Генетически модифицированные люди. Возможно ли это? Генетически модифицированный организм В медицине и фармацевтической промышленности

В медицинском журнале «Human Reproduction» недавно была опубликована сенсационная статья «Митохондрия в человеческом детеныше произведена путем трансплантации цитоплазмы».
Средства массовой информации пустили эту статью в интенсивную ротацию...на один день, после чего все благополучно об этом «забыли». Однако факт остается фактом. В настоящее время в мире есть дети, которые «сконструированы» генетическим путем. Это звучит как научная фантастика, но это правда.... ..

Первый известный случай зародышевой генной терапии, при которой генами родителей манипулируют таким образом, чтобы это отразилось в их детях, произошел в отделении репродуктивной терапии в Нью-Джерси в марте 2001 года, когда 30 здоровых детей было рождено с ДНК от трех человек – отца, матери и посторонней женщины. Пятнадцать из них были пациентами этой клиники, остальные пятнадцать - из других медицинских учреждений.

Ученые обнаружили, что одна из причин женского бесплодия в том, что яйцеклетки могут содержать «старые» митохондрии (напомню, что митохондрии – это часть клетки, снабжающая ее энергией). Эти «ленивые» яйцеклетки не в состоянии укрепиться на стенке матки после оплодотворения. Для их активизации ученые вводят в клутку митохондрии молодых женщин. Митохондрия клетки содержит ДНК постороннего человека, а родившиеся дети имеют генетический материал из трех источников. ДНК посторонней женщины таким образом может отразиться в потомстве по женской линии.

Большая проблема состоит в том, что нет информации, как влияет подобная операция на детей и их потомков. Фактически, подобные манипуляции не были исследованы должным образом на животных, а тем более на людях. Доктора утверждают, что дети здоровы, но они «забывают» об одном важном моменте. В результате операции были рождены не 15, а 17 детей. Одна беременность окончилась абортом, а вторая окончилась выкидышем. Почему? Два зародыша имели редкий генетический синдром Турнера, который поражает только женщин. В обычных условиях он встречается у одной женщины из 2500 рожденных, и заключается в отсутствии или повреждении одной из X-хромосом. Почувствуйте разницу - 1 из 2500 или 2 из 17!

Более того, если предположить, что 9 из 17 зародышей были женскими (около 50 процентов), тогда 2 из 9 младенцев заболели этим редким заболеванием. Во внутренних медицинских документах именно генетическая операция названа основной его причиной. Даже если не учитывать синдром Турнера, многие эксперты были шокированы фактом такой операции. Ответная статья в том же журнале гласит: «Ни безопасность, ни эффективность этого метода не были клинически обоснованы». Рут Дич (Ruth Deech), председатель Британского комитета эмбриологии, сказал в интервью корреспонденту BBC: «Есть большой риск. Не только для этих детей, но и для будущих поколений»

Количество детей, рожденных с использованием такого метода, неизвестно. Статья утверждает, что их «около тридцати» в 2001 году. На сегодняшний момент, как минимум 2 из этих детей достигли возраста в 1 год. Доктор Джозеф Кумин (Joseph Cummin), почетный профессор биологии университета Западного Онтарио, высказался, что больше никакой информации об этих 30-ти детях в масс-медиа не появлялось, как и о дополнительных случаях подобного генетического вмешательства. Доктор утверждает, что в Норвегии в 2003 году подобные операции были проведены с целью «коррекции заболевания клеток». Он подытожил, что «Похоже, подобные генетически модифицированные дети рождаются и сейчас, в обстановке строгой секретности и информационного вакуума»

Луи Пастер скрыл результаты экспериментов, противоречащие его теории.

Одно из наиболее известных научных противостояний в истории произошло между теми, кто верит, что микроорганизмы образуются в результате гниения органического вещества, и тех, кто считает, что они только переносятся с одной поверхности на другую потоком воздуха. С 1850 до 1870 года известный французский химик и микробиолог Луи Пастер столкнулся в противостоянии со сторонниками образования микробов из ничего, особенно с Феликс Пуче (Felix Pouchet).

