Как сделать человека гмо
Когда гены живых организмов изменяются с помощью генной инженерии, измененные растения или животные называются ГМО или генетически модифицированными организмами. Генетические коды растений и животных находились под влиянием естественного отбора, скрещивания и селекции с тех пор, как земледелие началось в доисторические времена, но новые технологии позволяют ученым гораздо больше контролировать функции, которые должны иметь растения или животные. Генная инженерия может выделить желательные характеристики в организме и добавить их в гены другого растения или животного. Практика противоречива, потому что этот процесс может создать организм с характеристиками, которые не произошли бы естественным путем. Страх состоит в том, что, если такой неестественный организм убегает в дикую природу и размножается, это может нарушить естественную экосистему.
Как работает процесс ГМО
Создание ГМО - это процесс, состоящий из четырех частей. Первым этапом является выбор желаемой характеристики или признака у растения или животного. Затем ученые выделяют соответствующий генетический код. Часть хромосомы, которая содержит выбранный генетический код, затем физически вырезается и удаляется. Наконец, этот генетический материал вводится в семена или яйца, так что новые растения или животные будут расти с выбранной чертой.
Выбор желаемой черты является легкой частью процесса ГМО. Найти гены, которые его контролируют, гораздо сложнее. Если у некоторых растений есть черта, а у других нет, сравнение генетических кодов и поиск различий является одним из методов. Другой метод сравнивает генетический код различных видов, которые имеют эту особенность, и ищет похожие последовательности. Если эти два метода не сработают, ученые выбьют кусочки генетического кода, который, по их мнению, контролирует признак, пока признак не исчезнет. Тогда они знают, что нашли гены.
Одним из способов выделения выбранного генетического материала является использование ферментов для разрезания цепей ДНК по обе стороны от мишени. Затем ученые могут отсортировать короткие отрезки ДНК и получить образец, содержащий выбранные гены. Этот материал затем вводится в семена или недавно оплодотворенные яйца. Для семян, генные пистолеты используются для стрельбы металлическими частицами, покрытыми генетическим материалом, в семена. Более новые методы также используют бактерии, инъецированные генетическим материалом, для заражения семян или яиц или инъекции генов непосредственно в стволовые клетки эмбриона. Семена, яйца или эмбрионы затем выращивают, чтобы получить растения или животных с новыми характеристиками.
Ограничения на производство ГМО
Хотя создание ГМО в настоящее время находится в компетенции многих ученых и лабораторий, большинство юрисдикций регулируют их производство и либо запрещают коммерческое использование, либо подвергают его ограничениям и испытаниям. Опасение заключается в том, что, в отличие от скрещивания и селекции, которые работают с природными комбинациями генов, создание ГМО может привести к тому, что организм не появится естественным путем. Такой организм может вырваться в дикую природу и негативно повлиять на другие виды и баланс экосистем. Из-за таких правил только несколько генетически модифицированных растений разрешено употреблять в пищу людям, и барьеры для одобрения генетически модифицированных животных в пищу очень высоки.
Вернуть молодость и остановить старение вполне реально: для этого необходимо изменить свой генетический код. Чем грозят эксперименты с геномом, рассказал писатель Александр Лаврин.
Вернуть ушедшую молодость и остановить старение вполне реально: для этого необходимо изменить свой генетический код и стать генетически модифицированным человеком. К такому выводу пришли ученые в США, которые замахнулись на эксперимент, состоявшийся впервые в истории человечества. А в качестве первого шага ввели генетический материал в вену добровольной участнице этого исследования, 44-летней американке Элизабет Пэрриш — биотехнологу по профессии и руководителю научно-медицинской компании.
— Александр Павлович, есть мнение, что попытки вернуть себе вечную молодость — это погоня за призраком. Мол, у нас внутри тикают биологические часы, и когда завод в них кончается, или садятся батарейки, ничего с этим уже не поделаешь…
— Имеют ли они хоть какой-то шанс на успех? Можно ли повернуть вспять свое биологическое время?
— Вспять не повернешь, но, скорее всего, возможно замедлить процессы старения. Даже и без подобных опытов, благодаря тому, что развивается медицина, появляются новые эффективные лекарства и стимуляторы, люди в развитых странах живут все дольше. В США, Израиле, Германии средняя продолжительность жизни с 1900 года выросла на целых 40 лет!
