Свинья без сахара

Это событие взорвало бы общество, если бы диванные эксперты по вопросам биологии не были заняты коронавирусом и вакцинами. Управление по контролю продуктов и лекарств США (FDA) одобрило свиней с измененным геномом для употребления в пищу, а в перспективе — для производства биомедицинской продукции. Свиньям не вставили ген апельсина, или рыбы, или еще чего-нибудь неприемлемого. Наоборот, в их тканях отсутствует компонент, вызывающий аллергию.

Иллюстрация Сергея Тюнина

Путь от овцы до свиньи

Свиньи созданы в компании «Revivicor Inc.» из штата Виргиния. Это дочерняя компания «United Therapeutics», которая, среди прочего, занимается искусственными органами и регенеративной медициной, в том числе пересадкой органов от животных. Кроме того, «Revivicor» — спин-офф (выделенная организация) шотландской биотехнологической компании «PPL Therapeutics».

А PPL навсегда останется в истории биологии. Овечка Долли, первое в мире млекопитающее, клонированное из неполовой (соматической) клетки взрослого животного, появилась на свет 24 года назад благодаря Киту Кэмпбеллу, Иэну Уилмуту и другим сотрудникам Рослинского института, а также «PPL Therapeutics». Компания наряду с британским Министерством сельского хозяйства финансировала работы. Рон Джеймс, управляющий директор «PPL Therapeutics» так рассказывал о Долли: «Она примадонна — знает, что знаменита, и позирует перед камерами. Она начинает сердито блеять, когда вы поворачиваетесь к ней спиной, чтобы посмотреть на других животных».

Не все помнят, что PPL занималась производством лекарственных рекомбинантных белков — в частности, трансгенные овцы должны были давать молоко, содержащее белок AAT (альфа-1-антитрипсин) для лечения муковисцидоза и других состояний, связанных с разрушением соединительной ткани. Для клонирования взяли клетку эпителия молочной железы овцы, потому что в компании исследовали способы повысить экспрессию белков в молоке, — именно эти клетки оказались под рукой в нужный момент. За Долли и другими овечками в 1998 году последовала клонированная корова, затем клонированные поросята (кстати, генно-модифицированные).

Ткани свиней, созданных в компании «Revivicor», не содержат углевода альфа-гал, с которым связаны аллергические реакции на мясо. Бывает и такая аллергия, и с ней отдельная непростая история.

Клещ — переносчик вегетарианства

Начиная с 2008 года в научной литературе появляются публикации о необычном явлении. После того как человек съел говядину, баранину или свинину, у него развивается анафилактическая реакция — крапивница, отеки, бронхоспазм. Необычным было то, что симптомы появлялись не сразу, а через три–шесть часов. Поэтому причинно-следственную связь установили с трудом: если вы начнете задыхаться ночью, то вряд ли подумаете, что это из-за гамбургера, который съели на ужин. Аллергия на пчелиный укус, на лекарство, на кошек — это понятно, но на красное мясо? Да еще спустя часы, когда во всех медицинских справочниках пишут, что анафилаксия — реакция немедленного типа.

Оказалось, что в крови таких пациентов присутствуют антитела IgE (иммуноглобулины Е; класс антител, которые участвуют в аллергических реакциях и ответе на паразитарные инфекции) к углеводу — дисахариду из двух молекул галактозы, соединенных определенным образом. Этот дисахарид называется галактоза-альфа-1,3-галактоза, он же альфа-гал, или антиген Галили, в честь одного из первооткрывателей.

Альфа-гал присутствует в мембранах клеток большинства млекопитающих. Только у обезьян Старого Света и у людей его нет, то есть этот углевод для нас чужой. Иммунная реакция на него вносит вклад в отторжение органов и тканей, пересаженных от животных. Однако употребление пищевых продуктов, содержащих альфа-гал, не вызывает проблем у подавляющего большинства людей. Что же пошло не так у людей с аллергией?