Два лагеря непрерывно проводили эксперименты для подтверждения своей теории и опровержения противников. Как известно, Пастер выиграл. Современная наука приняла теорию, согласно которой микрорганизмы переносятся воздухом, а наука о появлении их из продуктов гниения была отправлена на свалку идей и объявлена устаревшей. Мало кто знает, что Пастер покривил душой и выиграл нечестно.

Похоже, некоторые эксперименты Пастера доказывали, что органические продукты ПРОИЗВОДЯТ жизнь. Естественно, через несколько лет эти эксперименты были объявлены некорректными, но в то время они только доказывали правоту оппонентов. Поэтому Пастер хранил такие результаты в секрете. Историк Джон Уоллер (John Waller) пишет: «Фактически, из-за своей вражды с Пуче, Пастер объявил в своих дневниках как «успешные» все эксперименты, которые проводились в доказательство своей теории, а все остальные как «неудавшиеся».

Когда идейные противники Пастера проводили эксперименты, подтверждающие их теорию, Пастер публично не повторял их. Один раз он просто отказался проводить эксперимент и как-либо его комментировать. В другой раз он так долго задержался с комментариями, что оппоненты пришли в ярость. Уоллер пишет «Примечательно, что Пастер объявлял некоторые эксперименты проведенными небрежно, в то же время со своей командой он проводил эти же эксперименты, пытаясь получить отличный результат». Как показали недавние исследования записей Пастера Геральдом Гейсоном (Gerald Geyson), команда Пастера проводила недели, проверяя выводы Бастиана и пытаясь подтвердить свои убеждения про распространение микробов по воздуху»

Пастер отделился от своих помощников и от своего наставника, объяснив это тем, что они недостаточно скрупулезно проводят эксперименты, в то же время проводя опыты так же небрежно, ослепленный своими убеждениями. Ему просто повезло, что он оказался более убедительным. Причем доказательства были не столько научные, сколько религиозные. В своих заметках он постоянно утверждает, что таинство создания живого из неживого знает только Бог-Создатель. Возможность создания человеком или природой живой материи без участия Бога была им безоговорочно отброшена без научного обоснования.

Большинство ученых не читают все материалы, на которые они ссылаются

Любая научная работа основана на результатах предыдущих исследований. Вследствие этого, научные работы изобилуют ссылками на предыдущие документы, создавая ложное впечатление, что они были всесторонне исследованы и на этом основании сделана новая работа.

После того, как были обнаружены сходные ошибки в множестве научных материалов, два исследователя из Университета Калифорния, Лос Анжелес, решили исследовать эту проблему. Они исследовали несколько хорошо известных научных работ. Например, относительно одной известной работы, связанной с кристаллами, журнал «New Scientist» написал:

Они обнаружили, что на эту работу ссылаются 4300 раз, при чем все 196 ошибок, найденных в оригинале, перекочевали во все ссылки и цитаты. 40 ошибок были впоследствии исправлены, а остальные 156 остались незамеченными во всех последующих документах.

Скорее всего, эти исследователи просто копировали ссылки из других источников, не утруждаясь их просматривать, чему успешно научились в школе. Это показывает, насколько принцип «Копипастера» применим не только к современному миру интернета и коммуникации, но и к более древнему докомпьютерному времени бумажного издательства и общения.

Генетическое модифицирование человечества - совсем не новая опасность, генетические эксперименты над собой человечество ставило всегда. Гигантское генетическое разнообразие человеческих популяций - а человек ничем не хуже любого другого вида - всегда таило в себе множество рецессивных мутаций, никак не проявляющихся у большинства их гетерозиготных носителей. Человек может нормально жить с довольно большим количеством вредных аллелей в геноме - норма на одного человека - в среднем 3 - 4 летальные мутации, находящиеся в геноме в количестве всего одной копии, а потому не проявленные. Другое дело, если организм получает мутантный вариант гена от обоих родителей - такая мутация проявится обязательно. Но вероятность встречи двух носителей редкой мутации очень мала - вряд ли они познакомятся и поженятся, ведь выбор партнёров в современном обществе широк и становится всё шире.

