Генная инженерия на примере Анджелины Джоли
Ещё по теме генетики
Измени меня
Биотехнологии, геномика и генная инженерия
Человечество застыло на пороге тихой революции: в руках биотехнологов оказалась простая и дешевая технология, позволяющая редактировать генетический код каждого из нас. Но вместо того чтобы скорее запустить технологию в широкое применение, научное сообщество требует ровно обратного - ввести мораторий на эксперименты. Сергей Немалевич выяснил, зачем ученые твердо встали на пути прогресса. ©
___тип находки: окурок место: 33 Флэтбуш-авеню, Бруклин, Нью-Йорк гаплогруппа: L1B (африканское происхождение) пол: мужской цвет глаз: карий
В качестве иллюстраций использован проект американской художницы Хизер Дьюи-Хагборг (Heather Dewey-Hagborg) Stranger Visions. В метро, автобусах и на улицах Нью-Йорка она собирает окурки, волосы, жевательные резинки и другие предметы, содержащие ДНК прохожих. Хизер признается, что иногда на нее смотрят с подозрением, хотя «вообще в Нью-Йорке людей уже ничем не удивишь». После расшифровки генов машиной-секвенатором художница выясняет, какие черты внешности заложены в найденной ДНК, создает объемные модели лиц и печатает на 3D-принтере скульптурные портреты.
Пациентка 87%
CA-125 - очень большой белок: он состоит из более чем 22 тысяч аминокислот. CA-125 есть в нашей глазной оболочке, в дыхательных путях, в эпителии женской репродуктивной системы. Еще это основной онкомаркер рака яичников, особенно на поздних стадиях. Для врача CA-125 абсолютно одинаково выглядит в крови каждого пациента, меняется только его количество и фамилия на медицинской карте. В этот раз анализ на CA-125 был в норме - и пациентка выдохнула с облегчением. «Но этот тест может пропустить рак на начальной стадии с вероятностью от 50 до 75%. А у вас повышен уровень нескольких воспалительных маркеров», - врачу анализы пациентки решительно не нравились.
«Я сказала себе: „Спокойно, будь сильной, у тебя нет ни одной причины думать, что ты не увидишь, как вырастут твои дети и как будут выглядеть твои внуки“. Я позвонила мужу во Францию, через несколько часов он уже садился на самолет. Прекрасное свойство таких моментов: наступает предельная ясность. Ты знаешь, зачем ты живешь и что важно. Это разделяет жизнь на до и после, но это умиротворяет». Пару месяцев назад эти строчки пациентка с плохими анализами записала в своем дневнике. Через пять дней выяснится, что раком она все-таки не болеет, но она все равно добровольно ляжет на операционный стол, чтобы удалить яичники. Пациентку звали Анджелина Джоли Питт, ее дневник опубликовала газета The New York Times.
За два года до этого, в апреле 2013 года, Джоли перенесла двустороннюю мастэктомию - хирургическое удаление молочных желез. Грудь актрисы тоже была здорова, во всяком случае, в удаленных тканях не обнаружили раковых клеток. Мать семерых детей, трех мальчиков и четырех девочек, согласилась на тяжелые операции из-за наследственности. Маршелин Бертран, мать Анджелины Джоли, страдала от обоих типов рака и умерла от опухоли яичников, от этого же умерла бабушка Джоли по материнской линии, тетя актрисы умерла от рака груди всего через три месяца после того, как Джоли сделала мастэктомию. «Мы часто говорим с детьми о „маме мамы“, и мне пришлось найти слова, чтобы объяснить им, что за болезнь забрала ее у нас, - написала Джоли. - Они стали спрашивать, не может ли это случиться и со мной. И я каждый раз отвечала, что волноваться не о чем, но на самом деле я ношу неправильный ген BRCA1, а это очень сильно увеличивает риск заболеть раком груди или яичников».
Если бы гены BRCA1 и BRCA2 можно было обвинять в суде, их бы судили не за убийство или тяжкие телесные повреждения, а всего лишь за оставление в опасности: они не провоцируют образование опухолей, а наоборот, подавляют его, кодируя одноименные белки. Мутировавший вариант гена перестает делать это, выключается, и тогда вероятность того, что женщина заболеет раком груди при определенных условиях возрастает до 87%.
Это знание дала Анджелине Джоли наука, появившаяся на свет позже самой актрисы, - геномика. Джоли избавилась от нескольких фрагментов своего тела, зная, каковы шансы в противном случае лишиться жизни. Для марта 2015 года это было взвешенное решение взрослого человека, ответственно относящегося к своему здоровью. А всего месяц спустя ученые заговорили о методах, которые в будущем могли бы позволить Джоли избежать такой операции. Но заговорили не о том, как это сделать, а о том, чтобы как можно дольше этого не делать. Речь шла о генной инженерии - не для мышей, не для обезьян, не для узкого круга избранных миллиардеров и суперзвезд. Для каждого из нас и наших детей.
___тип находки: жевательная резинка место: угол Уилсон-авеню и Стенхоуп-стрит, Бруклин, Нью-Йорк гаплогруппа: D1 (происхождение от коренных народов Америки) пол: мужской цвет глаз: карий
Чтение и запись
Люди начали учиться читать - секвенировать - генетическую информацию живых существ, в том числе человека, недавно. В 1977 году британский биохимик Фредерик Сенгер предложил первый метод чтения ДНК, который удалось эффективно автоматизировать. В 2003 году был впервые полностью секвенирован геном человека - на эту работу ушло 13 лет и почти три миллиарда долларов. Сегодня генетический код человека можно прочитать за тысячу долларов и трое суток. Самые новые устройства по размеру меньше «айфона». Ни одна биологическая технология в истории не эволюционировала так стремительно.
Мы научились превращать биологические молекулы в последовательности букв - слова, но понимать их смысл до сих пор способны не сильно лучше, чем обычный человек - текст на латыни. Первые версии ученых о том, что каждый ген отвечает за ту или иную болезнь, физиологическую особенность или свойство личности, давно рассыпались в прах. В каком-то смысле Анджелине Джоли повезло: ошибка в ее гене BRCA1 говорит о высоких шансах заболеть без лишней двусмысленности. Но это исключение. В большинстве случаев гены действуют не в одиночку, а целыми оркестрами, их взаимодействия крайне сложны, не меньшую роль играют и внешние обстоятельства. Науке только предстоит проанализировать огромный объем накопленных данных: генетиком впервые можно стать, вообще не притрагиваясь к пробиркам и микроскопу.
У Брэда Питта и Анджелины Джоли есть две родные дочери - Шайло Нувель и Вивьен Маршелин. С высокой вероятностью они унаследовали от матери опасную мутацию, а значит, и им рано или поздно придется сделать выбор: операция или почти неизбежный рак. Если у Шейлы и Вивьен будут дочери, ошибка может передаться и им, а потом их дочерям и внучкам. Чтобы остановить это родовое проклятие, мало уметь читать генетическую информацию и понимать смысл прочитанного - нужно обладать возможностью редактировать этот код.
