Человек-ГМО. Когда редактирование генома станет нормой
Технологии

Человек-ГМО. Когда редактирование генома станет нормой

1
968

Нравится это кому-то или нет, но уже совсем скоро мы будем постоянно встречать в толпе людей с отредактированным геномом. В Китае это уже реальность. В ноябре 2018 года профессор биологии из Южного научно-технологического университета в Шэньчжэне Хэ Цзянькуй объявил о рождении первых генно-модифицированных детей. Это вызвало бурную реакцию в медиа. Говорили об этике, возможных побочных эффектах, о том, нужна ли вообще эта процедура. Китайские власти осудили эксперименты учёного и пообещали провести тщательное расследование. Но чем бы ни закончилась эта история, ящик Пандоры открыт. Когда технология редактирования генома стала доступной на клетках высших организмов, у моих коллег-биологов не осталось сомнений: мы будем редактировать людей. Точно так же никто не сомневался, что человек полетит в космос, когда там побывали Белка и Стрелка.

Максим Казарновский

Медицинский журналист


Почему мы точно начнём редактировать людей

В середине XX века писатель Айзек Азимов придумал для своего цикла Foundation («Основание») науку на стыке математики и психологии — психоисторию. В её основе лежит математическая предопределённость действий больших групп людей. Психоистория говорит: если дать человеку красную кнопку с надписью «Убить всех плохих», невозможно предсказать, нажмёт ли он на неё. Но если дать такие кнопки тысяче человек, кто-то нажмёт обязательно. Вопрос, когда и сколько раз. Чем больше участников эксперимента, тем с большей точностью можно предсказать результат.

Если возможность есть, она будет реализована

Первые большие публикации об успешном редактировании генома с помощью системы CRISPR/Cas9 появились в начале 2013 года. Биологи сразу поняли, что это значит: теперь мы могли просто взять живое существо и переписать его геном. Не нужно заранее создавать сложные биохимические конструкции и внедрять их в зародышевые клетки сотен эмбрионов. Всё можно сделать на уже живой мыши, коте, человеке. Причём, в отличие от многих ранее применявшихся технологий, тут можно работать буквально на коленке.

Что такое CRISPR/Cas9

CRISPR/Cas9 — технология редактирования генома, которая родилась на основе иммунной системы бактерий.

CRISPR/Cas9 состоит из двух компонентов: белка Cas9 и небольшого участка ДНК бактериального генома, который микробиологи назвали CRISPR. Cas9 — «молекулярные ножницы», способные рассекать ДНК. Однако они режут только ту ДНК, на которую настроены. Настройкой служит CRISPR, его белок Cas9 использует как шаблон и вырезает только ту ДНК, которая ему соответствует.

Бактерии используют CRISPR/Cas9 для защиты от вирусов. Они хранят на участке CRISPR «отпечатки» геномов вирусов, с которыми уже справились в прошлом. Если такой вирус снова заразит бактерию, настроенный на него белок Cas9 определит и разрежет его геном, после чего вирус погибнет.

В 2012 году появились данные, что белок Cas9 может работать в человеческих клетках. Это произвело революцию в биологии — у учёных появился инструмент, позволяющий разрезать ДНК внутри живых клеток. Они доставляют внутрь клеток белок Cas9 и небольшой фрагмент CRISPR, в который вставляют копию той ДНК, которую хотят разрезать. Этот фрагмент Cas9 использует как шаблон и разрезает в человеческой клетке такой же.

Человеческие клетки самостоятельно ремонтируют повреждённый участок ДНК, причём не обязательно точно. Если ремонт пройдёт без ошибок, то Cas9 снова разрежет отремонтированный фрагмент. И будет разрезать до тех пор, пока при ремонте не произойдёт ошибка — при этом ген, скорее всего, перестанет работать, чего обычно и добиваются биологи.

Революционный и одновременно такой простой в применении CRISPR — это такое же порождение постгеномной эпохи в биологии (она наступила с завершением программы расшифровки генома человека), как атомная бомба — атомной эпохи в физике. Но, в отличие от атомной бомбы, которую всего несколько раз применили во благо (например, в 1966 году точечным термоядерным взрывом ликвидировали последствия аварии при нефтедобыче), CRISPR — это не оружие.

Какие возможности открывает CRISPR

Маленький бактериальный белок Cas9 — «молекулярные ножницы» — в умелых руках обещает стать долгожданным лекарством от ВИЧ, синдрома Дауна, гемофилии и многих других ранее неизлечимых заболеваний. Изобретённая Азимовым наука психоистория учит, что это вопрос времени. Если возможность есть, она будет реализована.

Хэ Цзянькуй разрушил в паре зародышей ген CCR5, продукт которого нужен ВИЧ для заражения клетки. Возможно, учёный поспешил объявить о результатах, не подготовив общественность и не дождавшись принятия необходимых законов.

Вы бы отказали своему нерождённому ребенку в более долгой и счастливой жизни? Особенно если ваш сосед это уже сделал

Пока мы говорили только о таких достойных целях, как исцеление неизлечимой болезни и продление жизни. Где здесь этический конфликт? Проблема в том, что CRISPR может многое. Изменить цвет глаз, сделать будущего ребёнка выше ростом или задать заранее пол? Пожалуйста. Сделать его умнее? Пока нет, но в перспективе — точно да.

