овець і свиней. З одним (поки що) конем і однією (теж поки що) собакою. Зі ставком, в якому плавають клоновані риби десятка видів і квакають клоновані жаби. І з коморою, повною клонованих мишей, яких ловлять клоновані кішки. А поряд буде невеликий, вольєрів на 10-15, зоопарк з клонованими дикими тваринами.
Навіть без генної інженерії одержання значної кількості точних найбільш шерстистих, м'ясистих, надійних, яйценосних і т.д. тварин - хороший спосіб поліпшити породу. Наприклад, жив у Техасі бик з оригінальним ім'ям Бик-86 і з могутнім природним імунітетом, у тому числі до бруцельозу, сальмонельозу та туберкульозу, які передаються від корів до людини через погано просмажене м'ясо або недопастеризоване молоко. Його численні нащадки успадковували татів імунітет - іноді (якщо пощастить) і, як правило, не повністю.
Для створення нової породи, яка б повністю зберігала ознаки прабатька, потрібні були б десятиліття звичайної селекційної роботи. Такий спосіб використовували, наприклад, англійські кінники ще наприкінці XVII століття. Араби, бажаючи зберегти монополію на свою знамениту породу коней, продавали на експорт тільки жеребців. Але хитромудрі ференги підводили до чистопородних арабських скакунів спочатку своїх англійських кобил, потім - їхніх дочок, потім - онучок, в яких було вже три чверті арабської крові ... Так вони отримали власну породу практично чистокровних арабських коней.
Один бик, навіть якщо він - перлина серед биків, з таким завданням не впорається. Тому вчені з техаського університету A&M вирішили наклонувати невелике стадо точних копій Бика-86 і з їхньою допомогою вивести нову породу. Перше теля назвали на честь «тата»: Бик-862.
Біфштекси, навіть приготовлені на одній і тій самій пательні з тварин одного і того ж стада, можуть помітно відрізнятися за смаком. На жаль, самих тварин до цього часу вже неможливо використовувати для селекції. Американська фірма Viagen займається саме цим - за допомогою аналізу ДНК визначає якість м'яса для найдорожчих ресторанів і зберігає на плем'я найсмачніших свиней і корів. У майбутнього біфштекса відрізають кінчик хвоста, вішають на нього бірку і заморожують в рідкому азоті. Потім гурмани-дегустатори вибирають найсмачніші з біфштексів, а відповідні пробірки з бірками залишають як джерело ядер для майбутніх клонів. Років через двадцять можна буде отримати породи тварин з ідеальним (і стандартним) м'ясом.
Але клонування до цих пір - справа тонка і дорога. При такому експерименті доводиться замінювати ядрами клітин тварини, яка клонується, ядра декількох сотень яйцеклітин і вводити їх в матки самок з штучно викликаною помилковою вагітністю. Коровам і коням вводять по одній-дві яйцеклітини, собакам і свиням - до десяти, в залежності від звичайного числа зародків при вагітності. З двох-трьох сотень «прооперованих» яйцеклітин народжуються живими і не вмирають невдовзі після народження одне щеня або лоша або п'ять-сім поросят.
А головне - клонуванням при виведенні нових порід можна домогтися не більше, ніж звичайною селекцією. Зате за допомогою генної інженерії ...
Перше, що спадає на думку, - а давайте зробимо корову чи свиню розміром із слона! Або хоча б з бегемота! На мишах (ще на початку 1980-х) все вийшло відмінно: миші з більш активним щурячим геном гормону росту виростали в два рази більші за своїх звичайних родичів. Але у кролів з тим же щурячим геном починалося щось подібне до акромегалії: щелепи у них розросталися, як у бульдога, лапи ставали потужними, а вага та швидкість росту не змінювалися. Свині з людським гормоном росту теж не стали більшими - зате виявилися менш жирними і більш м'ясистими, так що в цілому експеримент можна вважати вдалим. В іншому досліді, менш вдалому, свині швидше додавали у вазі - зате хворіли цілою купою різних хвороб.