Американские исследователи обратили внимание, что случаи синдрома альфа-гал чаще встречаются в юго-восточных районах США. Стали искать фактор среды и нашли. По удивительной случайности, один из ведущих исследователей, Томас Платс-Милс из университета штата Виргиния, после лесной прогулки нашел на себе клещей, и у него поднялся уровень тех самых антител IgE к альфа-гал, которые они изучали. Исследователи начали опрашивать пациентов, не кусали ли их клещи незадолго до появления аллергии, — и 90% ответили утвердительно!

Причиной аллергии у американцев оказались укусы Ambylomma americanum — клеща, который по-английски называется Lone Star, «одинокая звезда», из-за яркого белого пятнышка на туловище.

В слюне клеща, который ранее сосал кровь другого млекопитающего, содержится альфа-гал, и, когда он попадает в кровь человека, может произойти сенсибилизация: иммунная система запоминает этот углевод как чужеродный и с этого момента будет на него реагировать. Опасны не только «одинокие звезды», но и другие виды клещей, и болеют не только американцы. Синдром альфа-гал зарегистрирован в 17 странах на всех континентах, причем наиболее распространен в Австралии. Австралия, как обычно, страдает из-за конфликтов между видами-вселенцами и видами аборигенными. Попытка восстановить экологическое равновесие дала неожиданный побочный эффект. Завезенные в Австралию лисы уничтожали бандикутов, но когда сократили численность лис — расплодились бандикуты, а на них, как выяснилось, живут клещи…

Научные журналисты уже не раз шутили, что эти клещи — проект тайной могущественной организации веганов. Чем больше укусов, тем меньше в супермаркетах красного мяса, вредного для здоровья и глобального климата! Хотя, скорее, это проект производителей птичьего мяса: оно не содержит альфа-гал, так что курица, утка и индейка аллергикам не запрещены. (Как и мясо обезьян, но это плохая идея не только потому, что приматы слишком разумны для употребления в пищу: у них могут быть опасные для человека вирусы.) Справедливости ради: не все случаи аллергии на мясо связаны с клещами. Например, она встречается на Гавайях, где клещи не водятся.

Да, так почему аллергия на красное мясо развивается спустя часы? Видимо, из-за того, что аллергенный сахар «спрятан» в липидах (жирах) и медленно поступает в кровоток.

Клещ «одинокая звезда» — переносчик аллергии на мясо Фото: James Gathany | CDC | Michael L. Levin

Не только мясо

То, что люди с синдромом альфа-гал вынуждены заказывать в «Макдоналдсе» куриные крылышки вместо гамбургеров, печально, но не трагично. Хуже другое: этим людям нельзя назначать лекарства на основе белков, созданные биотехнологическими методами. Такие лекарства производятся в культурах клеток. И когда мы говорим «белок» — подразумеваем «гликопротеин»: ферментативная система клетки млекопитающего навешивает на белок углеводные цепочки, и среди этих углеводов есть тот самый аллерген. Кстати, Платс-Милс с коллегами изначально исследовали не аллергию на мясо, а аллергию на противораковый препарат Эрбитукс (цетуксимаб) — моноклональное антитело против рецептора фактора роста; то, что за аллергией на мясо стоит аналогичный механизм, выяснилось в процессе. Эта ситуация уже совершенно не смешная: человеку со смертельным заболеванием назначают лекарство, а оно вызывает аллергию. О ксенотрансплантации — пересадке хотя бы лоскута кожи от животного — лучше и не думать.

И здесь мы возвращаемся к свиньям от компании «Revivicor». Органы и ткани этих свиней, которым дали название GalSafe, не содержат альфа-гал. У них поврежден ген фермента GGTA1, который производит этот углевод. Кстати, тот же ген потеряли люди и обезьяны, лишенные альфа-гал, так что свиньи GalSafe биохимически немного ближе к нам, чем их обыкновенные сородичи.

Эти свиньи — не только безопасная для аллергика отбивная, но еще и потенциальный источник лекарств и органов для пересадки. Они могут служить источником материалов для медицинских продуктов, свободных от альфа-гал, например гепарина — препарата, который препятствует свертыванию крови. Человеку с аллергией такие продукты могут спасти жизнь.