— Но вы сами подчеркнули, что это не из-за вмешательства в генетику…
— Вмешательства в геном, даже если они и удадутся, вряд ли дадут человечеству нечто большее, чем новое детище Франкенштейна — правда, с вероятным иммунитетом к любым болезням и неограниченным сроком годности. Люди во всем мире выступают против генетичеки модифицированных продуктов, а тут нам предлагают генетически модифицированного человека. Что с ним станет, как и почему он будет жить? Да и будет ли? Пока реальных доказательств тому нет. Это лишь одна из экстравагантных теорий омоложения, но клинически, на человеке, она не подтверждена.
— Чем такой эксперимент грозит его добровольной участнице? Насколько сильно она рискует? И какие вообще могут быть негативные последствия от радикального вмешательства в генетическую природу человека?
— Так все-таки, что больше влияет на старение — наши биологические часы или образ жизни, качество медицинского обслуживания, отсутствие стрессов?
— Думаю, что тут совокупность факторов. Старение неизбежно, но его можно отодвинуть, а молодость продлить, если исключить ряд факторов неблагоприятного воздействия окружающей среды.
— То есть против природы идти нельзя, можно только ее подкорректировать…
— Но в случае с Элизабет Пэрриш речь идет не о бессмертии, а всего лишь о борьбе со старостью и дряхлением…
— Большинство современных геронтологов считают, что человек умирает рано не из-за генов, а из-за вредного воздействия внешней среды. То есть видовая продолжительность жизни человека больше связана не с генетическим запасом, а с тем, что большинство людей обречены жить в неблагоприятных условиях. Чем лучше условия — тем длиннее жизнь. В тех же Соединенных Штатах за последние 40 лет число людей, достигших 100-летнего возраста увеличилось в 7-8 раз. Сейчас там живет около 62 тысяч долгожителей, возраст которых больше века. По прогнозам, до ста лет дотянет один из 2 тысяч ныне живущих американцев, а до 95 лет — один из 2,5 тысяч граждан США. Это очень высокие показатели.
Механизм этого феномена, как считает сам ученый, выглядит так: при физиологически полезном голодании организм как бы становится на капитальный ремонт, во время которого из клеток выводится натрий, а на его место из межклеточного пространства попадает калий. То есть всего лишь замена одного химического элемента на другой, похожий, дает удивительный эффект. Секрет в том, что натриевые соли способствуют консервации органических веществ. При обычном питании все продукты жизнедеятельности в клетках как бы консервируются, в том числе и шлаки — главная причина старения.
Кстати, не исключено, что сам Сурен Аракелян тоже омолодился в процессе своих экспериментов и поэтому прожил долгую жизнь — сейчас ему 89 лет.
Крупнейший американский ученый в области биохимии, кристаллограф, лауреат двух Нобелевских премий Лайнус Полинг считал, что использование определенных комплексов витаминов тоже способствует продолжительности жизни. А российский физик и химик, академик Николай Эмануэль, изучив особенности старения полимеров, пришел к выводу, что они очень напоминают признаки надвигающейся старости в живых организмах. Похоже на фотопленку: наступает срок, она мутнеет, теряет гибкость, образуются трещины.
Но человек в этом плане зависит в значительной степени не от генов, а от набора своих болезней. Три главных заболевания, из-за которых умирают современные люди — инфаркт миокарда, инсульт и онкология. Как бы мы ни старались модифицировать свои гены, от этих угроз здоровью и жизни никуда не деться… Дело не только в генетически запрограммированном старении клеток, но и в эффективности системы клеточной защиты — чтобы мембраны клетки не пропускали определенные вредные вещества, не позволяли разрушать ее раньше времени.
— Чем могут быть опасны для обычных людей генетически модифицированные индивидуумы?
Есть и другая точка зрения: скажем, человечеству в будущем угрожают пандемии гриппа, поскольку этот вирус быстро мутирует. А если учесть, что скорость мутаций возбудителя СПИДа выше в десятки раз, то в будущем ВИЧ наверняка приобретет воздушно-капельный путь передачи. Чтобы защитить человека от этого, нужен очень мощный искусственный иммунитет. Без внедрения в геном создать его невозможно…
— Значит, экспериментируя с генами, мы каждый раз открываем ящик Пандоры?
— Можно сказать и так. При изменении генома человека неизбежно преобразуется и его иммунная система. И не исключено, что некоторые вирусы и заболевания, с которыми она пока что справляется, взломают эту защиту, а человечество получит очередную пандемию. Так стоит ли останавливать время?
Здравствуйте. Сегодня я буду рассказывать про несколько принципиально важных биотехнологий. Начну я с рассказа про самую популярную технологию, которая называются CRISPR/Cas9, и о сенсациях, которые с ней связаны. Потом я расскажу про то, какие еще бывают биомедицинские технологии в будущем и настоящем.
