Для того чтобы воспользоваться результатами картирования генов применительно к генной инженерии, необходимо найти способ включения новых генов в структуру клетки с нарушенными функциями. Удачные "пересадки генов" уже были осуществлены в первых экспериментах по гибридизации в начале 60-х годов, когда соединялись две разнородные клетки, и в более тонких экспериментах Поля Берга по генной инженерии с использованием рестрикционных ферментов и плазмид. Описан даже один случай пересадки генов у людей.

В 1970 г. внимание Стэнфилда Роджерса, врача-генетика из Ок-Риджской национальной лаборатории (штат Теннесси), привлек отчет о редком случае болезни, называемой аргининемия, у двух девочек, семи и двух лет. Аргининемия — наследуемая неспособность синтезировать фермент аргиназу из-за дефекта в ДНК. Без аргиназы организм не в состоянии расщеплять аминокислоты, накапливающиеся в процессе нормального обмена веществ. Болезнь прогрессирует медленно, по мере накопления продуктов обмена. Ома проявляется в виде нарастающих повреждений почек, мозга и других тканей.

Роджерс, много лет работавший с вирусами, знал, что если бы удалось найти подходящий вирус, который, будучи безопасным для человека, мог бы заставить клетки производить аргиназу, то инъекция такого вируса могла бы в свою очередь заставить клетки организма обеих девочек вырабатывать собственную аргиназу. Более того, Роджерсу был известен такой вирус. Вирус, носящий название вируса папилломы Шоупа (по имени Ричарда Шоупа из Рокфеллеровского института в Нью-Йорке, который открыл этот вирус в 30-х годах), представляет собой набор генов в плотной защитной оболочке из белка, по величине в тысячу раз меньше клетки человека. В начале 60-х годов Роджерс обнаружил, что примерно у половины исследователей, работавших с вирусом Шоупа, отмечался повышенный уровень аргиназы — видимо, из-за случайного попадания вируса в клетки.

Благодаря стараниям Рождерса больным девочкам был привит вирус Шоупа, и у них постоянно брали кровь на анализ, чтобы отыскать следы аргиназы. На протяжении нескольких месяцев картина не менялась. Однако медленное накопление ядовитых аминокислот продолжалось, вследствие чего клетки продолжали погибать. Но вот после месяцев ожидания у обеих девочек стала вырабатываться аргиназа. К сожалению, лечение вирусом Шоупа оказалось недолговечным. И все-таки, хотя вред, нанесенный организму больных девочек накоплением шлаков, оказался слишком велик, чтобы его можно было нейтрализовать введением чужеродных генов, возможность такого лечения подтвердилась.

С тех пор люди больше не подвергались лечению с помощью "пересадки генов", однако многие ученые, помимо Роджерса, добились существенных успехов в отработке методики, которая со временем позволит производить подобные операции. Трое исследователей из Национального института здравоохранения в Бетесде (штат Мэриленд) — Карл Мерилл, Марк Грир и Джон Петриччоне — проводили опыты с вирусами, намереваясь переносить ДНК в клетки, содержащиеся в искусственной среде и взятые у лиц, страдающих галактоземией. Это заболевание представляет собой наследственную неспособность синтезировать галактозу — фермент, необходимый для расщепления сахара, находящегося в молоке и маточных продуктах. В прошлом больные галактоземией вынуждены были ограничивать себя в потреблении молока и молочных продуктов, однако это не спасало их от заболевания печени и катаракты в результате накопления галактозы в тканях.

Вирусы выполняли роль миниатюрных шприцев, с помощью которых гены, взятые у способных использовать галактозу бактерий, вводились в культуру клеток больных галактоземией. Как оказалось, при добавлении галактозы в питательную среду клетки не только не погибали от накопления галактозы, но и процветали и даже сумели передать своему потомству способность синтезировать галактозу. Это был, по словам исследователей, "первый шаг к излечению болезней, вызванных генетическими ошибками". Подобные опыты проводятся и другими учеными, и может статься, что пересадка генов со временем окажется эффективным средством борьбы более чем с 2000 наследственных болезней, от которых страдает человечество.

Как только методика пересадки генов будет полностью отработана, ее можно будет использовать для борьбы со многими возрастными изменениями в функционировании отдельных клеток. И если существуют "гены смерти", которые управляют процессами дегенерации клеток, можно будет вводить в организм новые гены — синтетические или взятые у молодых организмов (людей, животных, бактерий), которые "выключат" гены смерти. Если же старение — результат нарушения работы отдельных генов (а не активная деятельность "генов смерти"), то с помощью пересадки генов можно будет заменить или исправить эти плохо работающие гены. Возможно, пользуясь пересадкой генов, ученые смогут даже ввести развивающемуся в утробе матери плоду новую генетическую информацию, которая истребит "гены смерти" еще до рождения ребенка или предотвратит разрушение генов с возрастом.

Что и говорить, перспективы захватывающие, но следует помнить предостережение Р. Родни Хауэлла, генетика из Техасского университета: "Прогресс в лечении наследственных заболеваний будет продолжаться, но только постепенно. Каждая болезнь, безусловно, потребует отдельного решения задачи. Мне кажется маловероятной возможность одновременного революционного "прорыва" на всех направлениях".

Если можно будет пересаживать гены человеку, то не исключена возможность введения и искусственных генов для лечения наследственных болезней и предупреждения старения. Искусственные, синтетические гены, некогда существовавшие только в воображении писателей-фантастов, уже созданы. Первый такой ген создал Хар Гобинд Корана, американский генетик родом из Индии, работавший в Университете штата Висконсин и в Массачусетском технологическом институте. За свое открытие 46-летний Корана в 1968 г. разделил Нобелевскую премию с Маршаллом У. Ниренбергом (Национальный институт кардиологии в Бетесде, штат Мэриленд). Открытие, которое дало ясную картину процесса синтеза белка в клетке и привело Корану к синтезу гена, принадлежит Ниренбергу и было сделано им в 1961 г.

Ниренберг пытался расшифровать код в молекуле РНК, который заставляет каждую аминокислоту занять предназначенное ей место в молекуле белка. Начал он с простой РНК, оставив напоследок сложные природные РНК, и разгадывал код примерно так же, как это делает специалист по криптографии: сначала находит знак, заменяющий букву "е" (чаще всего встречающуюся в английских текстах), а уже затем приступает к расшифровке кода в целом. Такой подход оправдал себя, и простая РНК дала Ниренбергу ключ к одной части кода: он узнал, каким именно образом РНК определяет нужные аминокислоты при синтезе белка. Это открытие принесло Ниренбергу, которому в ту пору было всего 37 лет, всемирную славу. Его пригласили выступить перед представительным собранием ученых в Московском государственном университете им. М. В. Ломоносова[11], где, по словам одного из участников, это открытие заслужило признание "поистине сенсационного: была расшифрована первая буква генетического алфавита и тем самым было положено начало расшифровке кода".

В 1964 г. Корана, опираясь на открытие Ниренберга, задался целью создать искусственную РНК. Он собирал ее из имеющихся в продаже химических веществ и долгие месяцы кропотливо сплетал цепи синтетической молекулы РНК, звено за звеном, пока не добился успеха.

Создание Кораной синтетической РНК в сочетании с расшифровкой генетического кода, начатой Ниренбергом, позволило генетике шагнуть далеко вперед. Знание принципа, по которому РНК управляет аминокислотами при синтезе белков, помогло ученым понять, как протекает процесс обмена веществ в норме и как он нарушается. Зная функции РНК, они глубже постигли, каким образом генетическая информация, заключенная в клетке, проявляет себя в жизненно важных химических процессах.