2000 №5

— Например, в криминалистике. Аббревиатура ПЦР расшифровывается, как полимеразная цепная реакция. Суть процесса в том, что, начав с одного-единственного фрагмента ДНК, вы копируете его и увеличиваете количество копий именно в режиме цепной реакции: после первого цикла у вас уже есть 2 фрагмента, после второго цикла — 4, после третьего — 8, после четвертого — 16, затем 32, 64, 128, 256… С каждым циклом происходит удвоение числа копий, и после двадцати циклов счет уже идет на миллионы, а после тридцати — на миллиарды. Цикл длится считанные минуты и сводится к определенному изменению температурного режима в очень небольшом химическом реакторе. Здесь в растворе в достаточном количестве находятся все нужные компоненты синтеза, прежде всего, нуклеотиды А, Г, Т и Ц, а также проведены тонкие подготовительные химические операции для того, чтобы с каждого готового отрезка ДНК тут же снималась точная копия, затем с этой копии — снова копия, в этом и состоит разветвленная цепная реакция.

— И как это связано с криминалистикой?

— Самым непосредственным образом. Даже единичные фрагменты одной-единственной молекулы ДНК, оставшиеся на месте преступления, с помощью ПЦР удается размножить и получить количество, пригодное для анализа. И тогда обнаруженную ДНК можно сравнить с ДНК предполагаемого преступника — одной молекулы для этого было совершенно недостаточно. Кстати, уже немало людей выпущено из тюрьмы после того, как ПЦР помогла провести генетическую экспертизу и доказать их невиновность. С помощью ПЦР удалось сделать достаточно уверенное заключение об истинности останков царской семьи. Наконец, на ПЦР опирается ряд экзотических проектов, таких, скажем, как воссоздание живого мамонта либо динозавра или даже (страшно подумать!) неандертальца по их ископаемым останкам, в которых есть фрагменты ДНК.

Но даже без этой экзотики ПЦР уже внесла решающий вклад в реализацию ряда фантастических проектов.

Упрощенная схема одного из методов секвенирования — определения последовательности нуклеотидов в нити ДНК. Размноженные с помощью ПЦР одинаковые отрезки ДНК (гены) снова превращают путем нагревания из двойных в одинарные, разливают по четырем пробиркам и в каждую добавляют один из четырех типов ферментов, каждый из которых разрезает нить ДНК в том месте, где стоит один из четырех блоков-нуклеотидов: А, Г, Т или Ц. В пробирках накапливаются отрезки ДНК разной длины, но все оканчивающиеся на тот или иной нуклеотид. Методом электрофореза содержимое пробирок сортируют по длине и точно измеряют длину каждой образовавшейся группы. А поскольку в каждой пробирке длина отрезков самая разная, то фактически измеряется расстояние от начала отрезка до того или иного нуклеотида. Суммируя эти данные, можно воссоздать последовательность нуклеотидов в нити ДНК, то есть в гене.

— Что вы имеете в виду?

— Это изобретение, в частности, позволило взяться за грандиозную и еще недавно совершенно нереальную работу — расшифровать полный геном человека. Уже одна нитка ДНК расшифрована полностью, всего, как уже говорилось, их 23 в полном наборе хромосом, но работа идет очень быстро, в этом году она, скорее всего, будет закончена. И тогда мы точно узнаем все, что записано в нашем главном «чертеже», а, значит, биологи, биохимики, медики получат возможность изучать его в деталях, открывая неизвестные механизмы заболеваний и новые возможности их лечения. Такая работа, кстати, уже ведется, и есть результаты.

— Хотелось бы узнать хоть что-нибудь об этих результатах. Например, о конкретных новых возможностях врачевания, связанных с расшифровкой ДНК человека…