CRISPR/Cas9 – технология, которая уже вошла в нашу жизнь, есть генетически модифицированные организмы, сделанные с ее помощью, они проходят по упрощенной системе регистрации в западных странах, например такие грибы, которые не темнеют на воздухе. Недавно сделали еще помидор, который не требует самоопыления. Можно сделать генетически модифицированных людей. А пока что людей не сделали, но сделали генетически модифицированные эмбрионы. Первые работы были сделаны с помощью этой технологии CRISPR/Cas9 в Китае. Сейчас в Великобритании разрешено проводить дальнейшие исследования этой технологии. Вопрос о создании генетически модифицированных людей это просто вопрос времени, я думаю, лет десяти. Эта технология позволила сделать то, что называется мутагенная цепная реакция. Это способ обойти закон наследственности Менделя. То есть обычно мы передаем своим потомкам только часть некоторых своих генов, но можем сделать такую генетическую модификацию, которая будет передаваться всем его потомкам. Тот ген, который мы переносим, он может перескочить с отцовской хромосомы на материнскую, с материнской на отцовскую, и таким образом, достается всем потомкам организма - это позволяет нам заниматься генной инженерией и популяцией. Мы можем сделать так, что некоторые гены в организме начинают работать после того, как мы посветим на них светом, то есть оптогенетическое управление генами организма. И мы можем сделать так, чтобы изменялись гены, после того как мы посветили на них светом определенной длины волны, тоже благодаря технологии CRISPR/Cas9.
В чем она заключается? Она была позаимствована людьми у бактерий, у которых есть такая система противовирусного иммунитета. Здесь показан вирус [показывает слайд – прим.]. В правом верхнем углу показано, как вирус впрыскивает свою ДНК в бактериальную клетку, и затем бактерия может взять кусочек этой ДНК и встроить ее в специальное место в своем геноме, который называется CRISPR кассета. И вот там разным цветом показаны разные фрагменты вирусов, с которыми бактерия и ее предки сталкивались на протяжении своей эволюционной истории. Это такое своеобразное пополнение базы данных противовирусной памяти у этой бактерии. Затем бактерия умеет создавать одноцепочечные копии вот этих вирусных фрагментов в большом количестве. У нее есть специальный белок, который называется Cas9, он берет такие фрагменты, и, подобно тому, как полицейские по отпечаткам пальцев ищут преступника, она берет эти фрагменты вирусов и ищет полноценные вирусы внутри бактерии и их уничтожает. Прелесть этой штуки заключается в том, что если вы подсунете этому белку Cas9, этому полицейскому, другие отпечатки пальцев, то есть другие последовательности этих РНК, то вы можете заставить его разрезать ДНК в любом нужном вам месте. То есть вы можете эту систему программировать. И благодаря этому мы можем ее использовать не только в тех случаях, которые я уже назвал, но и, например, для создания устойчивых к вирусам не бактерий, а уже организмов других групп, например растений, устойчивых к вирусам, или даже клетки человека, устойчивые к такому вирусу, как вирус иммунодефицита человека. Особенность этого вируса заключается в том, что он умеет свой генетический материал встраивать в наши клетки – клетки иммунной системы и, таким образом, у них может существовать. Уже сделаны в пробирках на культуре человеческих клеток такие клетки, в которых этот ВИЧ вырезается, то есть он не может их заразить. В будущем это позволить нам создать принципиально новые подходы к лечению ВИЧ-инфекции, а может быть даже и к ее профилактике. Если мы умеем делать очень точечные разрезы в ДНК, то мы можем делать и очень точечные ставки, потому что, если вы сделали разрез, туда можно что-то встроить, и таким образом эти технологии используются для создания генетически модифицированных клеток человека, животных, растений, бактерий, грибов и всего, что захотите.
Я расскажу несколько примеров того, что вообще генная инженерия, не обязательно с помощью CRISPR/Cas9, но и других методов, позволяет делать с животными. Слева вы видите накаченную мышку, она генетически модифицированная, в нее выключили ген, который кодирует белок миостатин, этот белок ограничивает рост мышечной массы, и вот мы можем создавать суперсильных мышей. Я не знаю, будут ли суперсильные люди в ближайшем будущем, но теоретически технология существует, и мы могли бы это сделать.