Ткани и органы свиней GalSafe, возможно, решат проблему иммунного отторжения при трансплантации пациентам с альфа-гал-синдромом. Американская компания «XenoTherapeutics» уже начала клинические исследования кожных трансплантатов от модифицированных свиней: их пересаживают пациентам с ожогами и аллергией на альфа-гал. Пока в исследованиях участвуют три человека, планируется привлечь еще троих. Возможно, такие трансплантаты будут лучше приживаться и у людей без аллергии?

Процедурные вопросы

В новостях пишут, что «FDA одобрило генно-модифицированных свиней». Однако в документе FDA используется другой термин — «преднамеренное изменение генома» (intentional genomic alteration, IGA). Определение ему дается такое: «изменения, сделанные с использованием современных молекулярных технологий, которые могут включать случайные или целевые изменения последовательности ДНК, в том числе вставки, замены или делеции нуклеотидов, или другие технологии, которые вносят определенные изменения в геном животного».

Необходимость в новом термине возникла, очевидно, с появлением новых технологий, таких как редактирование геномов с помощью CRISPR. Законодатели разных стран начали обсуждать, подпадают ли животные и растения с отредактированными геномами под те же ограничения, что и ГМО. Большинство ГМ организмов содержат гены, отсутствующие у прародителя, а при генном редактировании с помощью CRISPR некий существующий ген выводится из строя или редактируется один нуклеотид. (Технически с помощью CRISPR можно и вставить новый ген в геном, однако эту группу методов редактирования регуляторы рассматривают отдельно.) Но кроме того, существует опасность нецелевого редактирования, когда «генетические ножницы» по ошибке повреждают другой сходный участок генома и это влияет на признаки организма.

Так или иначе под определение «преднамеренного изменения генома» подпадает любой из существующих методов, а также те, что еще не изобретены. При этом новый термин не несет такой негативной нагрузки, как ГМО. Пока не несет: со временем противники современных биотехнологий выучат аббревиатуры IGA/ПИГ и перепечатают свои буклеты.

FDA заключило, что употребление в пищу мяса свиней GalSafe безопасно для животных и людей. Речь идет о населении в целом. Поскольку заявка компании не включала данные об устранении или предотвращении пищевой аллергии, FDA не оценивало отдельно безопасность для людей с аллергией на альфа-гал. Но коль скоро идут клинические испытания с пересадкой кожных лоскутов, можно с уверенностью предположить, что мясо GalSafe безопасно и для них.

Никаких разрешений на медицинские продукты пока не выдано, подчеркивается в пресс-релизе FDA. Продукты должны пройти испытания, разработчики подадут заявку, которая будет рассмотрена в соответствии с правилами, только тогда гипоаллергенный гепарин и кожные лоскуты для трансплантации поступят в клинику.

Также FDA проанализировало возможное влияние, которое свиньи GalSafe окажут на экологическую обстановку, и постановило, что оно не больше, чем у обычных свиней. При этом условия, в которых будут содержаться модифицированные свиньи GalSafe, контролируются гораздо строже, чем в обычных свиноводческих хозяйствах. Не ожидается проблем ни для окружающей среды, ни для самих свиней, кроме тех, что уже известны. Животное может быть продуктом высоких биотехнологий, но свиной навоз остается свиным навозом.

Отдельно FDA оценило, насколько опасны новые свиньи с точки зрения воздействия на микрофлору, например, не будут ли они способствовать появлению устойчивых к антибиотикам бактерий. Этот риск также сочли низким.

Таким образом, компании «Revivicor» разрешено продавать свинину GalSafe. Компания сообщает, что мясо можно будет получить по почте, в магазинах оно не появится. Если человек с аллергией захочет отметить день рождения свиной вырезкой, теперь у него будет такая возможность.

Пятое животное

До настоящего времени FDA одобрило для пищевого и биомедицинского использования пять животных с изменениями в геноме; свинья GalSafe — пятое, и первое среди съедобных наземных.

