Генетика на пальцах

Обратите внимание на то, что ПЦР отличается от знакомой вам амплификации тем, что с ее помощью создаются относительно короткие фрагменты ДНК: принцип тот же, но результат разный. Условно ПЦР можно назвать мини-амплификацией. Проводят эту реакцию в амплификаторах по знакомой вам схеме. Для получения количеств, достаточных для исследования, выполняется от 20 до 35 циклов.

На сегодняшний день ПЦР является одним из самых точных и чувствительных методов диагностики инфекционных заболеваний. Точных, потому что для идентификации возбудителя используется его индивидуальная, единственная и неповторимая нуклеиновая кислота, которую невозможно спутать с какой-либо другой. Высокая чувствительность обусловлена тем, что для «тиражирования» достаточно нескольких молекул нуклеиновой кислоты во взятом биологическом материале. Буквально парочки молекул будет достаточно.

До внедрения ПЦР в диагностическую практику в лабораториях использовались методы бактериологического посева и культивирования вирусов. Суть первого метода состоит в высевании бактерий, содержащихся во взятом биологическом материале, на питательные среды с последующей их идентификацией после образования колоний. Процесс образования колоний занимал от трех до десяти дней, и все это время врачам приходилось бороться с инфекцией «наугад». С вирусами дело обстояло еще сложнее, поскольку вирус, как вы понимаете, на питательной среде размножаться не может, для этого ему нужна живая клетка. Вирусы можно культивировать в организме восприимчивых к ним лабораторных животных, в куриных эмбрионах или же на культуре клеток, полученных из различных органов и тканей человека или животных и размноженных в лабораторных условиях. Все это тоже занимало много времени, счет которому шел на дни. Заразили взятым у пациента материалом и ждем, пока у лабораторного животного или в клеточной культуре проявится заболевание, вызванное вирусом. ПЦР же можно сделать за два часа! А в медицине время не деньги, в медицине время – это здоровье, а часто и жизнь.

Помимо диагностики инфекционных заболеваний, ПЦР используется и для других целей, начиная с генетической дактилоскопии и заканчивая получением нужных мутаций в генной инженерии. Всюду, где нужно быстро изготовить большое количество копий фрагментов нуклеиновых кислот, на помощь приходит ПЦР.

Одной из самых распространенных страшилок нашего времени является внедрение вирусных генов в геном человека.

Заразился вирусной инфекцией или же прошел вакцинацию – и получил совершенно нежелательный «подарочек», который будет передан потомству. Рано или поздно вирусы уничтожат человечество! Вы только подумайте, какой ужас[83]!

Знаете, какие страшилки самые живучие?

Те, которые одной ногой опираются на научный факт, но при этом делают из него совершенно ненаучные выводы. Но несведущие люди не способны оценить страшилку в целом, не способны подвергнуть ее критическому анализу. Они узнают из сетевых источников о том, что вирусы действительно способны встраивать свои гены в человеческий геном, и на основании этого верят всему остальному.

Давайте разберемся, что к чему, зачем и почему.

Да, вирусы могут встраиваться в геном клетки-хозяина в прямом смысле этого слова – могут добавлять фрагменты своих нуклеиновых кислот в хозяйскую ДНК.

Но такой способностью обладают только РНК-вирусы, обладающие способностью обратной транскрипции ДНК (мы совсем недавно об этом процессе говорили). В процессе синтеза вирусной ДНК на матрице геномной вирусной РНК, происходящем в клеточном ядре, отдельные фрагменты вирусного генома могут быть «подхвачены» находящимися рядом молекулами клеточной ДНК. Предположим, в клеточной ДНК образовался разрыв, а ферменты, ликвидирующие повреждение, случайно вставили в молекулу фрагмент синтезируемой вирусной ДНК.

Обратите внимание на то, что ДНК-содержащие вирусы не могут встраивать свои гены в клеточный геном, поскольку их пребывание в клетке не сопровождается синтезом собственной ДНК. ДНК-содержащие вирусы могут только встроить в свою молекулу фрагмент ДНК клетки-хозяина при ликвидации повреждения молекулы. Проще говоря, они могут только украсть, но не подбросить.

Способность обратной транскрипции ДНК – редкое свойство в царстве вирусов. Такой способностью обладает только семейство ретровирусов, наиболее известным представителем которого является вирус иммунодефицита человека. Семейство ретровирусов делится на два подсемейства, которые включают в себя одиннадцать родов или шестьдесят восемь видов. На сегодняшний день известно шестьдесят восемь видов ретровирусов, а общее количество видов вирусов, способных поражать организм человека, превышает триста тысяч. Иначе говоря, опасность для нашего генома представляет примерно 0,0227 % видов вирусов, патогенных[84] для человека. Такая статистика не позволяет обобщать. 0,0227 % – это вам не 99, 0227 %. Так что нельзя говорить о том, что все вирусы способны «встраивать» свои гены в наш геном. Это первое.