Можно сделать гуманизированных животных. Гуманизированные животные – это животные, у которых часть генов или часть клеток изначально человеческого происхождения. Например, у человека есть такой ген, который кодирует белок под названием FOXP2. Он важен, потому что мутация в этом гене приводит к нарушениям человеческой речи. Можно взять мышку (и это было сделано) и ее вариант этого гена, который отличается от человеческого, заменить на человеческий. Конечно же, мышка не заговорила, но оказалось, что она лучше справляется с некоторыми интеллектуальными задачами. Это задача фундаментальной науки, но мы можем использовать гуманизированных животных и в практических медицинских целях. Например, создают генетически модифицированных мышей, которые от рождения не имеют иммунной системы, а потом переносят в них клетки иммунной системы человека. И тогда таких мышей можно заражать, например, тем же вирусом иммунодефицита человека, который в норме мышей не заражает, и изучать, как этот вирус уничтожает клетки, соответственно, ставить на них эксперименты, проверять, какие лекарства эффективней защищают от вируса и т.д.
Очень важный белок, который был утилизирован людьми и найден у водорослей, называется каналородопсин. Это белок, который умеет реагировать на свет. Когда в него попадает синий цвет, он выступает в роли такого канала, вот сверху внешняя часть клетки, снизу – внутренняя часть клетки, и в ответ на свет белок пропускает внутрь клетки ионы натрия. Для водорослей, у которых в норме этот белок встречается в природе, это некоторый сигнал, что вот светло, нужно фотосинтезировать. Но если мы этот белок перенесем в нервную клетку млекопитающего, то мы получим свето-активируемую нервную клетку, потому что для нервной клетки этот сигнал – с входом ионов натрия – это сигнал как активация к передаче генерации нервного импульса. И таким образом мы можем создавать свето-активируемые нервные клетки и изучать, как работает мозг, что произойдет, если такая-то клетка активируется. А можем использовать это и для лечения некоторых заболеваний. Пока что это сделано на крысах. Есть болезнь, при которой разрушается сетчатка. Вот здесь у нас расположены колбочки и палочки [показывает на слайд – прим.]– это клетки, которые в норме реагируют на свет. А перед ними расположены ганглиозные клетки – они обобщают сигнал от этих клеток и передают их дальше в мозг, и бывает, что эти клетки погибают. Тогда ученые придумали следующее: взяли крыс, у которых эти клетки погибли, и перенесли с помощью вирусов вот в эти клетки гены светочувствительных белков каналородопсинов и получили крыс, которые могут ориентироваться в пространстве без колбочек и палочек. Они стали лучше проходить через лабиринт. Это еще не полноценное зрение, но это существенное улучшение предыдущей ситуации.
Самые интересные опыты с помощью вот этого подхода (называется оптогенетический) были сделаны ученым Сусуму Тонегава на грызунах, которым он изменял память. Эксперимент заключался в следующем: создавались генномодифицированные грызуны, у которых, если им не давать определенное лекарство, те нервные клетки, которые у них активны в мозге в некоторый момент времени, они начинают вырабатывать каналородопсин и становятся мечеными, то есть становятся свето-активируемыми. Их от рождения держат на некотором лекарстве, которое мешает этому процессу, а потом их снимают с этого лекарства и помещают в некоторую комнату, условно красную. И те клетки, которые были активны, пока мышь была в этой комнате, оказываются помеченными. Затем эту мышь переносят в другую комнату, и в другой комнате их одновременно бьют током и светят им в ту область мозга, которая предположительно связана с определением местоположения в пространстве. И такие мыши после этого начинают бояться той комнаты, где их никогда током не били. Подобные эксперименты делали и с положительными стимулами. Это говорит нам о том, что память это не какое-то свойство души, а вполне такая материальная штука, которую уже ученые умеют пусть и на простых моделях, но уже изменять.
Еще одна область использования генной инженерии – это борьба с онкологическими заболеваниями. Здесь одна из самых интересных разработок – это создание клеток иммунной системы человека, которые умели бы распознавать определенные типы раковых клеток. Обычно у пациента берут его собственные клетки иммунной системы, помещают их в пробирку, там с ними делают необходимые генные модификации, после чего эти клетки возвращают пациенту, и эти клетки борются с раком. Это уже дошло до стадии клинических исследований, в которых есть положительные результаты, и я думаю, что лет через 10-20 все это войдет в более широкую практику. Вот здесь пример девочки, которую вылечили с помощью похожей технологии от лейкемии. История особенная, потому что для лечения использовали клетки не из нее самой, а некоторые универсальные клетки, которые подходят большому количеству реципиентов. То есть лет через 20-30 можно себе представить, что лекарство не от всех, но от некоторых типов рака будет выглядеть в виде клеточной инъекции, которую можете купить в определенной компании, просто вам ее вводят, и после этого рак уходит. Не все раки так будут лечиться, но некоторые вполне.