А ось у риб ідея блискуче себе виправдала. Один з перших, теж у 1980-х роках, успішних експериментів провела фірма AquaBounty зі штату Массачусетс. У ікринку атлантичного лосося ввели конструкцію з: промотора гена антифризного білка бельдюги (він дає команду «почати копіювання» при будь-якій температурі); звільненого від зайвих послідовностей нуклеотидів ДНК власного гена гормону росту (за рахунок цього процес копіювання ДНК на РНК прискорюється і полегшується); і кінцевої послідовності, знову взятої від гена бельдюжого антифризу. Вийшов ген, що синтезує дуже багато гормону росту і працює цілий рік, а не тільки в теплі місяці, як у більшості риб. Трансгенні лососі за рік виросли в 11 разів (!) більшими від своїх звичайних родичів. А зараз в ставках AquaBounty живуть і гігантські форелі, тіляпії, палтуси та інші риби.
Але тварини і риби, які страждають гігантизмом (або, наприклад, вівці з мишачим геном, який підвищуєшвидкість росту шерсті), вигідні для виробників, а не для покупців. А ось на стійких до хвороб коровах, курках та інших джерелах повноцінного білка ми могли б заощадити: хвороби домашніх тварин обходяться нам з вами в 20% вартості продуктів!
Покупець платить не тільки за м'ясо чи яйця, але і за щеплення, ліки, профілактичне згодовування тваринам кінських доз антибіотиків (що зовсім не корисно для споживачів), за роботу ветеринарів і за втрати від падежу і профілактичного забою здорових тварин.
Про пташиний грип Ви, звичайно, чули. Невідомо, чи станеться коли-небудь пандемія курячо-людського грипу-мутанта, якою нам давно погрожують епідеміологи, але втрати птахівників усього світу від пташиного грипу - цифра зі страшною кількістю нулів. Восени 2005 року вчені з Кембриджського університету та Рослінського інституту (того самого, де народилася овечка Доллі), почали виводити «грипостійку» породу курей. Для цього вони збираються ввести в ДНК птахів фрагменти ДНК оболонки вірусу. Якщо все пройде вдало, вірус, наткнувшись на власну ДНК в оболонці клітини, не зуміє проникнути в неї.
Втрати від маститу (запалення вимені) у корів тільки в США становлять більше двох мільярдів доларів на рік. Включаючи те, що у чверті випадків хвороба не піддається лікуванню й тварин доводиться забивати, і не враховуючи того, що мастит часто протікає в слабко вираженій формі, а від зараженого молока можуть захворіти люди. Найчастіша причина маститу - золотистий стафілокок. А його близький родич, Staphylococcus simulans, продукує антибіотик лізостафін, проти якого S. Aureus безсилий. Навесні 2005 року група вчених з декількох американських фірм і дослідницьких центрів під керівництвом Роберта Уолла опублікувала результати своїх багаторічних праць: їм вдалося виростити трьох корів, у вимені яких синтезується лізостафін. Діє він на роботу однієї з ферментних систем, яка існує тільки у золотистого стафілокока, так що дві інші з головних причин маститу - звичайна кишкова паличка і мікроб на ім'я Streptococcus uberis - можуть викликати мастит у лізостафінових корів. Але ці бактерії набагато краще піддаються лікуванню антибіотиками, та й на них можна з часом знайти відповідний ген.
Стійкість до захворювань - один з основних напрямків роботи генних інженерів з сільськогосподарськими тваринами. Наприклад, всі спроби створити вакцину від вірусу лейкозу, яким заражені близько 20% корів у всьому світі, закінчилися невдачею. Стійких до цього вірусу кроликів вже вивели, так що корів, які не хворітимуть на лейкоз, можна чекати через кілька років. Ведуться роботи щодо створення свиней, стійких до грипу, овець, стійких до овечої вертячки, корів, які не містять небезпечних для людини пріонів, і навіть креветок, стійких до своїх креветкових хвороб. І техаська фірма ViaGen, яка тримає їх в експериментальному коші, і морські «фермери» (а розведення креветок - прибутковий бізнес) чекають тільки дозволу численних комітетів. Як і всі інші розробники трансгенних тварин і багато фермерів.
Більше за все в коров'ячому молоці (разів у десять більше, ніж у жіночому) міститься казеїнів - схожих за властивостями білків. Для виробництва сиру найважливіший каппа-казеїн, причому найкраще він утворюється з молока корів з певними варіантами генів, що кодують цей білок. Проект «Чеддер» - роботи щодо створення «сирних» порід корів - англійські вчені розпочали в середині 1990-х.
