"Мы получили бактерии-мутанты"

Российские ученые впервые в мире заставили бактерии производить вещество, которое лечит диабет, ожирение и даже некоторые формы рака

Екатерина Люльчак поговорила с заведующим лабораторией биохимической генетики ГНЦ ГосНИИгенетика Александром Мироновым

Российские ученые впервые в мире заставили бактерии производить вещество, которое лечит диабет, ожирение и даже некоторые формы рака

Вещество АИКАР, о котором мало кто знает, в мизерном количестве вырабатывают все клетки нашего организма. Работает оно как своеобразный допинг: молекула вещества сигнализирует о нехватке кислорода и вынуждает организм срочно восполнить его запасы. Для этого сжигается все лишнее, в том числе жиры и поврежденные клетки,-- настоящая мечта для желающих быстро сбросить вес и очистить организм. Американским ученым удалось синтезировать это уникальное вещество только в 1985 году. С тех пор его используют в массе направлений: от спорта до лечения ожирения и онкологии. Правда, у синтетического вещества есть проблема: стоит оно баснословно дорого. Российские специалисты из ГосНИИгенетики, чьи публикации регулярно появляются в ведущих научных журналах, придумали, как ее решить: они создали штамм бактерий, который умеет производить АИКАР в большом количестве почти даром. О прорыве отечественной науки "Огоньку" рассказал один из авторов открытия, заведующий лабораторией биохимической генетики профессор Александр Миронов.

-- Александр Сергеевич, в вашей лаборатории ученые заставляют бактерии производить препарат на заказ. Каким образом это происходит?

-- В общих чертах можно сказать, что мы повреждаем одни гены бактерий, а другие заставляем работать лучше. Например, для производства АИКАР мы работали с двумя бактериями, чей геном изучен лучше других: сенной и кишечной палочкой. Кишечная палочка живет в желудочно-кишечном тракте как паразит в привилегированных условиях, а сенная палочка обитает в природе. Она более приспособлена к изменению внешней среды, поэтому в конце концов мы предпочли ее: модифицировали штук 20 генов и в последнем поколении получили бактерии-мутанты, которые производят в большом количестве нужное вещество.

-- Бактерия может производить любые лекарственные вещества? Даже те, которые изначально не синтезируются в ее организме?

-- Почти все лекарства имеют природное происхождение, поэтому бактерии могут их производить. Тот же аспирин. Например, салициловая кислота изначально была выделена из коры ивы (salex -- по латыни "ива"). Кроме того, бактерии широко используются для продукции целого спектра веществ -- гормона роста человека, инсулина, факторов свертывания крови, эритропоэтина и интерферонов. Антибиотики тоже произошли из микробов, например пенициллин и эритромицин.

-- Кстати, не потому ли микробы так хорошо к ним приспосабливаются?

-- Устойчивость к антибиотикам -- чисто биологическая проблема. Как только появляется соединение, вызывающее гибель, бактерия начинает развивать свою систему защиты. Производство новых антибиотиков задачу не решает: чем больше их делают, тем больше появляется устойчивых к ним бактерий. Мы сейчас пытаемся найти универсальный путь к подавлению защиты бактерий от антибиотиков. Например, обнаружили, что в противостоянии к антибиотикам задействован сероводород, который выделяется бактериями. Если заблокировать пути биосинтеза сероводорода у бактерий, лекарство будет действовать лучше. Если к антибиотикам добавить это подавляющее свойство, мы удалим систему защиты бактерий и все старые антибиотики снова начнут действовать. Пенициллин получит вторую жизнь.

-- Давайте вернемся к АИКАР. Почему во всем мире его производят синтетическим способом, а мы бактериальным?