Есть вопрос старения. Что мы можем здесь сделать с помощью генной инженерии. Когда молекула ДНК удваивается, так она устроена так, что она с кончиков немножко укорачивается. И для того чтобы это укорачивание не затронуло важные гены, которые расположены в хромосомах, у хромосом есть такие защитные участки на боках, которые называются теломеры. И они укорачиваются, по мере того как организм стареет. Если вы возьмете клетки старого организма, то у них теломеры будут короче, чем у молодого. Это не единственный фактор старения, но он тоже считается важным. И есть клетки в нашем организме, в которых не происходит укорачивания, потому что у них есть специальный фермент, который называется теломераза, и он умеет достраивать эти кончики теломер до их полноценной длины. И вот возникла идея – а что если мы возьмем вирусы и с помощью вирусов эту теломеразу доставим в самые разные клетки стареющего организма. Это сделали на грызунах и получили приблизительно на 20% продление им жизни. Ожидали, что эти грызуны будут чаще болеть раком, потому что теломераза способствует делению клеток, но они чаще раком не болели. Вот такой интересный результат, остается только исследования провести на людях, а может быть, и людям это тоже поможет, хотя не гарантировано.
Еще одна биотехнология, которая кажется мне очень важной, – это клонирование. Вы помните про овечку Долли. Что такое клонирование? У нас есть донор яйцеклетки – овца, она дает свою яйцеклетку, из яйцеклетки вынимают ядро, и получается пустая яйцеклетка. Дальше, это прародительница овечки Долли. Из нее берут клетку взрослую, то есть с набором хромосом материнского и отцовского происхождения, с двойным набором хромосом, вынимают ядро и его переносят в пустую яйцеклетку. И так получается, что такая яйцеклетка с ядром начинает развиваться как эмбрион. Такой эмбрион нужно просто перенести суррогатной овце, и вы получаете из нее овечку Долли, она рождается. На самом деле это не первое клонирование, которое произошло. Было что-то очень похожее сделано в России, в лаборатории ученого по фамилии Чайлахян. Они сделали почти то же самое, только с мышкой, ее звали мышка Машка. Они брали клетки не из взрослого организма, а из эмбриона. В принципе, технология примерно та же самая.
И что интересно, что такое подобие клонирования уже используется в медицинских целях. Вы, наверное, слышали про детей от трех родителей. История связана с тем, что есть генетический материал не только в ядре, где материнские и отцовские хромосомы, но еще есть митохондрии – у них есть своя ДНК, своя клеточная мембрана, они плавают в цитоплазме. И бывает так, что эти митохондрии повреждены. И поскольку они передаются только по материнской линии, то если у матери есть эта митохондриальная болезнь, то все ее потомки будут больными. И для того чтобы вылечить это заболевание, берут эмбрион, который можно получить самым простым классическим способом (папа, мама заводят эмбрион), из него вынимают ядро и его переносят в яйцеклетку со здоровыми митохондриями, которые предоставила здоровая вторая мама. Ее вклад генетический будет меньше, чем у первой мамы, но тоже вполне существенный. И затем такую клетку переносят той самой первой маме, и она рождает здорового ребенка. Вот пример посерединке – девушка, которая была рождена с помощью этой технологии, с ней все в полном порядке. В какой-то момент эту технологию запрещали, и таких детей больше не появлялось. Недавно ее снова разрешили. Технология клонирования очень полезна, потому что если вы сделаете клетку, которая будет иметь измененные гены, то вы можете из этой клетки, которую вы получили, перенести ядро в яйцеклетку и дальше клонировать и получить из нее генномодифицированный организм. Одна из вещей, которую можно сделать, например, воскресить вымерший вид, как это предлагает сделать ученый Джордж Черч (это очень известный биотехнолог) с мамонтом. Одно из предполагаемых мест (теоретических пока что), где могли бы развести мамонтов, это у нас в России сделать плейстоценовый парк. Чтобы клонировать мамонта, хотелось бы, конечно, иметь здоровую клетку мамонта, из которой можно было бы просто взять ядро, перенести в яйцеклетку слона и получить мамонтенка. Но здоровой клетки пока что мы найти не смогли. Но есть геном мамонта, ДНК его сохранилось, поэтому мы можем пойти по обходному пути – можем взять клетку слона, одну за другой вносить туда мутации, которые приближают клетку слона к клетке мамонта, а потом перенести ядро из этой клетки в яйцеклетку слона, и родится мамонтенок. Но если мы это можем сделать с мамонтом, то мы могли бы сделать и неандертальца. К вопросу о том, как далеко современные биотехнологии могли бы зайти в том, чтобы изменить человека. У неандертальцев был более крупный мозг, мы их убили в свое время, мы можем их воскресить. Так что, новое лекарство от рака, новое лекарство от вирусов и неандерталец. Спасибо за внимание.