Генная инженерия начала развиваться даже раньше геномики и прогрессировала почти так же быстро. В последние два года произошел прорыв: биологи наконец изобрели инструмент, с помощью которого не только можно вырезать одни фрагменты молекулы ДНК и заменять их другими, но и передавать исправленный генетический код, в том числе в половые клетки, всем потомкам. Мы получили обоюдоострый инструмент, который, с одной стороны, дает возможность справиться со многими наследственными болезнями, а с другой - делает евгенику медицинской реальностью.
«Оскар» в ангаре
9 ноября 2014 года в бывшем ангаре NASA в самом сердце Кремниевой долины собралась необыкновенная компания: Марк Цукерберг, Сергей Брин, Элон Маск, Юрий Мильнер, Бенедикт Камбербэтч, Кристина Агилера и пара десятков биологов, физиков и математиков. Все были наряжены как на оскаровскую церемонию. И действительно, мероприятие изо всех сил старалось походить именно на нее. Здесь вручали «научный Оскар» - Breakthrough Prize, крупнейшую в денежном выражении научную премию в мире. Энн Вожицки, жена Сергея Брина и одна из сооснователей премии, перекрикивая пение Агилеры, объясняла журналистам: «Мы хотим сделать ученых гламурными!»
Вожицки - биолог по образованию, талант которой проявился не столько в науке, сколько в коммерциализации ее успехов. Созданный ей онлайн-сервис 23andMe позволял любому желающему получить расшифровку личного генетического кода всего за 99 долларов и узнать предрасположенность к двум сотням заболеваний - до тех пор, пока в 2013 году это не запретил американский минздрав FDA. Ведомство посчитало, что прогнозы не подкреплены клиническими данными, а значит, компания вводит клиентов в заблуждение.
Теперь Энн Вожицки вложилась в премию, которую из рук Кэмерон Диаз получила другая яркая женщина, одетая в шикарное меховое манто, - биохимик Дженнифер Дудна из Калифорнийского университета в Беркли. Это и правда выглядело в высшей степени гламурно (если не считать того, что журнал Vanity Fair, устроивший церемонию вместе с Вожицки, не упомянул в своем отчете ни одного имени лауреата, зато сообщил о том, как Брин и Мильнер обсуждали внешний вид друг друга).Впрочем, мировая слава придет к Дженнифер Дудне и без этого. Сделанное ею и ее коллегами открытие способно повлиять на человечество намного сильнее, чем Google и Facebook: они придумали самый простой и естественный способ изменения нашего генетического кода.
Генетический бутерброд
В 1987 году группа японского биолога Ёсидзуми Ишино обнаружила в ДНК бактерии кишечной палочки необычный участок: пять идентичных последовательностей букв-нуклеотидов, по 29 символов в каждой, перемежались разными, но одинаковыми по длине - 32 нуклеотида - сегментами (их назвали спейсерами, то есть разделителями). Биологи не могли понять, какова функция таких необычных фрагментов, ведь случайными столь явные повторы в коде из трех миллиардов букв точно быть не могли. В начале 1990-х выяснилось, что «генетические бутерброды» - 29 букв, потом 32 и так далее - можно найти в ДНК 40% бактерий и 90% архей. Еще через десять лет у этих загадочных участков появилось официальное название CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats - «короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами»). Тогда же, в начале нулевых, нидерландский биолог Рууд Янсен заметил, что участки CRISPR обычно окружены специальными генами (их стали называть Cas), кодирующими ферменты, которые способны разрезать молекулу ДНК.
Но для чего нужна так прихотливо устроенная система, никто не мог понять еще несколько лет. «Первое исследование CRISPR-Cas мы опубликовали еще в 2002 году, за пять лет до начала бума, - вспоминает биохимик Евгений Кунин из Национального центра биотехнологической информации США. - Но главного понять не удалось, мы думали, что эта система занимается ремонтом ДНК». Ключом к пониманию истинной функции CRISPR-Cas стало наблюдение, одновременно сделанное тремя лабораториями в 2005 году: некоторые фрагменты ДНК в CRISPR идентичны ДНК фагов - вирусов, опасных для бактерий. Кунин и его коллеги высказали смелую гипотезу: CRISPR-Cas может быть одной из защитных систем микроба, его иммунитетом. «Эта возможность была упомянута во всех трех статьях, но очень кратко и нечетко, как бы не вполне всерьез - уж очень необычным казался такой механизм, - рассказывает ученый. - Мы же с моей коллегой Кирой Макаровой подошли к этому более основательно и в начале 2006 года опубликовали статью с подробной схемой вероятного механизма действия новой иммунной системы».
Эта схема выглядит примерно так: вся последовательность CRISPR-Cas - как отделение полиции, спейсеры в нем - доска с именами разыскиваемых преступников, записанными четырьмя буквами генетического алфавита. Когда новый вирус проникает в бактерию, кодируемые генами Cas ферменты вырезают кусок его ДНК и копируют на доску. Полицейскими работают те самые режущие ферменты, продуцируемые генами Cas. Они получают копию имени преступника и с этой ориентировкой отправляются на поиски вируса. Как только вирус с соответствующими буквами найден, полицейский фермент разрезает его ДНК. В отличие от обычной полиции, здесь нет ни коррупции, ни, наоборот, морали - только приказ и немедленная ликвидация.
Найти в ДНК клетки конкретный участок и сделать разрез точно в этом месте - это ровно то, о чем десятки лет генные инженеры могли только мечтать. Гений Дженнифер Дудны и ее научной группы в том, что они догадались, что для этого можно использовать готовую биологическую систему, созданную эволюцией - CRISPR-Cas.
Довести ее до работающего генетического варианта функции «найти и заменить» было делом техники. Дудна с коллегами выбрали фермент Cas9, выделяемый бактерией возбудителя скарлатины, и научились подсовывать ему вместо имени преступника любую нужную последовательность букв. Двух полицейских можно заставить сделать два разреза в ДНК - то есть вместе с напарником они вырежут требуемый участок, например, BRCA1, обещающий рак Анджелине Джоли. Останется только вшить на его место здоровый ген - такие технологии уже существуют.
«Инструменты на основе CRISPR-Cas9 на порядок точнее и эффективнее старых, - говорит Евгений Кунин. - Разница примерно как между косой и электрической косилкой. Я бы сказал, что это один из двух главных прорывов в биотехнологии за последние десять лет. Первый - новое поколение методов секвенирования. Но если прогресс в секвенировании несложно было предсказать, то CRISPR-Cas - абсолютная неожиданность».
___тип находки: окурок место: угол Миртл-авеню и Химрод-стрит, Бруклин, Нью-Йорк гаплогруппа: T2B (европейское происхождение) пол: женский цвет глаз: карий
Идеальные дети
«Это работающая технология, - говорит Константин Северинов, профессор Ратгерского университета и Сколковского института науки и технологии. - С ее помощью можно без особых затруднений изменять и редактировать геномы высших организмов, включая млекопитающих, и получать живые существа, в которые направленным образом внесены изменения, например, „исправлены“ некоторые мутации. Эта технология действительно оказалась исключительно эффективной и простой, она превосходит все, что было до сих пор, на порядки».
Значит ли это, что мы получили возможность расправиться с болезнями, которые связаны с генетическими мутациями, и, более того, готовы - если не этически, то технологически - создавать генетический дизайн будущих детей, выбирая им цвет глаз, интеллект, рост, выносливость?
Как бы ни была точна новая технология, она все же может ошибиться на одну-две буквы и разрезать ДНК в неправильном месте. «В природе вообще не бывает стопроцентной точности, - объясняет Северинов. - Речь всегда идет лишь о больших или меньших вероятностях событий. Представьте, что вы ищете свою „романтическую“ половинку, человека, подходящего вам во всех смыслах. Такой человек наверняка существует, но так как количество возможных партнеров огромно и среди них есть большое количество тех, кто только частично похож на ваш идеал, то с очень большой вероятностью вы свяжете себя не со своей „настоящей“ половинкой, а лишь с каким-то ее подобием. В случае геномного редактирования такой не совсем точный выбор приведет к внесению ошибочных изменений не в том месте ДНК, в котором нужно, а это, в свою очередь, может привести к неконтролируемым и нежелательным эффектам: вместо того чтобы вылечить генетическую болезнь, вы можете создать новую!»
Но проблема даже не столько в случайных ошибках, сколько в том, что нам нечего писать в своих генах - пока мы умеем читать буквы, а не смысл. Собранный за последние годы огромный объем генетической информации разных людей, конечно, позволяет делать статистические гипотезы: если у больных раком груди очень часто находится мутация в гене BRCA1, то, видимо, между этим геном и болезнью есть какая-то связь. Но значит ли это, что ген вызывает болезнь? Или он реагирует на болезнь? Или это просто ее признак, сигнал? А какие еще гены участвуют в этом процессе и как? «В таких исследованиях часто делаются выводы на уровне, что все люди, которые родились в 1890 году и ели огурцы, умерли, - иронизирует Северинов. - И они не дают реальной возможности связать наличие мутаций с заболеваниями, не говоря уже о таких трудно измеримых вещах, как интеллект».
Простые в генетическом смысле болезни, очевидно связанные с одной опечаткой, - это, например, муковисцидоз, а также некоторые болезни крови (гемофилия, серповидно-клеточная анемия, отдельные виды талассемии). Они как раз самый очевидный кандидат для лечения с помощью CRISPR-Cas9. Но чтобы переписать генетический код не эмбриона - будущего человека, а уже живущего и болеющего, понадобится тяжелая терапия, пугающая не меньше самой болезни. «Если дело в одной опечатке, мы можем эту опечатку исправить в стволовой кроветворной клетке пациента. Затем человека придется облучить или подвергнуть химиотерапии, убить все его неправильные клетки, а потом подсунуть ему правильные, которые генетически почти идентичны его собственным», - поясняет Северинов. То, что легко выходит в пробирке, не работает на живом человеке: на появление клеток с новым кодом как минимум агрессивно отреагирует иммунитет, а долгосрочные последствия невозможно даже представить.
Каким-то образом связаны с генами не только редкие синдромы, но и болезни, ежегодно убивающие миллионы людей: сердечно-сосудистые, диабет, рак. Но мы не понимаем, какие именно ансамбли генов связаны с ними, только предстоит выяснить, как на генетическую природу этих болезней влияет образ жизни и окружающая среда. Здесь кончается эйфория от гениально простого метода генной инженерии.
Клоны сеют страх
У кошек, как мы знаем с детства, девять жизней. 17 октября 2004 года в калифорнийской лаборатории Genetic Savings & Clone началась вторая жизнь Никки, кошки породы мейн-кун. Малышка Никки, точная копия кошки, умершей за год до этого в возрасте 19 лет, стала первым в истории клоном животного, созданным не в научных, а в коммерческих целях. Хозяйка Никки заплатила за воссоздание любимого питомца 50 тысяч долларов.
Предшественниками Никки были козел, корова, кролик, лошадь, мул, олень, мышь и знаменитая овечка Долли. К началу нулевых технологии клонирования были хорошо развиты, и ученые были вполне способны клонировать людей, во всяком случае для получения эмбриональных стволовых клеток - бесценного биологического материала, из которого можно выращивать ткани, генетически подходящие конкретному пациенту. Многие тогда были уверены, что где-то в подпольных лабораториях полномасштабное клонирование людей или вот-вот начнется, или идет полным ходом. Отражая коллективную паранойю, в 2002 году на экраны вышел второй эпизод «Звездных войн» Джорджа Лукаса «Атака клонов»: в финале в эпической битве сошлись две искусственные армии - биологических клонов и механических дроидов.
За пару месяцев до рождения Малышки Никки американский биохимик Пол Берг опубликовал на сайте Нобелевского комитета статью «Асиломар и рекомбинантная ДНК». «Сегодня, - писал он, - исследования человеческих эмбриональных стволовых клеток и попытки создания клонированных столовых клеток в научных и терапевтических целях дезавуируются как этически неприемлемые... Как и в других случаях, когда наука сталкивается с политикой, раздается все больше голосов созвать новую Асиломарскую конференцию, чтобы обсудить и разрешить возникшие противоречия».
Речь об истории, которая преследовала Пола Берга уже 30 лет. В 1974 году он и его коллеги по Стэнфордскому университету синтезировали первую в истории рекомбинантную молекулу ДНК: в ней был соединен генетический материал двух разных вирусов. Для этого ученые использовали рестриктазу - фермент, который, как и Cas, бактерии используют для защиты от вирусов и разрезания их ДНК (в 1980 году Берг удостоился за это открытие Нобелевской премии по химии). Последним шагом эксперимента должно было стать помещение искусственно созданной рекомбинантной ДНК в кишечную палочку - так должна была появиться на свет первая бактерия, созданная человеком. Однако под давлением коллег Берг решил не доводить опыт до финала: было известно, что один из использованных вирусов вызывал рак у подопытных мышей. Если бы бактерия с мутантным геном каким-то образом заразила сотрудников лаборатории, теоретически могли бы заболеть и они.
Лаборатория Берга наложила на себя добровольный мораторий на дальнейшие исследования рекомбинантных ДНК. Одновременно сомнение в безопасности подобных экспериментов высказала еще одна группа американских ученых. В итоге мораторий был принят большинством американских биохимиков: опыты с рекомбинантной ДНК должны быть остановлены, необходимо организовать конференцию, на которой ученые могли бы обсудить возможные риски воздействия новой технологии на людей и окружающую среду.
___тип находки: окурок место: 1381 Миртл-авеню, Бруклин, Нью-Йорк гаплогруппа: H2A2A1 (восточноевропейское происхождение) пол: мужской цвет глаз: карий
Мораторий на прогресс
Уникальная в своем роде конференция состоялась в заповеднике Асиломар в Калифорнии сорок лет назад - в феврале 1975-го. Биохимики, юристы и врачи должны были договориться: оставить добровольный мораторий в силе или снять его, но наложить на дальнейшие исследования строгие ограничения. Обстановка была жаркой. "Сыпались спекуляции, что безобидные микробы могут превратиться в опасные для человека патогены, устойчивые к любым известным антибиотикам или способные выделять канцерогенные токсины. - Вспоминал Пол Берг. - Никто не мог гарантировать, что подобного не произойдет, и это стимулировало горячие споры. Масла в огонь подливал популярный в то время «Штамм «Андромеда» (роман Майкла Крайтона 1969 года о случайно попавшем на Землю космическом вирусе, грозящем уничтожением всему живому. - Esquire). Участники конференции - и серьезные ученые, и просто демагоги - перебрасывались мириадами «что если». В итоге биологи все же смогли договориться: потенциал рекомбинантных ДНК слишком велик для науки и медицины, и исследования должны быть продолжены.
В Асиломаре были приняты стандарты безопасности при проведении экспериментов, создана шкала уровней риска и рекомендации условий проведения опытов. «За минувшие 30 лет, - писал Пол Берг в 2004 году, - были проведены буквально сотни миллионов экспериментов, в том числе таких, о которых мы не могли и помыслить в 1975-м. Не было ни одного документированного случая, когда бы технология рекомбинантной ДНК создала опасность для людей. Более того, опасения, что перенос ДНК из организма в организм нарушит естественные барьеры размножения и окажет воздействие на процесс эволюции, оказались напрасными: мы узнали, что такой обмен ДНК происходит и в природе».
Но главным достижением конференции в Асиломаре стало установившееся доверие. Мероприятие широко освещалось прессой, и у людей была возможность убедиться, что ученые серьезно задумываются о рисках своих исследований и готовы добровольно отказаться от самых многообещающих опытов, если не уверены в их безопасности. Главное послание Асиломарской конференции было таким: если новая технология угрожает человечеству, первым, кто сообщит об этом, будет ее автор.
В итоге скептики, в основном не имеющие отношения к науке, поутихли. Технология была официально одобрена в большинстве стран. Одно из ее достижений - генно-модифицированные продукты - продаются в любом магазине и по-прежнему способны пошатнуть не физическое, а лишь психологическое здоровье впечатлительных потребителей. Но сегодня у нас наконец появился достойный объект для беспокойства - CRISPR-Cas9.
Генная инженерия на каждый день
Замечательная особенность технологии CRISPR-Cas9 - с ее помощью можно менять генетическую информацию в половых клетках, а значит, редактировать геном, передающийся потомству. «Например, гемофилия - относительно простая моногенная болезнь, которую матери-носительницы могут передавать сыновьям, - говорит профессор Константин Северинов. - Нет принципиальных препятствий взять яйцеклетку матери - носительницы гемофилии, отредактировать копию мутантного гена, ответственного за развитие болезни, оплодотворить такую „отредактированную“ яйцеклетку и после вынашивания эмбриона получить мальчика, у которого такой болезни уже не будет. Другой вопрос, что сложно гарантировать отсутствие нецелевых изменений в других местах генома отредактированной яйцеклетки. А кроме того, нет легальной базы, которая бы регулировала подобные эксперименты».
Ровно через сорок лет после Асиломарской конференции, в марте 2015-го, в журнале Science вышла статья под неброским заголовком «Разумный путь развития генной инженерии и генетической модификации зародышевой линии». Зато сенсационным выглядел коллектив авторов - их почти два десятка, крупнейшие современные генетики и биотехнологи, в том числе Дженнифер Дудна и Пол Берг. За неделю до заметки в Science во втором из авторитетнейших научных журналов мира, Nature, вышла статья «Не редактируйте человеческую зародышевую линию». Она была подписана, в числе прочих, американским биотехнологом российского происхождения Федором Урновым, одним из создателей цинковопальцевой нуклеазы - еще одной прорывной технологии редактирования генома, конкурирующей с CRISPR-Cas9.
Как и в 1974 году, две независимые группы ученых, благодаря которым мы оказались на пороге новой биотехнологической революции, в унисон заговорили о необходимости объявить добровольный мораторий на генетическую модификацию зародышевой линии человека - это наши сперматозоиды и яйцеклетки, а также гаметы.
«Необходимо настаивать... на отсутствии любых попыток генетически модифицировать зародышевую линию человека, пока социальные, экологические и этические последствия таких действий не будут в достаточной степени обсуждены научными и правительственными органами», - сказано в Science. Тон в Nature даже более категоричен: «Ученые должны договориться не заниматься генетическим модифицированием зародышевой линии человека. Если когда-нибудь возникнет ситуация, при которой терапевтические преимущества этого подхода будут безусловны, решение об использовании модификации половой линии должно быть принято в ходе открытой дискуссии».
«Реальной медицинской необходимости инженерии генетической линии человека на данный момент нет, - объясняет заведующий группой по разработке генно-инженерных подходов к заболеваниям крови компании Sangamo BioSciences и профессор Калифорнийского университета в Беркли Федор Урнов. - С другой стороны, есть реальная опасность, что начнутся эксперименты по так называемой добровольной геномодификации - то есть медицински не обоснованной. Это на данный момент совершенно недопустимо». Да, Урнов имеет в виду именно выбор цвета глаз вашего будущего ребенка в соответствии с вашими представлениями о прекрасном. Но если методы редактирования генома будут развиваться так же быстро, как технологии его прочтения, генетические болезни могут быть побеждены уже в следующем десятилетии.
Генная инженерия стремительно становится повседневной практикой - и речь не про лаборатории, ставящие эксперименты на животных. В феврале 2015 года парламент Великобритании официально разрешил рождение «детей трех родителей». Дело в том, что ДНК содержится не только в ядре - короткий, но важный генетический код, передающийся по материнской линии, есть и в митохондриях, энергических станциях клеток. Мутации в нем вызывают редкие, но очень тяжелые заболевания. Британский закон разрешает использовать донорские клетки со здоровыми митохондриями как контейнер для чужих ядер, если митохондриальная ДНК в материнской клетке содержит нежелательные варианты генов. Это гораздо проще, чем CRISPR-Cas9 и ему подобные методы - здесь даже не нужно разрезать последовательность ДНК. И это недвусмысленно сообщает нам: если один метод генной инженерии уже достиг легального поля, то и судьба остальных, вероятно, будет решаться там же довольно скоро.
Первые дети трех родителей появятся на свет уже в будущем году. И после обычных «мамы» и «папы» им, видимо, придется выговорить и это: «митохондриальная мама».