Теоретически в США разрешен лосось AquAdvan-tage производства компании «AquaBounty». Это атлантический лосось Salmo salar, в геноме которого содержится ген гормона роста лосося чавычи, а синтез его управляется промотором «белка-антифриза» из генома американской бельдюги. Этот белок помогает рыбе выживать при низких температурах, и промотор («включатель») его гена активен постоянно. Поэтому генно-модифицированный лосось, в отличие от обычного, растет круглый год, а не только весной и летом, и достигает размеров, превосходящих самые смелые рыбацкие рассказы.

Компания «AquaBounty» выращивает своих лососей на предприятии в штате Индиана. К проблеме биобезопасности подходят серьезно. Растят на продажу только стерильных триплоидных самок: икру обрабатывают при повышенном давлении и температуре, чтобы сделать икринки триплоидными, то есть содержащими три набора хромосом, а не два. Такие рыбы стерильны, и, даже если они вдруг вырвутся на волю, у них не может появиться потомства от обыкновенных лососей. Самцов используют для получения икры и держат исключительно в наземных пресных водоемах, откуда они не попадут в океан.

Так почему «теоретически»? Потому что продуктов из лосося AquAdvantage в настоящий момент нет на американском рынке. В Канаде он тоже одобрен регуляторами и довольно активно продается, а вот в США — нет. Он получил разрешение FDA в ноябре 2015 года, и на это ушли десятилетия, однако через два месяца конгресс запретил его ввоз из Канады до тех пор, пока не будет принято решение по маркировке ГМ-продуктов. Лишь в марте 2020 года компании разрешили выращивать лосося в Индиане и продавать… но в ноябре 2020 года по решению федерального суда разрешение признали незаконным и нарушающим собственные процедуры FDA: недостаточно хорошо просчитаны риски для окружающей среды.

У «AquaBounty» есть еще быстрорастущие форель и тилапия, но продвигать их в США она даже не пытается. Два года назад были сообщения, что тилапию рассматривают в Аргентине, и, поскольку она создана с использованием технологий редактирования генома, рассмотрение может пойти быстрее, чем для ГМО. Пока новостей оттуда нет.

Остальные IGA-животные одобрены для биомедицинских применений: козы, производящие молоко с белком-антикоагулянтом (2009), куры, яйца которых содержат фермент для лечения редкого заболевания (2015), и кролики — производители фактора свертывания крови VII, опять-таки в молоке (2019).

В этот список не входят декоративные и лабораторные линии животных. Лабораторных, конечно, много. А в 2003 году FDA одобрило генно-модифицированных рыбок данио-рерио, экспрессирующих флуоресцентные белки, — знаменитый бренд GloFish. Данио практически несъедобны и не могут выжить на территории США за пределами аквариума, но это решение все равно вызвало большую тревогу как нежелательный прецедент. Уже сейчас под брендом GloFish создаются другие виды светящихся рыбок. А что, если появится флуоресцентный карась или карп?

Лосось с сахаром

Компания, которая продает ГМ-лосося, хорошо понимает психологию потребителя: на сайте много рецептов рыбных блюд. Они вполне подойдут и для простого российского лосося, выращенного в пруду.

Разогрейте духовку до 200 градусов. Выстелите форму для запекания или противень пергаментной бумагой. В небольшой миске смешайте коричневый сахар, оливковое масло, сок лайма и чеснок. Положите лосося на противень. Приправьте солью и перцем. Распределите смесь по поверхности филе и оставьте на 10 минут. Жарьте в течение 12–15 минут или до готовности (филе должно легко разламываться вилкой). При желании в конце приготовления поджарьте на сильном огне 1–2 минуты, чтобы коричневый сахар карамелизовался.

Пока лосось жарится, взбейте венчиком кленовый сироп, горчицу, оливковое масло и чесночный порошок. Подавайте с зеленью и кленово-горчичным соусом.

На 128 г (4,5 унции) филе — 2 столовые ложки коричневого сахара, 2 1/2 столовой ложки оливкового масла, 1 столовая ложка сока лайма, 1 чайная ложка нарезанного чеснока, 1/2 чайной ложки соли, 1/4 чайной ложки черного перца, 2 столовые ложки кленового сиропа, 2 столовые ложки дижонской горчицы, 1/4 чайной ложки чесночного порошка; петрушка или кинза.