28 ноября 2018 года мир облетела новость о рождении детей с отредактированными генами. Китайский генетик Хэ Цзянькуй хотел привить двум близняшкам неуязвимость к ВИЧ. Но его опыт вызвал резкую критику, а результаты оказались неоднозначными. Рассказываем, как эта история изменила мир генетики и как поступок Хэ оценивают сегодня его коллеги
На Втором саммите по редактированию генома человека 28 ноября 2018 года китайский генетик Хэ Цзянькуй представил доклад о своем эксперименте по редактированию генома. Его команде удалось изменить геном двух девочек-близняшек (известных под псевдонимами Лулу и Нана) на стадии зародыша. С помощью "молекулярных ножниц" CRISPR/Cas9 в их гены внесли делецию — несколько участков были удалены. Опыт Хэ вошел в историю генетики как один из самых скандальных и противоречивых: многие критиковали его научную целесообразность и этическую допустимость, находили в нем ошибки и угрозы для развития науки. Но были и те, кто винил в случившемся саму атмосферу в научном мире — с ее гонкой за прорывами, где ставки запредельно высоки.
Высокие цели
Заявленной целью команды Хэ было воспроизвести мутацию CCR5delta32, которая встречается у некоторых жителей Европы. У ее носителей отсутствуют 32 пары нуклеотидов в гене CCR5. Из-за этого в организме меняется форма белка на поверхности T-лимфоцита — клетки-мишени для ВИЧ. Родившиеся дети, таким образом, должны были получить врожденную защиту от вируса СПИДа. Более того, они получили бы возможность передать эту защиту потомству. В идеале.
Почва для эксперимента в каком-то смысле уже была подготовлена. Еще в 2016 году китайские генетики из Университета Гуанчжоу попытались воспроизвести мутацию CCR5delta32 на 26 человеческих эмбрионах. Это была удобный способ продемонстировать практические возможности генного редактирования. Вырезать нужный отрезок и "склеить" разрыв ДНК — с этим технология CRISPR/Cas9 справлялась неплохо. Вставить в ген новый участок уже было бы труднее.
Впрочем, гуанчжоусский эксперимент не прошел идеально. Успешные мутации образовались только у 15% эмбрионов. Но и риски были минимальны: биологи в статье подчеркивали, что зародышам дали развиваться лишь в течение 3 дней — тогда как предельный срок для человеческих эмбрионов, принятый в исследовательской практике, составляет две недели. Впрочем, в КНР официального запрета на редактирование жизнеспособных эмбрионов не было.
Согласно объяснениям Хэ Цзянькуя, целью эксперимента было не желание создать более совершенного человека и не простое медицинское любопытство, а стремление помочь людям с ВИЧ стать родителями. В его опыте участвовала супружеская пара, в которой мать была здорова, а отец — инфицирован ВИЧ. Введение мутации должно было исключить заражение детей вирусом из отцовской спермы. По крайней мере, так утверждал ученый.
Спорная мотивация
В ролике, записанном уже после первых критических замечаний, Хэ активно апеллирует к эмоциям зрителей. “Как отец двух дочек, я не могу представить более прекрасного и полезного для общества дара, чем шанс для любящей пары создать семью, — говорит он. — СМИ взорвались паникой, когда стало известно о рождении в результате ЭКО первого ребенка — Луизы Браун. Но мораль и законы эволюционировали вместе с технологией ЭКО, и в результате за прошедшие сорок лет на свет появились 8 миллионов детей”.
Хэ проводил аналогию: генная терапия — это то же ЭКО. Если сегодня наука может дать шанс стать родителями людям с бесплодием, почему бы не позволить ей избавлять будущих детей от болезни? При этом Хэ заочно полемизировал с теми, кто отождествлял развитие геномного редактирования с созданием "дизайнерских детей". "Улучшение интеллекта или выбор цвет глаз — не то, что волнует любящего родителя, — утверждал Хэ. — Такие вмешательства должны быть под запретом".