Но так было далеко не всегда. Проще всего двум вредным копиям оказаться в одном геноме - это не искать партнёра далеко, а вступить в брак с родственником. Тогда вероятность для мутации оказаться у потомства в гомозиготе прямо пропорциональна степени родства жениха и невесты. Уходящие в глубь веков традиции экзогамии - выбора брачного партнёра из другого племени - отражают инстинктивное понимание человечеством опасности сочетания в одном генотипе двух мутантных копий одного и того же гена, это своего рода первые «правила техники безопасности» для генетических экспериментов.

Недаром люди издревле убоялись близкородственных браков. Ещё в пустыне Синайской Моисей среди своих заповедей провозгласил «не возжелай жены ближнего своего», поскольку в тесных сообществах того времени она могла оказаться если не родной, то двоюродной сестрой. А это было чревато тем, что во чреве та понесёт нежелательные генетические комбинации, которые приводят к самого разного рода неприятным последствиям для потомства.

Примером древнему миру служили египетские фараоны, которые женились на собственных сёстрах и дочерях. Династия за династией в долине Нила сменяли друг друга в силу генетического вырождения. Птолемеи, пришедшие в Египет вслед за Александром Македонским, тоже переняли этот обычай фараонов. Хватило всего лишь 15 поколений, чтобы мужская линия птолемеевской династии полностью деградировала, и венцом её стала прекрасная Клеопатра, сменившая Цезаря на Антония и последнего - на чёрного египетского аспида.

То же мы видим и в Европе. В своём великолепном романе «Рэгтайм» Э. Доктороу писал о путешествии финансового магната П. Моргана в Старый Свет: «В Европе он обедал с банкирами, премьерами и королями. В этой последней группе он отметил нарастающую деградацию. Они все переженились за долгие столетия и породили в своей новой генерации невежество и идиотизм». Заметим, что сам Морган страдал каким-то аутоиммунным заболеванием, в результате чего его нос превратился в большую «спелую» клубнику. Ещё Доктороу отмечал большой живот Моргана, написав затем, что избыточный вес впоследствии стал болезнью бедных (в силу потребления большого количества дешёвой и высококалорийной пищи) !

Нарушения аппетита, например, бывают самой разной природы. Известно, что принцесса Диана, столкнувшись со стрессами Букингемского дворца, который в самом начале июля открыл в Гайд-парке пруд в её честь, страдала попеременно то анорексией, то булимией, то есть полным отсутствием аппетита и состоянием, когда человек готов «быка сожрать». Отнюдь не все люди, однако, не могут справиться со своим аппетитом, только попав во дворец.

Аппетит вызывается нейропептидом Y («игрек») , который синтезируется в гипоталамусе, управляющем нашими основными инстинктами. Пептид называют ещё «орексигенным» от латинского «ор» - рот (отсюда такие слова, как «оральный» и «пероральный») . Его полным антагонистом является белковый гормон лептин, синтезируемый под «командой» инсулина адипоцитами, или клетками белой жировой ткани (подкожной клетчатки) .

Лептин был открыт 10 лет назад. На обложке журнала «Нейчур», увидевшего свет 1 декабря 1994 года, были показаны весы, на которых мутантная по гену лептина разожравшаяся мышь перевешивает двух обычных. Учёные назвали новый гормон, использовав греческое слово «лептос», - тонкий, изящный, красивый (оно входит в наши слова «лепота» и «великолепный», знаменитая лептонная оболочка, а также «лепта» - наименьшая медная греческая монетка) .

Лептин легко проходит в мозг и поступает с кровотоком в гипоталамус, где и «гасит» аппетит, вызывая появление субъективного чувства насыщения. Так в норме регулируется потребление пищи. Однако при «выключении» гена лептина или его белкового рецептора на поверхности нейронов люди начинают страдать булимией, что приводит к ожирению, диабету, атеросклерозу и тому подобным мало приятным вещам.

Чревоугодие является седьмым смертным грехом. Люди всегда отрицательно относились к тем, кто неумерен в еде. Можно вспомнить вавилонского Молоха и Гаргантюа Франсуа Рабле, а также коварную Цирцею, которая пыталась с помощью обильной еды превратить спутников Одиссея в свиней.

Выше уже говорилось о пагубности близкородственных браков, резко повышающих вероятность «встречи» в геноме ребёнка двух мутантных генов родителей. Недаром основные нейропатии - такие как дальтонизм и паркинсонизм, а также хорея Гентингтона - описаны в Англии с её разрешёнными браками между кузинами и кузенами (кузенные браки) . Не так давно журнал «Сайенс» описал паркинсонизм в двух больших семьях из Сицилии и центральной Италии (одна из них большое семейство Контурси) , имеющих общие корни, а также в испанской семье с кузенными браками.

Болезнь возникла в результате мутации гена особого белка синуклеина, представляющей собой замену одной буквы ген-кода (в результате чего шедевр Л. Толстого превратился в «Война и мор») . В одном случае мутация привела к замене аминокислоты в белке, а в другом - к возникновению «стоп»-кодона, в результате чего в белке «недоставало» 150 аминокислот.

Но вернёмся к диабету II типа, возникающему на фоне «безлептинового» ожирения. У членов большой пакистанской семьи с кузенными браками мутация в гене лептина была представлена делецией - нехваткой цитозина (C) - буквы ген-кода в 399-м положении, в результате чего дальнейшее считывание гена пошло «наперекосяк».

Делеция - это выпадение одного или нескольких нуклеотидов. Для иллюстрации можно привести фразу «дом кино», которая в результате «делеции» букв превращается в «домино». Естественно, что смысл текста при этом нарушается. Нарушение генетического «текста» - это мутация, которая ведёт к нарушению кодируемого геном белка со всеми вытекающими последствиями в виде генетического заболевания.

В большой же турецкой семье мутация в гене лептина представляет собой замену цитозина в 315-м положении на тимин. Это изменение приводит к смене аминокислоты аргинин в 105-м положении от начала белковой цепи на триптофан, в результате чего лептин теряет свои биологические свойства. Излишне говорить, что подобные мутации в гене лептина, оказываясь из-за близкородственных браков в гомозиготном состоянии, не украшают жизнь своим носителям - такие люди полнеют буквально «от воздуха», а есть-то им хочется.

Люди встречаются, люди влюбляются, женятся

Так пел в далёкие теперь уже 70-е годы популярный певец из развалившейся как карточный домик Югославии. Никакие запреты не мешают близким родственникам вступать в кузенный брак, порождая генетически отягощённое или даже больное потомство. Некоторые такие «кузенные» патологии представлены в таблице. Страна показывает происхождение семьи, члены которой чаще всего проживают в США, Англии или других странах Европы, где и проводился генетический анализ.

Алопеция в данном случае означает «тотальное» облысение, при котором в результате полного отсутствия волосяных мешочков нет не только скальпа и бровей, но даже и ресниц.

А нет их вследствие мутации в гене специфического транскрипционного фактора, который «запускает» считывание генов, отвечающих за формирование волосяных фолликулов.

Нечто похожее, но в менее выраженной степени происходит при короткопалости, или брадидактилии. Она выявлена в двух случаях в Германии. В одном примере мутантным оказался ген ВМР белка, участвующего в образовании кости, в другом же мутацией был затронут ген фермента тирозин-киназы (поясним в скобках, что фермент «кинирует», или переносит фосфорные группы на аминокислоту тирозин в других белках, чем и запускается сигнальный каскад, доходящий до ядра. В ядре пришедший сигнал активирует транскрипционные факторы генов-«мишеней», и клетка тем самым отвечает на внешний стимул) .

Гемохроматоз представляет собой аномальное накопление железа в клетках и тканях, которое происходит при мутации в гене рецептора белка трансферина, переносящего железо. А гипогонадизм - это недоразвитие гонад, или половых желёз.

В приведённом конкретном случае у 21-летнего мужчины был вдвое уменьшен объём тестикулов и размер пениса, рост составляет всего лишь полтора метра, а плотность костей - как у 15-летнего подростка. У его сестры первая менструация случилась лишь в 16 лет. Генетическая патология вызвана мутацией в гене так называемого «релизера» - гормона, который стимулирует выделение-релизинг гормона гонадотропина, необходимого для развития гонад.

Инфаркт довольно часто возникает в результате повышения свёртываемости крови, за что ответственен витамин K и его клеточный белок-рецептор. Мутация в этом рецепторе вызывает резистентность - сопротивляемость - к «разжижающему» кровь варфарину (производному кумарина) , что и ведёт к повышению свёртываемости.

