Вивчивши еволюційну долю ферменту, ми можемо зробити його більш підходящим для використання в медицині.
Теорія еволюції, можливо, комусь може здатися абстрактним знанням, що не має ніякого відношення до наших нагальних потреб. Дійсно, що нам за справа до того, яким чином з динозаврів вийшли птахи, якщо це було мільйони років тому. Та й чи було взагалі - машини часу, щоб своїми очима побачити перетворення давніх ящерів на сучасних пернатих, у нас немає, і чому б не припустити, що і птахів, і динозаврів створив хтось всемогутній - чи то бог, чи то інопланетяни, чи то атланти.
Однак доля конкретних форм життя, пернатих або ж лускучих, є лише наслідком тих закономірностей, які працювали тоді, мільйони років тому, працюють і зараз. І предмет теорії еволюції - якраз такі ось закономірності, які, до речі кажучи, цілком можна використовувати на практиці. Наприклад, зараз часто обговорюють лікарсько-стійких мікробів, коли якусь бактерію ще зовсім недавно можна було втихомирити певним антибіотиком, а зараз вона на нього не звертає ніякої уваги.
Поява таких бактеріальних штамів - суть еволюція в дії, і, можливо, знаючи закони, за якими еволюціонують бактерії, ми зможемо їх випередити і не дати патогенним штаммам пристосуватися до нового покоління лікарських засобів.
Інший приклад - мутації в ракових клітинах, які підкоряються тим самим еволюційним законам. Зі злоякісними пухлинами часто виникає та ж проблема, що і з бактеріями: вони стають нечутливими до терапії, і причина нечутливості в тому, що з покоління в покоління в пухлинних клітинах під дією ліків зберігаються ті мутації, які допомагають вижити при хіміотерапії. І зараз онкологи все частіше замислюються над тим, як обігнати природний відбір в ракових пухлинах.
Рак та інфекційні хвороби - не єдині галузі медицини, де може стати в нагоді теорія еволюції. У статті в Nature Biotechnology дослідники з Університету Еморі описують, як вони вдосконалили фактор згортання крові VIII. В нормі він, як і інші фактори згортання, синтезується у нас в клітинах печінки і в клітинах внутрішньої вистилки судин, однак, якщо в ген фактора VIII потрапляє мутація, він перестає працювати стає як треба ж треба взагалі, треба, або взагалі потрапляє мутація. У результаті кров згортається погано, і людині загрожують великі кровотечі, зовнішні і внутрішні - розвивається так звана гемофілія А.
Очевидно, хворобу можна послабити, якщо просто давати хворим восьмий фактор - так само, як діабетики роблять собі ін'єкції інсуліну. І подібно до того ж інсуліну, ген фактора VIII можна було б помістити в бактерії, щоб вони синтезували людський білок, який після очищення перетворювався б на комерційний препарат.
Однак з його препаратами досі багато проблем: такий штучний фактор VIII, потрапивши в кров, швидко втрачає активність, нерідко викликає імунну реакцію проти себе, не кажучи вже про те, що виробляти його в промислових масштабах через його особливості досить важко і дорого. Його, напевно, можна вдосконалити, а для цього потрібно підредагувати послідовність амінокислот у білці. Але як зрозуміти, яку амінокислоту варто змінити, і яку поставити замість неї, щоб фактор не перестав взагалі працювати, а набув потрібних властивостей?
Крістофер Дорінг (Christopher B. Doering) і його колеги звернулися до еволюційної історії фактора VIII - адже система згортання є не тільки у нас, але і у інших ссавців. Автори роботи порівняли будову фактора у кількох звірів: у мишей, корів, кіз, китів, собак, кішок, коней, кажанів і слонів. Всі вони з'являлися на Землі хто раніше, хто пізніше (пізніше всіх, зрозуміло, людина розумна), і, порівнюючи послідовність амінокислот у факторі VIII у мишей, корів, кіз і т. д., можна зрозуміти, коли і які зміни в ньому з'являлися. У підсумку вдалося зрозуміти, як виглядав фактор, що працював у крові у найбільш ранніх ссавців. Потім у людського білка стали замінювати по одній амінокислоті, наближаючи його до стародавнього фактору і спостерігаючи, як при цьому змінюються його властивості.
Загалом виявилося, що з часом фактор згортання крові VIII поступово втрачав власну стабільність: занадто довгоживучий білок підвищував ризик тромбоутворення і спонтанної закупорки судин, тому в ході природного відбору людина отримала фактор, який живе порівняно недовго. Якщо ж звернути історію назад, то у нас виходить білок, який більш стабільний і на який імунітет реагує не так активно, як на його сучасну версію. Для звичайної, здорової людини «зістарений» фактор, ймовірно, представляє певний ризик, але для хворого на гемофілію такі його властивості виявляться якраз до речі.
Зараз медики використовують безліч лікарських білків, серед яких є і антитіла, і гормони росту, і фактори, що стимулюють поділ лейкоцитів - їх використовують, зокрема, щоб посилити імунітет при злоякісних захворюваннях крові або ж після променевої терапії. Описаний метод цілком можна застосувати і до них: простеживши еволюційну долю потрібного нам білка, можна досить точно зрозуміти, які зміни необхідно внести в молекулу, щоб ліки стали ефективнішими, або ж, врешті-решт, щоб його стало простіше і дешевше робити.