Для виготовлення сиру необхідний тваринний фермент ренін, або хімозин, який міститься в сичузі (четвертому відділі шлунку) телят, ягнят та інших жуйних тварин, поки вони харчуються молоком. Цей фермент в кислому середовищі (у шлунковому соку) розділяє молоко на сирнисту масу, в якій міститься велика частина білків і жирів, і сироватку, в якій залишається вода, велика частина лактози і трохи білків.
Сушений порошок із слизової оболонки шлунка грудних телят з середини минулого століття почали замінювати протеїназами, отриманими з цвілевих грибів роду Mucor. У 1980-х ген, що кодує натуральний тваринний хімозин, вбудували в улюблений об'єкт мікробіологів і генних інженерів - кишкову паличку Escherichia coli. Зараз шлунками телят і козенят користуються тільки там, де збереглося натуральне господарство і сир продовжують готувати в домашніх умовах. Але й генноінженерному хімозину підростає заміна.
Ген, що кодує хімозин, в клітинах вимені теж є - тільки він заблокований, а розблокувати такі гени - завдання дуже складне. Простіше вставити новий. Перші в світі вівці з коров'ячим хімозином у вимені народилися в 1995 році - у Всеросійському НДІ тваринництва. При скисанні молока їх пра-пра-правнучок сирний згусток утворюється сам собою, а далі сир можна робити за будь-якою з традиційних технологій. Правда, їсти його доводиться самим співробітникам інституту.
У коров'ячому молоці міститься ідеальна для росту кісток пропорція фосфору і кальцію. Поживних речовин у ньому в 3-5 разів більше, ніж в жіночому: в 1 літрі по 30-35 г білків та жирів і 50 г цукру - лактози.
У багатьох дорослих людей ферменту лактази не виробляється, і від молока в кишках у них починається бродіння (як мікробіологічне, так і в переносному сенсі). Нокаутувати (відключити) у коров'ячому геномі один з генів, що відповідає за синтез лактози, або домогтися мутації, що робить фермент неактивним, - справа недалекого майбутнього.
«Фармінг» - це фармакологічна фабрика на фермі. Епітелій вимені можна змусити синтезувати будь-який білок. У рік людство споживає 100 кг так званого білка C, який запобігає утворенню тромбів і необхідний при інфаркті, інсульті, тромбофлебіті і т.д. Доглянута корова дає на рік 10 тонн молока. Якщо концентрація білка C в ньому буде всього 2 г/л, а ефективність очищення - 50%, то десяток корів запросто забезпечать цими ліками всіх нужденних. А отриманий з молока трансгенних кіз препарат антитромбін-3 американської фірми Transgenics нещодавно закінчив клінічні випробування і практично готовий до використання в медицині.
Хворим на гемофілію, навпаки, необхідні ін'єкції «фактора Крістмаса» (F-9) - білка, який запускає каскадний механізм згортання крові (по $ 40 тис. за грам). Ще один ефективний чинник згортання крові, F-8, в перерахунку на грам обійдеться в $ 2,9 млн.! Забезпечити кожним з цих білків всіх гемофіліків землі може пара трансгенних корівок. І так далі. У світі десятки фірм займаються створенням тварин-біореакторів з генами і білками, націленими на лікування різних хвороб.
А ще одне джерело повноцінних білків, частину з яких можна замінити лікувальними, - це яйця. До недавнього часу головним недоліком пернатих біореакторів була занадто мала концентрація потрібних білків - промислове виробництво при цьому було б нерентабельним.
Восени 2005 року одночасно дві фірми подолали цей бар'єр. Каліфорнійська Origen Therapeutics отримала моноклональні антитіла до раку передміхурової залози в кількості 1-3 мг на яйце. До того ж протиракова активність цих антитіл виявилася в 10-100 разів більшою, ніж у антитіл, отриманих звичайним методом, за допомогою химерних клітин. А британська фірма Oxford Biomedica у співпраці з американською компанією Viragen і Рослінским інститутом отримала в білку трансгенних яєць антитіла проти одного з видів раку шкіри - меланоми.
Для селекції курей потрібно менше часу, ніж для кіз і тим більше корів. Собівартість виробництва лікарських курячих білків буде невисокою: головне - створити трансгенну породу, а далі з цілої біофабрики буде не більше клопоту, ніж зі звичайною птахофермою. Це дозволяє сподіватися, що пернаті біореактори зможуть змагатися не тільки з рогатими, але і з традиційними методами отримання вакцин, антитіл та інших білків для потреб медицини.