Любопытно, что часть ученых (в том числе западных) к мотивациям Хэ отнеслась положительно. Так, авторитетный гарвардский генетик Джордж Черч одобрил редактирование генов для предотвращения ВИЧ. Хотя и заметил, что для выводов об успехе эксперимента пока мало данных. Научный руководитель Хэ в университете Райса, профессор физики и биоинженерии Майкл Дим заверил журналистов, что родители дали свое согласие.
Однако критики посчитали недостаточным обоснование для вторжения в геном человека, предъявленное Хэ. Участникам эксперимента можно было помочь иначе, так как современные технологии позволяют очистить сперму от ВИЧ перед оплодотворением. Еще одно возражение было связано с тем, что ученые не просчитали соотношение пользы и рисков, по сути использовав живых людей как испытательный полигон.
Больше рисков, чем пользы?
Постепенно стали появляться все новые подробности, и они были не в пользу Хэ. Китайские власти сообщили, что родители не были должным образом осведомлены о сути эксперимента. Хэ также подделал некоторые документы (в том числе результаты анализов) и обманул сотрудников медицинского центра, где проводились процедуры. Впоследствии по этим обвинениям Хэ приговорили к трем годам тюрьмы и штрафу в 3 млн юаней (почти 500 тысяч долларов).
Но эксперимент Хэ был неидеальным и с научной точки зрения. Прежде всего, внесенная мутация не повторяла естественную. Согласно отчету самой команды Хэ, измененные пары нуклеотидов (участки гена) не совпадали с теми, которые наблюдаются при CCR5delta32. Фермент Cas9 разрезал геном в нужном месте, но разрезы были сшиты случайным образом. Будет ли получившаяся мутация так же эффективна — предсказать было нельзя. А намеренно заражать детей ВИЧ, чтобы проверить это, было бы и вовсе за гранью.
Еще одна серьезная проблема — нецелевые мутации. Инструмент CRISPR/Cas9 работает довольно точно (в сравнении с другими аналогичными инструментами), но не на 100%. Случайные мутации все же были занесены в эмбрионы — это признали сами авторы эксперимента. Их было две, но они — по словам авторов — находились далеко от генов и на работу организма не повлияли бы.
Однако сторонние исследователи не были так оптимистичны. В частности, генетик из Массачусетского университета Шон Райдер обратил внимание, что мутации у "Нана" вызывают сдвиг рамки считывания (последовательности "букв" гена, по которой клеточные механизмы собирают белок). Это может привести к появлению белков с новыми функциями, неправильно свернутым или даже токсичным белкам, способным запустить аутоиммунные реакции.
Наконец, из статьи следовало, что изменения могли не проявиться во всех клетках рожденных детей. Это явление, известное как мозаицизм: присутствие в организме клеток с разным генетическим кодом. Если только часть генов содержала измененную копию CCR5, в то время как в остальных были заключены нормальные копии, оба близнеца могли быть по-прежнему уязвимы к ВИЧ.
Вызов, которого (не) ждали
Когда в прошлом году Нобелевскую премию по физиологии и медицине вручили за изобретение "ножниц для ДНК" (то есть CRISPR/Cas9), практически в каждой новостной статье было упоминание о "ГМО-детях". Эксперимент Хэ оказался надежно вписан в историю генного редактирования, если не всей генетики. Между тем, до сих пор трудно ответить на вопрос: о чем это было?
В ходе расследования лаборатория ученого была закрыта. Личности "Лулу" и "Нана" так и остались засекреченными, а каких-либо публикации об их текущем состоянии нет. При этом китайские власти впоследствии объявили, что в результате опыта на свет появился и третий ребенок, о котором ничего не известно. В строгом научном смысле опыт Хэ обернулся провалом. Если бы речь шла про мышей или даже шимпанзе, это была бы просто личная неудача конкретного ученого.
Но важно то, что "ГМО-дети" стали международной сенсацией. То, о чем ученые опасались говорить публично, что могли всерьез обсуждать только в кулуарах, вдруг стало реальностью. Теперь им приходилось на это реагировать, даже если прежде они предпочитали держать свое мнение при себе. Главный вопрос, который стоял на повестке: открыл ли Хэ ящик Пандоры? Можно ли считать его опыт прецедентом, и в чем именно он ошибся?