С одной стороны, эти манипуляции могут показаться неэтичными. Но попробуйте быть честными с собой. Если бы у вас было достаточно средств и вы были бы уверены в успехе процедуры, разве вы стали бы отказывать своему нерождённому ребёнку в более долгой и счастливой жизни? Особенно если ваш сосед это уже сделал.

SCIEPRO / Getty images

Сложно ли отредактировать геном

Система CRISPR/Cas9 действительно проста в применении. Загнать редактирование генома в рамки запретов и ограничений, как атомные бомбы, будет сложно.

Чтобы создать атомную бомбу, нужно перелопатить тонны породы в поисках редкого на нашей планете урана. Только мощные промышленные центрифуги, установленные на огромных заводах, могут обогатить этот химический элемент. Точнейшее технологичное устройство будет содержать урановое ядро и всего несколько килограммов обычной взрывчатки, чтобы активировать заряд и начать цепную реакцию. Это требует огромных ресурсов, испытаний и подготовительный работы — всё это нелегко скрыть от космических спутников и спецслужб других государств.

Какие ещё есть способы «улучшить» человека

Не только редактирование генома обещает в ближайшее время потрясти этические основы человечества. В июле 2019 года появились новости о японском гибридном эмбрионе человека и мыши и химерном эмбрионе обезьяны с клетками человека.

Мышь и шимпанзе — стандартные лабораторные объекты, на которых тестируют лекарства от человеческих болезней. Проблема в том, что они довольно далеки от человека (обезьяна ближе, но и она не человек). Не все лекарства можно тестировать на этих животных, не все успешные эксперименты подтверждаются потом на человеке.

Создание гибридных организмов — мышей, чьё сердце состоит из человеческих клеток, или обезьян с человеческими нервами — способно расширить наши возможности в тестировании новых препаратов. Не говоря уже о том, что человеческое сердце для пересадки куда этичнее получать от свиньи, чем дожидаться смерти одного из зарегистрированных доноров с риском не дождаться.

В случае с системой CRISPR/Cas9 вам необходима лишь небольшая пробирка с раствором ДНК, содержащим ген Cas9, и немного желания довести начатое до конца. Всё нужное можно купить за $20–30 в любой биотех-компании или просто попросить пару микролитров у знакомого биолога. Хранить раствор с ДНК можно в обычном холодильнике. Нацеливание на нужный ген произведёт любая биотехнологическая компания (которых даже в России несколько штук), стоить это будет примерно $10, займёт пару недель.

CRISPR может многое. Изменить цвет глаз или даже задать заранее пол? Пожалуйста!

Определённые трудности может вызвать внедрение полученной конструкции в клетку, но и с этим можно справиться с помощью нехитрых реагентов и приборов.

Можно очень дорого оборудовать свою высокотехнологичную лабораторию для работы с ДНК. Но аналогичных результатов, пусть с меньшей эффективностью, можно достичь с помощью обычных кухонных инструментов.

Реагенты стоят копейки, а процессы настолько просты, что в лабораториях их поручают студентам первых лет обучения, которые зачастую умеют только наливать в пробирку нужные жидкости в написанной последовательности. В Германии в лаборатории на такие работы часто нанимают не знающих немецкого или английского беженцев — настолько технология проста.

Когда редактирование генома станет обыденностью 

Биологические и генно-инженерные методики изменения живых организмов начали применять ещё до изобретения CRISPR. С 2005 года в США учёные открывают биотехнологические лаборатории, куда может прийти любой желающий и получить светящуюся бактерию или определить по капле слюны, чья собака нагадила на его газон.

SCIEPRO / Getty images

Краудфандинговая платформа Kickstarter даже запретила сбор средств для биотехнологических проектов — настолько быстро развивались неофициальные ГМО-стартапы. Последним проектом, профинансированным на Kickstarter, стали светящиеся генно-инженерные грибы.

Генно-модифицированных детей создать, конечно, сложнее, чем светящуюся плесень. Нужна как минимум клиника экстракорпорального оплодотворения с компетентными специалистами. Это не доступно гаражному стартапу без внешнего финансирования. Но это вопрос времени. Если есть технология, найдутся люди, готовые её профинансировать. Согласно психоистории Азимова, инвесторов тоже достаточно много, чтобы считать их поведение математической функцией.

Сначала услугу редактирования эмбрионов можно будет найти в Даркнете, а потом — в приложении для смартфона

Вероятно, услугу редактирования эмбрионов сначала можно будет найти в Даркнете, потом — в приложении для смартфона. Появятся прайс-листы на рождение детей без кариеса, высоких и сильных, с эльфийской внешностью, которые проживут на 30% дольше детей менее богатых родителей.

Возможно, уже через десять лет вы будете каждый день встречать человека-ГМО. Мы знаем, что уже сейчас где-то в Китае (предположительно, в Шеньчжене) лежат завёрнутые в пелёнки девочки Лулу и Нана. Внешне неотличимые от обычных людей, но устойчивые к ВИЧ. Они обязаны этим доброму дяде-биологу Хе Цзянькую.

Сначала услугу редактирования эмбрионов можно будет найти в Даркнете, а потом — в приложении для смартфона

Над материалом работала Анна Бирюкова

1 комментарий

  • Все это круто, но почему ни слова об опасностях редактирования генов? Дай дураку стеклянный … он и руки порежет и … разобьёт. Вся статья сплошные восторги. такое ощущение что не дописано 1 месяц назад

Написать комментарий