-- Вообще в СССР традиционно было много заводов, которые производили вещества микробиологическим путем, то есть с помощью бактерий. Наш институт неоднократно получал бактерии, производящие аминокислоты, витамины и нуклеотиды (биологически активные вещества, компоненты ДНК И РНК.-- "О"). Например, распространенный кардиологический препарат рибоксин по цене 30 рублей за упаковку был создан на базе наших штаммов. Так что мы решили попробовать создать микробиологический АИКАР. Дело в том, что искусственно синтезировать его очень сложно. Производство включает около 11 различных ступеней с использованием токсичных веществ вроде ртути. Так что это вредно с точки зрения экологии и очень дорого: 25 мг стоит 300 евро. Курс лечения от рака, например, обойдется примерно в 30 тысяч евро в месяц. Для обычного человека это совершенно недоступная цена. По нашим оценкам, упаковка препарата на основе АИКАР, произведенного микробиологическим способом, должна стоить около 50 рублей. То есть это совершенно другие цены.

-- Как вещество действует, попав в организм?

-- Подчеркну -- оно изначально уже есть у нас в организме, только в очень малых количествах. АИКАР влияет на многие процессы в клетке. Например, оно способно уничтожать онкологические клетки и при этом не поражать здоровые. Это очень важно, потому что самая большая проблема всех противораковых препаратов -- высокая токсичность и гибель здоровых клеток. АИКАР в этом смысле безопасен. На доклинических исследованиях мы доказали абсолютную безвредность и нетоксичность АИКАР и, самое главное, эффективность лечения лейкоза и рака прямой кишки. В настоящее время мы готовимся к клиническим испытаниям, которые стали возможными благодаря гранту, предоставленному Минпромторгом.

Кроме того, молекулы вещества сжигают жиры, поэтому его используют при лечении диабета и ожирения. Вещество прекрасно работает во всех случаях, когда организм страдает от острой нехватки кислорода, например во время потери крови, инсульта.

-- Насколько я понимаю, в спортивном питании используется дорогостоящий синтетический аналог?

-- Да, сейчас он внесен в список допингов, так как прием вещества увеличивает выносливость на 50 процентов. Когда спортсмены бегут на длинную дистанцию, у них в клетках не хватает кислорода, а АИКАР подключает энергетические резервы. Это открытие породило настоящий бум. Помните, на китайской Олимпиаде их спортсмены показывали немыслимые результаты? Есть основания считать, что они использовали АИКАР как стимулятор. И многие спортсмены, чьи нагрузки связаны не с мышечной силой, а с выносливостью, его используют. Сейчас даже организовали специальную допинговую комиссию по определению концентрации АИКАР в крови.

-- А можно каким-то образом накопить АИКАР в организме? Например, выключить у человека пару генов, как у бактерии, и превратить его в выносливого супермена?

-- Нет. Если с помощью генетических манипуляций заставить АИКАР накапливаться в организме, у нас нарушится весь процесс синтеза нуклеиновых кислот. Так что мы можем лишь немного приостановить его распад в организме, скажем, с помощью каких-то химических соединений. Подобные вещества есть, например, в зеленом чае. Кстати, не исключено, что его польза объясняется именно способностью накапливать АИКАР.

-- Можно ли использовать бактерии не только для производства нужных веществ, но и как своеобразный транспорт, чтобы доставлять лекарства к нужным целям?

-- Это пока еще новое, но очень перспективное направление. В идеале мы можем говорить о создании особых бактерий, которые будут работать по заданной схеме, находясь непосредственно в организме человека. Но для этого они должны успешно встроиться в наш микробиом -- многотысячную совокупность всех бактерий и микробов конкретного организма. Сейчас биотехнологи работают над тем, чтобы искусственно заносить в желудочно-кишечный тракт модифицированные кишечные бактерии, которые будут поддерживать иммунитет. Вероятно, таким способом можно улучшить состав микрофлоры человека и существенно усилить активность всей иммунной системы. Но это очень тонкое дело. Нужно учесть все факторы, чтобы бактерия прижилась, ведь состав бактерий индивидуален у каждого человека.

Источник: журнал "Огонек"