Один из самых радикальных откликов поступил из России. Молекулярный биолог Денис Ребриков заявил о намерении провести аналогичный опыт, но аккуратнее. В качестве мишени для редактирования Ребриков выбрал ген, связанный с наследственной глухотой. "[Его] проект является опрометчиво оппортунистическим, явно неэтичным и подрывает доверие к технологии, которая призвана помогать, а не вредить", — отреагировала тогда пионер в работе с инструментом CRISPR Дженнифер Дудна. "Прогресс нельзя остановить словами на бумаге", — отозвался ученый. Впрочем, Минздрав РФ не одобрил эксперимент.
В марте 2019 года 18 ведущих ученых-генетиков призвали ввести мораторий на клиническое использование технологии редактирования человеческих зародышевых линий, то есть изменения наследуемой ДНК для создания генетически модифицированных детей. За время действия запрета, по мысли авторов, должны быть выработаны четкие механизмы, регулирующие эксперименты, а также создан глобальный координационный орган.
Идею запрета не поддержала экспертная группа, созданная Всемирной организацией здравоохранения месяц спустя после скандала с опытом Хэ. В июле 2021 года она выпустила рекомендации по редактированию ДНК. Эксперты признали, что у технологии есть большой потенциал для медицинского применения, но бесконтрольное использование может привести к ошибкам, которые закрепятся в геноме будущих поколений.
Принятый ВОЗ документ ставил во главу угла контроль и максимальную прозрачность работ. Он содержал три основных предложения: ввести единый реестр экспериментов по геномному редактированию; создать систему информирования, чтобы любой ученый или врач мог анонимно сообщить об известных ему подпольных лабораториях и незаконных опытах; усилить обмен информацией между разными странами и научными группами.
Ковбойская наука
Некоторые противники идеи моратория указывали на то, что его введение не остановит энтузиастов. Например, молекулярный генетик из Лондонского университетского колледжа Хелен О’Нилл заметила, что во многих странах существует местное регулирование, но такие люди, как Цзянькуй Хэ, не будут учитывать его. Их сильнее манит слава первопроходцев, чем пугают риски и издержки.
Историк науки из Аризонского университета Бенджамин Хорлбат вспоминал, как спустя месяц после скандальной конференции с ним связался сам Хэ. Он рассказал о своем научном пути — и в частности, упомянул о том, как в 2017 году присутствовал на небольшом закрытом семинаре, организованном Дудной в Калифорнийском университете в Беркли. Сотрудник одного элитного американского университета тогда заметил: "Многие крупные открытия совершаются одним или несколькими учеными… это ковбойская наука".
"Эти слова очень повлияли на меня, — приводит слова ученого Хорлбат. — Вам всегда нужен кто-то, способный разбить стекло". В январе 2019 года, находясь под следствием, он заявил правительственной комиссии: "Я твердо верю, что делаю это, чтобы способствовать прогрессу человеческой цивилизации. История будет на моей стороне". Последние слова звучат как парафраз знаменитой фразы Фиделя Кастро "История меня оправдает", сказанной им на судебной процессе в 1953 году. Спустя шесть лет он возглавил революцию — а затем и Кубу.
По мнению Хорлбата, сама атмосфера в передовых науках, где ставки невероятно высоки, побуждает ученых спешить и пренебрегать правилами. "Во время интервью с Хэ меня не покидала мысль, что он не "слетел с катушек", — отмечает Хорлбат. — Он пытался выиграть гонку. Его ошибка была не в нежелании прислушиваться к научным корифеям, но в том, что он слушал их слишком внимательно. Он принимал их поддержку и впитывал в себя то, что говорится во внутреннем пространстве науки о том, куда движутся редактирование генома и человечество".
История Хэ Цзянькуя оказалась плохим примером. Однако до него многие герои от науки все же получали свои лавры. И не все из них были образцами научной этики. Так, вирусолог Джонас Солк ввел разработанную им экспериментальную вакцину от полиомиелита себе и своим родственникам. Пьер Кюри ставил себе компрессы с солями радия. А Барри Маршалл выпил культуру бактерий Helicobacter pylory, чтобы доказать ее роль в развитии гастрита. Эти истории вдохновляли и вдохновляют многих современных ученых, подчеркивает Хорлбарт.
"До сих пор история CRISPR была о гонке за право быть первым, кто напишет не только научные статьи, но и правила для будущего человечества, — размышляет Хорлбарт. — Погоня за статусом творца будущего оставляет мало места для анализа прошлого. Нам нужно слушать не только тех, кто пишет захватывающие истории о технологическом будущем, но и тех, кто напоминает о хрупкости и многообразии человечества".
Читайте также: