Макинтош для микробов

Специалисты по генной инженерии утверждают, что микробы — если ввести в их хромосомы подходящие гены — могут синтезировать любые органические вещества, в том числе и ценные лекарства. Но чтобы выделить эти вещества и ввести их пациенту, требуются сложные процессы выращивания штаммов, очистки, упаковки и т. п. Дедал изобрел покрытие для микробов, позволяющее упразднить все эти стадии. Дело в том, что микробы нельзя непосредственно вводить в организм, так как он начинает яростно сражаться с ними, а они в ответ ожесточенно размножаются. А если окружить микроб тонкой полимерной пленкой? Иммунная защита организма, вступающая в действие при проникновении в него чужеродных белков, не сработает. Если же пленку сделать проницаемой для воды, питательных веществ и продуктов метаболизма, то микробу будет обеспечено вполне сносное существование. Делиться он не сможет за неимением достаточного свободного пространства. Поскольку микробы, как предполагается, бессмертны, находясь в оболочке, онн будут выделять в кровь пациента лекарственное вещество неопределенно долго — по крайней мере до тех пор, пока не разрушится оболочка[44]. Организм же мгновенно справится с беззащитным микробом-одиночкой.

Биохимики фирмы КОШМАР разрабатывают катализаторы процесса полимеризации, которые адсорбируются на стенках клетки и позволяют формировать защитную оболочку микроба прямо из раствора подходящего мономера. Как только это удастся сделать, фирма собирается приступить к испытанию на добровольцах микробов в оболочке, вырабатывающих инсулин, интерферон, антибиотики и другие лекарства. Одна инъекция будет действовать в течение многих месяцев. Этот метод позволит использовать и такие лекарственные вещества, для которых неприемлема обычная процедура приготовления и консервации. В этой связи Дедал вспоминает, что никотин может поступать в организм только при курении потому, что на воздухе он быстро разрушается. И лишь путем быстрой возгонки никотина из табака и последующей ингаляции можно ввести в легкие достаточное для курильщика количество ннкотнна. Микробы же, циркулирующие в крови и непрерывно выделяющие свежевыработанный никотин, могут доставлять курильщику постоянное удовольствие, в то же время избавляя его от риска заболеть раком легких, а всех прочих от запаха табачного дыма!

New Scientist, February 5, 1981

Могут ли микробы существовать в полимерной оболочке? По-видимому, да, если верить работе С. Апдайка, Д. Харриса и Е. Шраго (Nature, 224, 1969, р. 11–22). Эти авторы помещали Tetrahymena pyriformis и Escherichia coli в растворы акриламида и под действием излучения производили полимеризацию мономера. Несчастные Tetrahymena pyriformis после этого еще долго бились в своих тесных клетках. Они продолжали жить в течение нескольких дней (не более пяти), хотя вряд ли могли питаться полиакриламндом. В тонких проницаемых оболочках микробам было бы, наверное, гораздо легче выжить. Будет ли полимерная оболочка достаточно проницаемой для воды, кислорода, продуктов жизнедеятельности и т. п.? Допустим, что мы имеем дело с кишечной палочкой Escherichia coli, имеющей диаметр, скажем, 3 мкм (радиус 1,5×10^-6 м) — Тогда площадь ее поверхности равна А = 4πr² = 2,8×10^-11 м², а объем V = 4πr³/3 = = 1,4×10^-17 м³. Полиэтиленовая пленка толщиной 25 мкм обладает по отношению к водяному пару проницаемостью, равной 2×10^-7 кг/м²с, когда значения относительной влажности по разные стороны пленки отличаются на 75%. Можно ожидать, что проницаемость пленки толщиной 1 мкм будет примерно в 25 раз выше и такая пленка, сможет пропускать k = 25×2×10^-7 кг/м-с, или 5×10^-9 м³ воды на 1 м² поверхности за секунду. Тогда кишечная палочка в полиэтиленовом «плаще» толщиной 1 мкм сможет прокачивать сквозь оболочку объем воды, равный ее собственному объему, за время t = V/kA = 1,4×10^-17/(5×10^-9 × 2,8×10^-11) = 100 с. Для молекул более крупных, чем молекулы воды, интенсивность обмена окажется ниже. Однако совершенно ясно, что с проницаемостью проблем не возникнет: всегда можно модифицировать полимер и сделать его проницаемым для инсулина и других белковых молекул.

Какие вещества могут производиться бактериями, введенными в организм, с наибольшей пользой? Прежде всего, конечно, лекарства, которые вводятся в малых дозах на протяжении длительного курса лечения: инсулин, гормональные препараты, транквилизаторы. Кроме того, витамины — они не вырабатываются в нашем организме, и было бы очень удобно, если бы их постоянно производили бактерии. (Для выработки ощутимого количества алкоголя микроорганизмов потребовалось бы слишком много.) Еще идея: заставить бактерии вырабатывать пенициллин. Этот антибиотик опасен для бактерий только при их размножении. А пока микроб остается в своей оболочке, он неуязвим. Когда же оболочка разрушится и бактерия получит возможность делиться, ее убьет выработанный ею же пенициллин.

Примечания:

4

К сожалению, проблема кпд теплового насоса до сих пор вызывает горячие споры (см., например, книгу [2], с. 268–275), кроме того, пережать капилляры простым трением руки, как предлагает Дедал, вряд ли возможно [3]. Инстинктивно потирая мерзнущие участки тела, едва ли можно пережать капилляр. — Прим. ред.

44

Пролонгирование действия лекарственных веществ методом микрокапсулироваиия применяется довольно широко. Таким путем можно вводить и микроорганизмы. Интересен, пожалуй, сам способ создания оболочки, предложенный Дедалом. — Прим. ред.