Сергей Немалевич
«Esquire», №110, 28 мая 2015
Измени меня
Биотехнологии, геномика и генная инженерия
Человечество застыло на пороге тихой революции: в руках биотехнологов оказалась простая и дешевая технология, позволяющая редактировать генетический код каждого из нас. Но вместо того чтобы скорее запустить технологию в широкое применение, научное сообщество требует ровно обратного - ввести мораторий на эксперименты. Сергей Немалевич выяснил, зачем ученые твердо встали на пути прогресса. ©
___тип находки: окурок место: 33 Флэтбуш-авеню, Бруклин, Нью-Йорк гаплогруппа: L1B (африканское происхождение) пол: мужской цвет глаз: карий
В качестве иллюстраций использован проект американской художницы Хизер Дьюи-Хагборг (Heather Dewey-Hagborg) Stranger Visions. В метро, автобусах и на улицах Нью-Йорка она собирает окурки, волосы, жевательные резинки и другие предметы, содержащие ДНК прохожих. Хизер признается, что иногда на нее смотрят с подозрением, хотя «вообще в Нью-Йорке людей уже ничем не удивишь». После расшифровки генов машиной-секвенатором художница выясняет, какие черты внешности заложены в найденной ДНК, создает объемные модели лиц и печатает на 3D-принтере скульптурные портреты.
Пациентка 87%
CA-125 - очень большой белок: он состоит из более чем 22 тысяч аминокислот. CA-125 есть в нашей глазной оболочке, в дыхательных путях, в эпителии женской репродуктивной системы. Еще это основной онкомаркер рака яичников, особенно на поздних стадиях. Для врача CA-125 абсолютно одинаково выглядит в крови каждого пациента, меняется только его количество и фамилия на медицинской карте. В этот раз анализ на CA-125 был в норме - и пациентка выдохнула с облегчением. «Но этот тест может пропустить рак на начальной стадии с вероятностью от 50 до 75%. А у вас повышен уровень нескольких воспалительных маркеров», - врачу анализы пациентки решительно не нравились.
«Я сказала себе: „Спокойно, будь сильной, у тебя нет ни одной причины думать, что ты не увидишь, как вырастут твои дети и как будут выглядеть твои внуки“. Я позвонила мужу во Францию, через несколько часов он уже садился на самолет. Прекрасное свойство таких моментов: наступает предельная ясность. Ты знаешь, зачем ты живешь и что важно. Это разделяет жизнь на до и после, но это умиротворяет». Пару месяцев назад эти строчки пациентка с плохими анализами записала в своем дневнике. Через пять дней выяснится, что раком она все-таки не болеет, но она все равно добровольно ляжет на операционный стол, чтобы удалить яичники. Пациентку звали Анджелина Джоли Питт, ее дневник опубликовала газета The New York Times.
За два года до этого, в апреле 2013 года, Джоли перенесла двустороннюю мастэктомию - хирургическое удаление молочных желез. Грудь актрисы тоже была здорова, во всяком случае, в удаленных тканях не обнаружили раковых клеток. Мать семерых детей, трех мальчиков и четырех девочек, согласилась на тяжелые операции из-за наследственности. Маршелин Бертран, мать Анджелины Джоли, страдала от обоих типов рака и умерла от опухоли яичников, от этого же умерла бабушка Джоли по материнской линии, тетя актрисы умерла от рака груди всего через три месяца после того, как Джоли сделала мастэктомию. «Мы часто говорим с детьми о „маме мамы“, и мне пришлось найти слова, чтобы объяснить им, что за болезнь забрала ее у нас, - написала Джоли. - Они стали спрашивать, не может ли это случиться и со мной. И я каждый раз отвечала, что волноваться не о чем, но на самом деле я ношу неправильный ген BRCA1, а это очень сильно увеличивает риск заболеть раком груди или яичников».
Если бы гены BRCA1 и BRCA2 можно было обвинять в суде, их бы судили не за убийство или тяжкие телесные повреждения, а всего лишь за оставление в опасности: они не провоцируют образование опухолей, а наоборот, подавляют его, кодируя одноименные белки. Мутировавший вариант гена перестает делать это, выключается, и тогда вероятность того, что женщина заболеет раком груди при определенных условиях возрастает до 87%.
Это знание дала Анджелине Джоли наука, появившаяся на свет позже самой актрисы, - геномика. Джоли избавилась от нескольких фрагментов своего тела, зная, каковы шансы в противном случае лишиться жизни. Для марта 2015 года это было взвешенное решение взрослого человека, ответственно относящегося к своему здоровью. А всего месяц спустя ученые заговорили о методах, которые в будущем могли бы позволить Джоли избежать такой операции. Но заговорили не о том, как это сделать, а о том, чтобы как можно дольше этого не делать. Речь шла о генной инженерии - не для мышей, не для обезьян, не для узкого круга избранных миллиардеров и суперзвезд. Для каждого из нас и наших детей.
___тип находки: жевательная резинка место: угол Уилсон-авеню и Стенхоуп-стрит, Бруклин, Нью-Йорк гаплогруппа: D1 (происхождение от коренных народов Америки) пол: мужской цвет глаз: карий
Чтение и запись
Люди начали учиться читать - секвенировать - генетическую информацию живых существ, в том числе человека, недавно. В 1977 году британский биохимик Фредерик Сенгер предложил первый метод чтения ДНК, который удалось эффективно автоматизировать. В 2003 году был впервые полностью секвенирован геном человека - на эту работу ушло 13 лет и почти три миллиарда долларов. Сегодня генетический код человека можно прочитать за тысячу долларов и трое суток. Самые новые устройства по размеру меньше «айфона». Ни одна биологическая технология в истории не эволюционировала так стремительно.
Мы научились превращать биологические молекулы в последовательности букв - слова, но понимать их смысл до сих пор способны не сильно лучше, чем обычный человек - текст на латыни. Первые версии ученых о том, что каждый ген отвечает за ту или иную болезнь, физиологическую особенность или свойство личности, давно рассыпались в прах. В каком-то смысле Анджелине Джоли повезло: ошибка в ее гене BRCA1 говорит о высоких шансах заболеть без лишней двусмысленности. Но это исключение. В большинстве случаев гены действуют не в одиночку, а целыми оркестрами, их взаимодействия крайне сложны, не меньшую роль играют и внешние обстоятельства. Науке только предстоит проанализировать огромный объем накопленных данных: генетиком впервые можно стать, вообще не притрагиваясь к пробиркам и микроскопу.
У Брэда Питта и Анджелины Джоли есть две родные дочери - Шайло Нувель и Вивьен Маршелин. С высокой вероятностью они унаследовали от матери опасную мутацию, а значит, и им рано или поздно придется сделать выбор: операция или почти неизбежный рак. Если у Шейлы и Вивьен будут дочери, ошибка может передаться и им, а потом их дочерям и внучкам. Чтобы остановить это родовое проклятие, мало уметь читать генетическую информацию и понимать смысл прочитанного - нужно обладать возможностью редактировать этот код.
Генная инженерия начала развиваться даже раньше геномики и прогрессировала почти так же быстро. В последние два года произошел прорыв: биологи наконец изобрели инструмент, с помощью которого не только можно вырезать одни фрагменты молекулы ДНК и заменять их другими, но и передавать исправленный генетический код, в том числе в половые клетки, всем потомкам. Мы получили обоюдоострый инструмент, который, с одной стороны, дает возможность справиться со многими наследственными болезнями, а с другой - делает евгенику медицинской реальностью.
«Оскар» в ангаре
9 ноября 2014 года в бывшем ангаре NASA в самом сердце Кремниевой долины собралась необыкновенная компания: Марк Цукерберг, Сергей Брин, Элон Маск, Юрий Мильнер, Бенедикт Камбербэтч, Кристина Агилера и пара десятков биологов, физиков и математиков. Все были наряжены как на оскаровскую церемонию. И действительно, мероприятие изо всех сил старалось походить именно на нее. Здесь вручали «научный Оскар» - Breakthrough Prize, крупнейшую в денежном выражении научную премию в мире. Энн Вожицки, жена Сергея Брина и одна из сооснователей премии, перекрикивая пение Агилеры, объясняла журналистам: «Мы хотим сделать ученых гламурными!»
Вожицки - биолог по образованию, талант которой проявился не столько в науке, сколько в коммерциализации ее успехов. Созданный ей онлайн-сервис 23andMe позволял любому желающему получить расшифровку личного генетического кода всего за 99 долларов и узнать предрасположенность к двум сотням заболеваний - до тех пор, пока в 2013 году это не запретил американский минздрав FDA. Ведомство посчитало, что прогнозы не подкреплены клиническими данными, а значит, компания вводит клиентов в заблуждение.
Теперь Энн Вожицки вложилась в премию, которую из рук Кэмерон Диаз получила другая яркая женщина, одетая в шикарное меховое манто, - биохимик Дженнифер Дудна из Калифорнийского университета в Беркли. Это и правда выглядело в высшей степени гламурно (если не считать того, что журнал Vanity Fair, устроивший церемонию вместе с Вожицки, не упомянул в своем отчете ни одного имени лауреата, зато сообщил о том, как Брин и Мильнер обсуждали внешний вид друг друга).Впрочем, мировая слава придет к Дженнифер Дудне и без этого. Сделанное ею и ее коллегами открытие способно повлиять на человечество намного сильнее, чем Google и Facebook: они придумали самый простой и естественный способ изменения нашего генетического кода.
Генетический бутерброд
В 1987 году группа японского биолога Ёсидзуми Ишино обнаружила в ДНК бактерии кишечной палочки необычный участок: пять идентичных последовательностей букв-нуклеотидов, по 29 символов в каждой, перемежались разными, но одинаковыми по длине - 32 нуклеотида - сегментами (их назвали спейсерами, то есть разделителями). Биологи не могли понять, какова функция таких необычных фрагментов, ведь случайными столь явные повторы в коде из трех миллиардов букв точно быть не могли. В начале 1990-х выяснилось, что «генетические бутерброды» - 29 букв, потом 32 и так далее - можно найти в ДНК 40% бактерий и 90% архей. Еще через десять лет у этих загадочных участков появилось официальное название CRISPR (clustered regularly interspaced short palindromic repeats - «короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами»). Тогда же, в начале нулевых, нидерландский биолог Рууд Янсен заметил, что участки CRISPR обычно окружены специальными генами (их стали называть Cas), кодирующими ферменты, которые способны разрезать молекулу ДНК.
Но для чего нужна так прихотливо устроенная система, никто не мог понять еще несколько лет. «Первое исследование CRISPR-Cas мы опубликовали еще в 2002 году, за пять лет до начала бума, - вспоминает биохимик Евгений Кунин из Национального центра биотехнологической информации США. - Но главного понять не удалось, мы думали, что эта система занимается ремонтом ДНК». Ключом к пониманию истинной функции CRISPR-Cas стало наблюдение, одновременно сделанное тремя лабораториями в 2005 году: некоторые фрагменты ДНК в CRISPR идентичны ДНК фагов - вирусов, опасных для бактерий. Кунин и его коллеги высказали смелую гипотезу: CRISPR-Cas может быть одной из защитных систем микроба, его иммунитетом. «Эта возможность была упомянута во всех трех статьях, но очень кратко и нечетко, как бы не вполне всерьез - уж очень необычным казался такой механизм, - рассказывает ученый. - Мы же с моей коллегой Кирой Макаровой подошли к этому более основательно и в начале 2006 года опубликовали статью с подробной схемой вероятного механизма действия новой иммунной системы».
Эта схема выглядит примерно так: вся последовательность CRISPR-Cas - как отделение полиции, спейсеры в нем - доска с именами разыскиваемых преступников, записанными четырьмя буквами генетического алфавита. Когда новый вирус проникает в бактерию, кодируемые генами Cas ферменты вырезают кусок его ДНК и копируют на доску. Полицейскими работают те самые режущие ферменты, продуцируемые генами Cas. Они получают копию имени преступника и с этой ориентировкой отправляются на поиски вируса. Как только вирус с соответствующими буквами найден, полицейский фермент разрезает его ДНК. В отличие от обычной полиции, здесь нет ни коррупции, ни, наоборот, морали - только приказ и немедленная ликвидация.
Найти в ДНК клетки конкретный участок и сделать разрез точно в этом месте - это ровно то, о чем десятки лет генные инженеры могли только мечтать. Гений Дженнифер Дудны и ее научной группы в том, что они догадались, что для этого можно использовать готовую биологическую систему, созданную эволюцией - CRISPR-Cas.
Довести ее до работающего генетического варианта функции «найти и заменить» было делом техники. Дудна с коллегами выбрали фермент Cas9, выделяемый бактерией возбудителя скарлатины, и научились подсовывать ему вместо имени преступника любую нужную последовательность букв. Двух полицейских можно заставить сделать два разреза в ДНК - то есть вместе с напарником они вырежут требуемый участок, например, BRCA1, обещающий рак Анджелине Джоли. Останется только вшить на его место здоровый ген - такие технологии уже существуют.
«Инструменты на основе CRISPR-Cas9 на порядок точнее и эффективнее старых, - говорит Евгений Кунин. - Разница примерно как между косой и электрической косилкой. Я бы сказал, что это один из двух главных прорывов в биотехнологии за последние десять лет. Первый - новое поколение методов секвенирования. Но если прогресс в секвенировании несложно было предсказать, то CRISPR-Cas - абсолютная неожиданность».
___тип находки: окурок место: угол Миртл-авеню и Химрод-стрит, Бруклин, Нью-Йорк гаплогруппа: T2B (европейское происхождение) пол: женский цвет глаз: карий
Идеальные дети
«Это работающая технология, - говорит Константин Северинов, профессор Ратгерского университета и Сколковского института науки и технологии. - С ее помощью можно без особых затруднений изменять и редактировать геномы высших организмов, включая млекопитающих, и получать живые существа, в которые направленным образом внесены изменения, например, „исправлены“ некоторые мутации. Эта технология действительно оказалась исключительно эффективной и простой, она превосходит все, что было до сих пор, на порядки».
Значит ли это, что мы получили возможность расправиться с болезнями, которые связаны с генетическими мутациями, и, более того, готовы - если не этически, то технологически - создавать генетический дизайн будущих детей, выбирая им цвет глаз, интеллект, рост, выносливость?
Как бы ни была точна новая технология, она все же может ошибиться на одну-две буквы и разрезать ДНК в неправильном месте. «В природе вообще не бывает стопроцентной точности, - объясняет Северинов. - Речь всегда идет лишь о больших или меньших вероятностях событий. Представьте, что вы ищете свою „романтическую“ половинку, человека, подходящего вам во всех смыслах. Такой человек наверняка существует, но так как количество возможных партнеров огромно и среди них есть большое количество тех, кто только частично похож на ваш идеал, то с очень большой вероятностью вы свяжете себя не со своей „настоящей“ половинкой, а лишь с каким-то ее подобием. В случае геномного редактирования такой не совсем точный выбор приведет к внесению ошибочных изменений не в том месте ДНК, в котором нужно, а это, в свою очередь, может привести к неконтролируемым и нежелательным эффектам: вместо того чтобы вылечить генетическую болезнь, вы можете создать новую!»
Но проблема даже не столько в случайных ошибках, сколько в том, что нам нечего писать в своих генах - пока мы умеем читать буквы, а не смысл. Собранный за последние годы огромный объем генетической информации разных людей, конечно, позволяет делать статистические гипотезы: если у больных раком груди очень часто находится мутация в гене BRCA1, то, видимо, между этим геном и болезнью есть какая-то связь. Но значит ли это, что ген вызывает болезнь? Или он реагирует на болезнь? Или это просто ее признак, сигнал? А какие еще гены участвуют в этом процессе и как? «В таких исследованиях часто делаются выводы на уровне, что все люди, которые родились в 1890 году и ели огурцы, умерли, - иронизирует Северинов. - И они не дают реальной возможности связать наличие мутаций с заболеваниями, не говоря уже о таких трудно измеримых вещах, как интеллект».
Простые в генетическом смысле болезни, очевидно связанные с одной опечаткой, - это, например, муковисцидоз, а также некоторые болезни крови (гемофилия, серповидно-клеточная анемия, отдельные виды талассемии). Они как раз самый очевидный кандидат для лечения с помощью CRISPR-Cas9. Но чтобы переписать генетический код не эмбриона - будущего человека, а уже живущего и болеющего, понадобится тяжелая терапия, пугающая не меньше самой болезни. «Если дело в одной опечатке, мы можем эту опечатку исправить в стволовой кроветворной клетке пациента. Затем человека придется облучить или подвергнуть химиотерапии, убить все его неправильные клетки, а потом подсунуть ему правильные, которые генетически почти идентичны его собственным», - поясняет Северинов. То, что легко выходит в пробирке, не работает на живом человеке: на появление клеток с новым кодом как минимум агрессивно отреагирует иммунитет, а долгосрочные последствия невозможно даже представить.
Каким-то образом связаны с генами не только редкие синдромы, но и болезни, ежегодно убивающие миллионы людей: сердечно-сосудистые, диабет, рак. Но мы не понимаем, какие именно ансамбли генов связаны с ними, только предстоит выяснить, как на генетическую природу этих болезней влияет образ жизни и окружающая среда. Здесь кончается эйфория от гениально простого метода генной инженерии.
Клоны сеют страх
У кошек, как мы знаем с детства, девять жизней. 17 октября 2004 года в калифорнийской лаборатории Genetic Savings & Clone началась вторая жизнь Никки, кошки породы мейн-кун. Малышка Никки, точная копия кошки, умершей за год до этого в возрасте 19 лет, стала первым в истории клоном животного, созданным не в научных, а в коммерческих целях. Хозяйка Никки заплатила за воссоздание любимого питомца 50 тысяч долларов.
Предшественниками Никки были козел, корова, кролик, лошадь, мул, олень, мышь и знаменитая овечка Долли. К началу нулевых технологии клонирования были хорошо развиты, и ученые были вполне способны клонировать людей, во всяком случае для получения эмбриональных стволовых клеток - бесценного биологического материала, из которого можно выращивать ткани, генетически подходящие конкретному пациенту. Многие тогда были уверены, что где-то в подпольных лабораториях полномасштабное клонирование людей или вот-вот начнется, или идет полным ходом. Отражая коллективную паранойю, в 2002 году на экраны вышел второй эпизод «Звездных войн» Джорджа Лукаса «Атака клонов»: в финале в эпической битве сошлись две искусственные армии - биологических клонов и механических дроидов.
За пару месяцев до рождения Малышки Никки американский биохимик Пол Берг опубликовал на сайте Нобелевского комитета статью «Асиломар и рекомбинантная ДНК». «Сегодня, - писал он, - исследования человеческих эмбриональных стволовых клеток и попытки создания клонированных столовых клеток в научных и терапевтических целях дезавуируются как этически неприемлемые... Как и в других случаях, когда наука сталкивается с политикой, раздается все больше голосов созвать новую Асиломарскую конференцию, чтобы обсудить и разрешить возникшие противоречия».
Речь об истории, которая преследовала Пола Берга уже 30 лет. В 1974 году он и его коллеги по Стэнфордскому университету синтезировали первую в истории рекомбинантную молекулу ДНК: в ней был соединен генетический материал двух разных вирусов. Для этого ученые использовали рестриктазу - фермент, который, как и Cas, бактерии используют для защиты от вирусов и разрезания их ДНК (в 1980 году Берг удостоился за это открытие Нобелевской премии по химии). Последним шагом эксперимента должно было стать помещение искусственно созданной рекомбинантной ДНК в кишечную палочку - так должна была появиться на свет первая бактерия, созданная человеком. Однако под давлением коллег Берг решил не доводить опыт до финала: было известно, что один из использованных вирусов вызывал рак у подопытных мышей. Если бы бактерия с мутантным геном каким-то образом заразила сотрудников лаборатории, теоретически могли бы заболеть и они.
Лаборатория Берга наложила на себя добровольный мораторий на дальнейшие исследования рекомбинантных ДНК. Одновременно сомнение в безопасности подобных экспериментов высказала еще одна группа американских ученых. В итоге мораторий был принят большинством американских биохимиков: опыты с рекомбинантной ДНК должны быть остановлены, необходимо организовать конференцию, на которой ученые могли бы обсудить возможные риски воздействия новой технологии на людей и окружающую среду.
