Проникновение в генетические структуры, направленное совершенствование биообъектов, затрагивает коренные механизмы формирования важнейших свойств живых организмов - наследственность, изменчивость, энерго- и массообмен, адаптацию и устойчивость, продуктивность и качества. Научно-технический радикализм, отдаленные результаты и последствия которого не совсем ясны, вызывают серьезное беспокойство «Планеты людей». Движение природозащитных организаций в какой-то мере сдерживает национальные и международные исследовательские программы генетически модифицированных растений, животных, микроорганизмов и вирусов. Темпы развития российской биотехнологии, и особенно ее ядра – биоинженерии, и без того осложнены скудным финансированием. Отставание в состязании умов вредит не только самой науке, но и обществу, поскольку снижается экономический эффект от использования результатов и достижений исследований.
Постараемся оценить ситуацию и понять, насколько беспочвенны страхи и опасения сторонников невмешательства в природу клетки? Каковы пределы безопасности вторжения биологов в механизмы управления наследственностью? И существуют ли научные основы безопасного развития биотехнологии и биоинженерии?
В наиболее общем виде категория «безопасность» характеризует устойчивое состояние социума, защищенность сущностных интересов личности, самой жизни человека, общества и государства от внешних и внутренних угроз. Безопасность человека неотделима от его жизнедеятельности и защищенности среды обитания. По характеру и природе угроз безопасность принято подразделять на биологическую, экологическую, экономическую, продовольственную, военную, технологическую и т.д. Мы подробнее поговорим о биологической безопасности.
Проблему биобезопасности мировое сообщество осознало давно. Вероятно, с тех пор, когда людям стало понятна зависимость между природой, производством, продуктами питания, лекарствами, средствами гигиены, содержащими опасные для здоровья естественные и рукотворные соединения. Причем потенциально опасные компоненты воздействовали прямо на человека и опосредованно - через флору и фауну, экосистему, техносферу. Достаточно вспомнить о том, к примеру, что нашествие саранчи лишало человека продовольственных ресурсов, обрекало на голод города и села. А грызуны – мобильный источник природно-очаговых инфекций – становились детонаторами масштабных эпидемий, уносивших жизни десятков и сотен тысяч людей. Не без помощи науки человечество научилось побеждать подобные невзгоды и управлять обстоятельствами.
Научно-технический прогресс, приобретший глобальный характер, усложнил задачи биологической защиты социума.
Манипуляции с растительными и животными клетками и их органеллами, а также с одноклеточными микроорганизмами осуществляют в медицинской, пищевой и других отраслях промышленности, основанных на фундаментальных исследованиях биологии и цитологии клеток и тканей. Для получения клеток с измененной наследственностью применяют спонтанный и направленный мутагенез. Это главная причина генетической гетерогенности клеток одного и того же генотипа, вот почему в клеточных биотехнологиях необходим постоянный мониторинг спектра соматической вариабельности, лабораторный контроль за появлением мутантов с отрицательными и положительными признаками. Чтобы научно-производственный процесс не стал необратимой и неуправляемой разрушительной цепной реакцией…Чтобы новые технологии не нарушали веками испытанный принцип Гиппократа – не навреди ближнему. И дальнему, разумеется, потребителю продукции биотехнологий.
Получение комплексно устойчивых генотипов сельскохозяйственных растений продолжается и вне стен НИИ и лабораторий, на полях, поскольку производство неустойчивых к вредным организмам и абиотическим факторам среды сортов и гибридов сельскохозяйственных растений может привести к большим потерям урожая. Система государственного испытания и регистрации сортов и гибридов при строгом соблюдении утвержденных методов и критериев оценки позволяет ограничить общество от такого рода опасности.
Технология получения продуктов вторичного метаболизма в биореакторах на основе культуры клеток и суспензий дает возможность непрерывно автоматически контролировать и своевременно выявлять различные отклонения от нормы, не допускать возникновения опасных нарушений в биопроцессах.
Таким образом, в растениеводстве в целом складывается предсказуемая ситуация при использовании клеточных биотехнологий в селекции, получении продуктов вторичного метаболизма для фармацевтической и пищевой промышленности. Биотехнологи, работающие с клетками (их суспензиями) и тканями животных, отмечают случаи накопления токсичных веществ при нарушении техники и технологии хранения и использования. Следовательно, животноводство нуждается в более жестком контроле за производством и качеством биотехнологической продукции.
Генетический риск и безопасность в биоинженерии
Встраивание в ДНК реципиентной клетки донорского гена сопряжено с определенными трудностями, главными из которых являются обеспечение точной адресной вставки, а также их нормального функционирования - экспрессии. Эта проблема существует с первых шагов биотехнологии, и ее решение во многих случаях носит в значительной мере случайный характер. Еще более важной является проблема генетического риска, возможного получения мутантов с содержанием токсичных или аллергенных для человека белков или других опасных соединений. Реальный риск, связанный с проявлением чужеродного гена в реципиентной клетке, гипотетически всегда существует. Это прежде всего может быть обусловлено плейотропным эффектом.
По сообщению Газаряна, дестабилизация генома при трансгенозе может происходить не только за счет обогащения генома новыми генами или мутагенного эффекта вставки, а, возможно, в силу индуцирования эндогенных систем рекомбинации и активации «молчащих» генов. Все это дает основание считать теоретически возможным возникновение опасных для здоровья и жизни человека генотипов.
Риск получения мутантов значительно возрастает при использовании искусственных, синтетических генов у трансгенных растений, животных и микроорганизмов с улучшенными или новыми свойствами. Именно эти эпизоды научной практики питают многочисленные сюжеты голливудских сериалов-ужасов. Авторы фильмов-предупреждений вольно или невольно стимулируют своим искусством массовые выступления против использования генетически модифицированных организмов (ГМО) и пищевых продуктов из них. К потенциальным угрозам следует отнести и спонтанный перенос с пыльцой в другие растения генов-модификаторов, взаимодействие которых грозит появлением генотипов с опасными свойствами для человека и окружающей среды.
В то же время многолетняя биоинженерная практика выработала стабильные нормы и принципы биобезопасности. Речь идет о следующих основных явлениях и закономерностях:
- использование природных генов, которые на протяжении всей эволюции участвовали и участвуют в рекомбиногенезе, подвергаются отбору и элиминации, вследствие чего выработались механизмы на всех уровнях организации биологических объектов, обеспечивающие устойчивый характер репарации нарушенных процессов биосинтеза белков;
- разработка и постоянное применение эффективных методов мониторинга за качеством получаемых трансгенных организмов, и прежде всего за составом и свойствами белковых компонентов вновь созданных генотипов, что позволяет на этапе создания ГМО выявлять опасные для человека и окружающей среды генотипы и не допускать их применения в производстве и продовольственном обороте;
- отбор известных, проверенных природных генов и их регуляторных генетических структур и создание на их основе векторов, обеспечивающих получение трансгенов с заданными свойствами.
Несомненно, генно-инженерные исследования и работы по трансгенозу должны находиться под строжайшим контролем ученых и государства. По мнению большинства генных инженеров, методическая оснащенность мониторинга за качеством ГМО нуждается в совершенствовании. Необходимы новые методики углубленного и своевременного выявления токсичных и аллергенных веществ у трансгенных объектов, охватывающие соответствующие группы и классы соединений. Мониторинг за использованием ГМО следует продолжать и после их регистрации. Важным этапом оценки биобезопасности ГМО и полученных из них продуктов является санитарно-гигиеническая экспертиза, которую проводят в Институте питания РАМН по химическому составу исходных и трансгенных растений; биологической ценности и усвояемости приготовленных из ГМО продуктов; выявлению токсичных, канцерогенных, мутагенных и аллергенных веществ в продуктах, полученных на основе использования ГМО; оценке влияния ГМО на репродуктивные функции животных и человека.
В то время как в ряде стран ЕЭС сложилось отрицательное общественное мнение по поводу биотехнологии (к созданию и использованию ГМО), в США, Великобритании, Франции, странах Восточной Европы приняты правительственные решения в поддержку биотехнологии и биоинженерии, разрешающие использование генно-модифицированных сортов и гибридов сельскохозяйственных культур. Многозначность подходов в оценке научных достижений и запретов предельно широка - от собственно правовых, санитарно-гигиенических до религиозно-этических.
Среди противников биоинженерных модификаций большинство политиков, предпринимателей, журналистов, как правило, не обремененных научно обоснованными аргументами, исключающими создание и использование ГМО и полученных из них продуктов. Факты якобы нанесения ущерба здоровью людей при использовании генно-модифицированной пищи на поверку не имели никакого отношения к трансгенным организмам. Научно обоснованный прогноз событий вокруг проблемы трансгенных организмов свидетельствует о том, что общественная волна протеста в мире, в том числе и в России, в скором времени достигнет своего апогея и при строгом соблюдении всех требований законов и углубленном научном мониторинге биоинженерного процесса начнет постепенно затухать.
Страны, которые искусственно задерживают развитие биотехнологии и биоинженерии и использование их достижений в производстве, понесут значительный экономический урон. Поскольку объем биотехнологической и генно-инженерной продукции на мировом рынке будет постоянно расти, то аутсайдеры будут вынуждены тратить значительную часть своих валютных средств на покупку этих товаров.
Генно-инженерные инфраструктуры России
Россия заметно отстала в развитии биотехнологии и биоинженерии. В нашей стране до сих пор не зарегистрировано ни одного отечественного генно-модифицированного сорта или гибрида какой-либо сельскохозяйственной культуры. В то время как в США осуществляется устойчивая финансовая поддержка био- и генно-инженерных работ. Америка приняла законы, постановления конгресса и президента, разрешающие использование ГМО в производстве.
Главное направление в биоинженерии наших американских коллег – создание генетически модифицированных сортов и гибридов сои, кукурузы, хлопчатника, сахарной свеклы, картофеля, томатов, рапса и других культур, устойчивых к тотальному гербициду – раундапу (глифосату), грибковым болезням и насекомым. Интенсивно ведутся исследования по созданию сортов пшеницы и других культур, устойчивых к грибным и вирусным заболеваниям. За счет трансгенных форм фермеры США и производители получают существенную прибавку к прибыли, экономя на гербицидах, пестицидах и уходе за посевами.
Научно-технический потенциал Российской Федерации позволяет ликвидировать отставание в биотехнологиях. И первым шагом к этому, при нарастающем финансировании отрасли, стала бы разработка «Концепции развития биотехнологии в России». В программном документе следует акцентировать внимание на важнейших задачах. А именно:
- создание и реализация утвержденной федеральным законом научной программы по биотехнологии, биоинженерии и биобезопасности;
- признание важнейшим приоритетом XXI века ядерной биологии, стратегической части биотехнологии;
- приоритетное финансовое обеспечение развития биотехнологии, биоинженерии и биобезопасности;
- восстановление деятельности ранее созданных в стране биотехнологических центров;
- оснащение биоинженерных научных учреждений и лабораторий современным научным оборудованием;
- привлечение для выполнения федеральной программы по биотехнологии, биоинженерии и биобезопасности молодых талантливых исследователей, создание им оптимальных производственных, жилищных и финансовых условий;
- обеспечение постоянного объективного информирования населения о содержании и результатах исследований по биотехнологии, биоинженерии и биобезопасности;
- совершенствование законодательной и другой нормативно-правовой базы по биотехнологии, биоинженерии и биобезопасности;
- создание специального Федерального совета по биотехнологии, биоинженерии и биобезопасности.
Наиболее острой для России остается проблема вывода из глубокого экономического кризиса продовольственного цеха страны - сельского хозяйства, без чего практическое применение достижений биотехнологии невозможно. Вопросы биобезопасности могут и должны быть обеспечены на основе углубленных научных исследований и строжайшего выполнения законов, правительственных постановлений, а равно и ответственности ученых, специалистов, занятых в биотехнологии и биоинженерии.
Виктор Шевелуха, академик Российской академии сельскохозяйственных наук