Итак, мы закончили предыдущий разговор на том, где взять нанороботов для работы в клетках… Очевидно, есть как минимум две возможности.

Первая — создать, как предлагал Фейнман, рукотворных, назовем их «железными», нанороботов.

Второй путь такой: раз природные наноавтоматы (ПНА) существуют, то попытаться «приручить» их, как приручают, используют и выводят новые породы лошадей, коров, почтовых голубей, собак, соколов для охоты и пеликанов для ловли рыбы.

 

Куда пропали нанороботы

Попытки идти первым путем — разработать элементы «железных» нанороботов — начались десять—пятнадцать лет назад. Поначалу было немало информации о исследовательских программах разных стран по созданию наномоторов, нанодвигателей, сенсоров и других элементов наноробототехники. Художественное воображение уже рисовало нанороботов в виде сверкающих батискафов или космических аппаратов, орудующих своими манипуляторами внутри человеческого тела, и не было сомнений, что это направление будет интенсивно развиваться…

Рис. 3. Одна из очень художественных фантазий на тему «железных» нанороботов. [Источник: http://fotohomka.ru]

Однако через некоторое время публикации об исследованиях в области нанотехники исчезли, как будто во всем мире внезапно к ним потеряли интерес. Но именно такая повсеместная внезапность вселяет уверенность в том, что работы в этом направлении продолжаются на весьма серьезном уровне.

— Я не совсем поняла… Почему это вселяет уверенность? И когда же будут созданы такие нанороботы?

— Все достаточно просто. Любая новая техническая идея не проходит мимо внимания военных. Если она их заинтересует, то происходят две вещи — на ее разработку выделяются государственные средства и она засекречивается. Информация о работах в этой области исчезла из открытых источников настолько быстро, что нет сомнений — в этом направлении ведутся серьёзные научно-исследовательские работы. Разумеется, секретные.

Нравится нам это или нет, но военные интересы всегда были важнейшим двигателем научно-технического прогресса. Только государство способно тратить значительные средства на технологии, первоначальное развитие которых не под силу частному бизнесу. Так что результаты будут, а вот о сроках появления «железного» нанотеха поговорим немного позже…

 

«Живой» нанотех

Возможно, кто-то будет удивлен, но второй вариант — использование «живых», природных нанороботов, — уже давно и успешно применяется в биологии. «Прирученные» природные наноавтоматы еще в 70—80-е годы прошлого века (когда никто и не подозревал, что это нанороботы) стали важными инструментами генетических исследований и фундаментом двух направлений современной биологии — генной (генетической) инженерии и терапии.

Напомним: ДНК — сверхдлинная спиралевидная информационная молекула, содержащая гены . Находится в каждой клетке тела в виде нескольких десятков хромосом.

Гены — отдельные участки молекулы ДНК, содержащие коды для наносинтеза рибосомами различных белков.

Генная инженерия — введение новых генов в ДНК бактерий, растений или животных с целью придания им новых (полезных) свойств.

Генетической терапия направлена прежде всего на лечение генетических заболеваний путем исправления дефектов ДНК, а также придания клеткам организма новых свойств в терапевтических целях.

Инструментами для манипуляций с молекулами ДНК стали некоторые природные наноавтоматы (рестриктазы, полимеразы, лигазы), которые по традиции тогда (да еще и сегодня) относили к «веществам», ферментам. Однако в реальности они выполняют именно нанотехнологические функции. Например, рестриктазы способны передвигаться вдоль молекулы ДНК и разрезать ее в определенных местах. Управление такими «программируемыми ножницами» позволило вместе с другими клеточными нанороботами делать удивительные вещи — вырезать в неизмеримо крошечных клеточных ДНК отдельные гены или вставлять новые. Все эти манипуляции можно было производить на отдельных клетках (например, зародышевых), или одноклеточных организмах. Так появились (весьма непростые в реализации) технологии для работы со святая святых жизни: с генетической информацией. Это положило начало генной инженерии и терапии.

 

Генная инженерия

Одна из первых попыток применения на практике сложных и трудоемких методов генной инженерии была, однако, весьма впечатляющей. В 1978 году исследователи из компании Genentech смогли внедрить новый ген в бактерию кишечной палочки, благодаря чему она получила способность вырабатывать лекарство от диабета — инсулин. Это стало огромным научным прорывом и огромным медицинским, гуманитарным достижением. Искусственный инсулин, поступивший в 1982 году на американский рынок, а с 1984 года производимый также и в СССР, спас жизни уже многим десяткам и сотням миллионов людей. Так вошла в нашу жизнь генная инженерия — изменение генетического кода одноклеточных организмов или зародышевых клеток многоклеточных организмов.

С помощью генной инженерии создаются и «знаменитые» ГМО: генетически модифицированные организмы, растения и животные с внедренными генами, повышающими урожайность, устойчивость к вредителям, сроки сохранения и т. д. Существующее предубеждение по отношению к ГМО не помешало, однако, с их помощью спасти от голода огромные массы людей.

 

Генетическая терапия

Генетическая терапия, возникшая на стыке генной инженерии и медицины, ставит своей целью не только устранение наследственно-генетических заболеваний (аномалий). Обсуждается, например, возможность облегчать ишемию (недостаток в тканях питательных веществ и кислорода из-за сужения кровеносных сосудов), генетически стимулируя образование новых сосудов. По сути здесь речь идет об управлении органами тела через воздействие на геном. Вряд ли стоит доказывать, насколько полезны и востребованы были бы такие методы. Однако пока успехи генной терапии весьма ограниченные. Это связано с двумя проблемами — этической и технологической.

Этика. Человек — не помидор, в случае неудачного эксперимента его невозможно просто отложить в сторону. Поэтому законодательством многих стран генетические манипуляции с человеком запрещены. Это серьезная проблема, тормозящая развитие генно-терапевтических методов.

Технологии. Более существенными являются проблемы технологические. Генномодифицированные растения или генномодифицированных животных получают, изменяя единичные половые клетки, из которых потом вырастают взрослые организмы. Однако с точки зрения медицины более востребованной была бы возможность корректировки генотипов уже сформировавшихся человеческих организмов, а не только зародышей. А это означает необходимость изменения ДНК в триллионах живых клеток. Понятно, что эта задача — совсем иного уровня сложности.

 

Не скоро…

Хотя биогенетические приемы, основанные на использовании «прирученных» природных нанотехнологий, эволюционировали и обросли множеством дополнительных усовершенствований, принципиально их возможности не изменились. Они до сих пор остаются недостаточно стабильными, довольно затратными и практически не применимыми в многоклеточных (человеческих) организмах. Отсутствие сегодня более эффективного био-нано-инструментария — самый существенный тормоз в реализации генно-медицинских идей.

Десять лет назад все наши надежды в области биологического наноинструментария были связаны, пожалуй, исключительно с созданием «железных» нанороботов. Однако сегодня очевидно, что появления таких полноценных аппаратов следует ожидать не слишком скоро. Перспективы создания эффективной наномедицины, если смотреть реально, пока ближе к области желаемого, чем ожидаемого…

…Еще совсем недавно на этом мы были бы вынуждены завершить наш разговор. Но природа и наука иногда способны преподносить сюрпризы.