Как микробы управляют нами

Силвер, Чан и Коллинз занимаются синтетической биологией – молодой отраслью науки, в которой инженерное мышление орудует в мире клеток и тканей. Жаргон у них практичен и бесстрастен: гены для них – «части» или «кирпичики», из которых можно собрать «модули» и «цепи». Зато сами они так и пышут творческой энергией. Популяризатор науки Адам Резерфорд как-то сравнил их с диджеями хип-хопа 1970-х годов – те положили начало новому музыкальному направлению, составляя новые крутые комбинации из уже существующих семплов и битов[395]. Вот и специалисты по синтетической биологии создают ремиксы из генов, чтобы дать начало новому поколению пробиотиков.

«С бактериями в этом плане проще – тут можно разв№ернуться», – говорит специалист по клетчатке Джастин Зонненберг. Бактерия, встречающаяся в естественной среде, может прекрасно справляться с расщеплением клетчатки, переговорами с иммунной системой или созданием нейромедиаторов, но со всем сразу – вряд ли. Хотите новое качество – придется искать новых бактерий. Или просто загрузить нужные цепи в один-единственный синтетический микроорганизм. «Планируется создать список частей, которые можно будет добавлять и сразу с ними работать, ожидая предсказуемых результатов», – делится планами Зонненберг.

Специалисты по синтетической биологии занимаются не только охотой на патогенов. Они также могут настроить созданных микробов так, чтобы те уничтожали раковые клетки или делали токсины полезными. Некоторые из них пытаются дать новый толчок природной способности нашего микробиома создавать антибиотики для контроля над другими микробами, или иммунные молекулы для избавления от хронического воспаления, или нейромедиаторы для влияния на наше настроение, или сигнальные молекулы, отвечающие за аппетит. Если вам кажется, что это вмешательство в природу, вспомните, что мы и так все это делаем, только более топорно – принимаем аспирин, флуоксетин и другие лекарства. В результате наш организм заполняется препаратами, попадающими туда в фиксированных дозах. А вот специалисты по синтетической биологии могут запрограммировать бактерию так, чтобы она вырабатывала тот же препарат там, где нужно, и ровно столько, сколько требуется. Эти микробы лечат с точностью до миллиметра и миллилитра[396].

Теоретически, во всяком случае. «Сделать так, чтобы цепь работала на доске у вас в офисе, проще простого, – объясняет Коллинз. – Но биология – штука запутанная. Создать нового микроба не так просто, как порой кажется. Задача в том, чтобы заставить цепь работать именно так, как она должна работать в тяжелых условиях организма хозяина». Для переключения гена, например, требуется энергия – возможно, синтетическая бактерия, загруженная сложными цепями, не сможет выжить посреди местных микробов с более стройными и гибкими геномами.

Один из способов добавить искусственным бактериям конкурентоспособности – его, кстати, предпочитает Зонненберг – это внедрение синтетических цепей генов в типичного жителя кишечника, например B-theta, вместо более знакомой нам кишечной палочки. Управлять кишечной палочкой проще, но с заселением кишечника она, увы, не справляется[397]. А вот B-theta прекрасно приспособлена к кишечной среде и живет там в больших количествах[398]. Что еще пожелать от будущего лесничего человеческой экосистемы? Джим Коллинз более осмотрителен. Мы еще очень многого не знаем об устройстве микробиома, так что его настораживает перспектива создания микробов, которые вполне могут сделать наш кишечник своим постоянным местом жительства. Поэтому он встраивает в свои создания переключатели, благодаря которым микробы самоуничтожаются, если что-то идет не так, а также когда они покидают организм хозяина. (Таких бактерий важно изолировать, ведь при каждом нажатии кнопки смыва в туалете они могут попасть в среду.) Силвер тоже трудится над мерами безопасности. Она вносит изменения в ДНК своих синтетических микробов, пытаясь выстроить биологическую систему защиты, не позволяющую им обмениваться генами с дикими сородичами, как принято у бактерий. Еще она планирует создать синтетические сообщества бактерий – группы, скажем, из пяти видов, полагающихся друг на друга: если представители одного вида погибнут, все остальные последуют их примеру.