___тип находки: окурок место: 1381 Миртл-авеню, Бруклин, Нью-Йорк гаплогруппа: H2A2A1 (восточноевропейское происхождение) пол: мужской цвет глаз: карий
Мораторий на прогресс
Уникальная в своем роде конференция состоялась в заповеднике Асиломар в Калифорнии сорок лет назад - в феврале 1975-го. Биохимики, юристы и врачи должны были договориться: оставить добровольный мораторий в силе или снять его, но наложить на дальнейшие исследования строгие ограничения. Обстановка была жаркой. "Сыпались спекуляции, что безобидные микробы могут превратиться в опасные для человека патогены, устойчивые к любым известным антибиотикам или способные выделять канцерогенные токсины. - Вспоминал Пол Берг. - Никто не мог гарантировать, что подобного не произойдет, и это стимулировало горячие споры. Масла в огонь подливал популярный в то время «Штамм «Андромеда» (роман Майкла Крайтона 1969 года о случайно попавшем на Землю космическом вирусе, грозящем уничтожением всему живому. - Esquire). Участники конференции - и серьезные ученые, и просто демагоги - перебрасывались мириадами «что если». В итоге биологи все же смогли договориться: потенциал рекомбинантных ДНК слишком велик для науки и медицины, и исследования должны быть продолжены.
В Асиломаре были приняты стандарты безопасности при проведении экспериментов, создана шкала уровней риска и рекомендации условий проведения опытов. «За минувшие 30 лет, - писал Пол Берг в 2004 году, - были проведены буквально сотни миллионов экспериментов, в том числе таких, о которых мы не могли и помыслить в 1975-м. Не было ни одного документированного случая, когда бы технология рекомбинантной ДНК создала опасность для людей. Более того, опасения, что перенос ДНК из организма в организм нарушит естественные барьеры размножения и окажет воздействие на процесс эволюции, оказались напрасными: мы узнали, что такой обмен ДНК происходит и в природе».
Но главным достижением конференции в Асиломаре стало установившееся доверие. Мероприятие широко освещалось прессой, и у людей была возможность убедиться, что ученые серьезно задумываются о рисках своих исследований и готовы добровольно отказаться от самых многообещающих опытов, если не уверены в их безопасности. Главное послание Асиломарской конференции было таким: если новая технология угрожает человечеству, первым, кто сообщит об этом, будет ее автор.
В итоге скептики, в основном не имеющие отношения к науке, поутихли. Технология была официально одобрена в большинстве стран. Одно из ее достижений - генно-модифицированные продукты - продаются в любом магазине и по-прежнему способны пошатнуть не физическое, а лишь психологическое здоровье впечатлительных потребителей. Но сегодня у нас наконец появился достойный объект для беспокойства - CRISPR-Cas9.
Генная инженерия на каждый день
Замечательная особенность технологии CRISPR-Cas9 - с ее помощью можно менять генетическую информацию в половых клетках, а значит, редактировать геном, передающийся потомству. «Например, гемофилия - относительно простая моногенная болезнь, которую матери-носительницы могут передавать сыновьям, - говорит профессор Константин Северинов. - Нет принципиальных препятствий взять яйцеклетку матери - носительницы гемофилии, отредактировать копию мутантного гена, ответственного за развитие болезни, оплодотворить такую „отредактированную“ яйцеклетку и после вынашивания эмбриона получить мальчика, у которого такой болезни уже не будет. Другой вопрос, что сложно гарантировать отсутствие нецелевых изменений в других местах генома отредактированной яйцеклетки. А кроме того, нет легальной базы, которая бы регулировала подобные эксперименты».
Ровно через сорок лет после Асиломарской конференции, в марте 2015-го, в журнале Science вышла статья под неброским заголовком «Разумный путь развития генной инженерии и генетической модификации зародышевой линии». Зато сенсационным выглядел коллектив авторов - их почти два десятка, крупнейшие современные генетики и биотехнологи, в том числе Дженнифер Дудна и Пол Берг. За неделю до заметки в Science во втором из авторитетнейших научных журналов мира, Nature, вышла статья «Не редактируйте человеческую зародышевую линию». Она была подписана, в числе прочих, американским биотехнологом российского происхождения Федором Урновым, одним из создателей цинковопальцевой нуклеазы - еще одной прорывной технологии редактирования генома, конкурирующей с CRISPR-Cas9.
Как и в 1974 году, две независимые группы ученых, благодаря которым мы оказались на пороге новой биотехнологической революции, в унисон заговорили о необходимости объявить добровольный мораторий на генетическую модификацию зародышевой линии человека - это наши сперматозоиды и яйцеклетки, а также гаметы.
«Необходимо настаивать... на отсутствии любых попыток генетически модифицировать зародышевую линию человека, пока социальные, экологические и этические последствия таких действий не будут в достаточной степени обсуждены научными и правительственными органами», - сказано в Science. Тон в Nature даже более категоричен: «Ученые должны договориться не заниматься генетическим модифицированием зародышевой линии человека. Если когда-нибудь возникнет ситуация, при которой терапевтические преимущества этого подхода будут безусловны, решение об использовании модификации половой линии должно быть принято в ходе открытой дискуссии».
«Реальной медицинской необходимости инженерии генетической линии человека на данный момент нет, - объясняет заведующий группой по разработке генно-инженерных подходов к заболеваниям крови компании Sangamo BioSciences и профессор Калифорнийского университета в Беркли Федор Урнов. - С другой стороны, есть реальная опасность, что начнутся эксперименты по так называемой добровольной геномодификации - то есть медицински не обоснованной. Это на данный момент совершенно недопустимо». Да, Урнов имеет в виду именно выбор цвета глаз вашего будущего ребенка в соответствии с вашими представлениями о прекрасном. Но если методы редактирования генома будут развиваться так же быстро, как технологии его прочтения, генетические болезни могут быть побеждены уже в следующем десятилетии.
Генная инженерия стремительно становится повседневной практикой - и речь не про лаборатории, ставящие эксперименты на животных. В феврале 2015 года парламент Великобритании официально разрешил рождение «детей трех родителей». Дело в том, что ДНК содержится не только в ядре - короткий, но важный генетический код, передающийся по материнской линии, есть и в митохондриях, энергических станциях клеток. Мутации в нем вызывают редкие, но очень тяжелые заболевания. Британский закон разрешает использовать донорские клетки со здоровыми митохондриями как контейнер для чужих ядер, если митохондриальная ДНК в материнской клетке содержит нежелательные варианты генов. Это гораздо проще, чем CRISPR-Cas9 и ему подобные методы - здесь даже не нужно разрезать последовательность ДНК. И это недвусмысленно сообщает нам: если один метод генной инженерии уже достиг легального поля, то и судьба остальных, вероятно, будет решаться там же довольно скоро.
Первые дети трех родителей появятся на свет уже в будущем году. И после обычных «мамы» и «папы» им, видимо, придется выговорить и это: «митохондриальная мама».
Сергей Немалевич
«Esquire», №110, 28 мая 2015