Далее речь идёт о микрогирии, или недоразвитию и «измельчению» извилин лобной и теменной коры. Происходит это при мутации в гене рецептора, который также участвует в передаче сигнала извне к ядру. Мутация другого гена приводит к недостаточному размеру всего мозга, то есть микроцефалии.

В этом случае изменение затрагивает ген ASPM - a-spindle mitosis , ответственный за нормальное деление клеток в митозе и мейозе. В результате этой мутации нервные стволовые клетки как бы «застывают» и дальше не делятся в силу отсутствия возможности «развести» хромосомы по полюсам. Естественно, что рост мозга затормаживается.

Катепсин C, ген которого мутирует при периодонтите, представляет собой фермент, расщепляющий белки в цитоплазме. Этот фермент крайне важен для функции макрофагов. Неудивительно, что мутация гена катепсина C проявляется в виде воспаления дёсен, утери зубов, артрита и повышенного кератоза стоп и ладоней.

Хорошо известно, что наша нервная система «перекрещена», поэтому при инсульте в правом полушарии отказывает левая половина тела и наоборот. Перекрёст осуществляется в эмбриональном состоянии с помощью белка ROBO (Roundabout) . Это английское слово означает поворот за угол. Белок же RОВО привлекает на другую сторону растущие аксоны нейронов.

В 10 семьях разного происхождения при кузенных браках обнаружено 10 самых разных мутаций в гене указанного протеина, которые ведут, в частности, к ярко выраженному сколиозу и другим аномалиям развития нервной системы. Нечто подобное видно при выключении одного из генов мышиной модели сколиоза, что хорошо видно на иллюстрации «сопоставления».

Мутации в генах RP - хорошо известный офтальмологам «ретинитис пигментозум» (пигментозный ретинит) - и AIPL, кодирующем «интерактивный» протеин, взаимодействующий с арильным углеводородом (так расшифровывается аббревиатура) , выявлены при кузенных браках в США, Голландии и в семье пакистанского происхождения.

Ещё один ген - NR отвечает за синтез ядерного («нуклеарного») рецептора, на который приходит сигнал через цитоплазму. При мутации в этом гене развивается ретинопатия, проявляющаяся в повышенной чувствительности колбочек сетчатки к коротковолновому синему свету, в результате чего люди теряют зрение к 20 годам.

Что делать?

Кто виноват - ясно. Это прежде всего люди, не желающие сдерживать свои сердечные порывы, чтобы не страдало их потомство. Однако всё не так просто. Раньше люди были вынуждены в силу обстоятельств вступать в близкородственные браки, пусть и в экстремальных ситуациях. Можно вспомнить библейский сюжет Лота с дочерьми, жена которого обратилась в соляной столп, оборотившись из женского любопытства, чтобы посмотреть на горящие в серном огне Содом и Гоморру.

Сейчас же выходцы из других стран оказываются в генетической изоляции, о чём писал в своём романе «Милый бо-пэр» венгерский писатель Тибор Дери: «За границей выходцы из одной нации лепятся обычно друг к другу, как слова хорошо написанной фразы; они полагают, что только вместе имеют какой-то смысл».

Можно вспомнить и тесный мирок пяти нью-йоркских мафиозных «семей», так хорошо описанный Марио Пьюзо в его «Крёстном отце». Всё это приводит к заключению кузенных браков, следствием чего являются описанные патологии.

При этом получается, что люди пусть и бессознательно, но активно модифицируют свои гены, превращаясь в ГМ-людей. Сегодня наука уже может в достаточном числе случаев поставить точный диагноз, что вселяет надежду на скорое нахождение соответствующих методов лечения путём «обратной» ген-модификации.

Но это в будущем. Сегодня же мы можем засвидетельствовать пока единственный пример успешного излечения генетической патологии в близкородственной семье. Речь идёт о членах семьи турецкого происхождения, проживающих в США, которые страдают от излишнего веса.

Открытие лептина, о чём говорилось в самом начале, позволило наладить его биотехнологическое производство. Специалисты Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе в течение полутора лет делали инъекции человеческого рекомбинантного лептина членам этой семьи, страдающим от ожирения.

Клинические испытания прошли на ура (при введении долей или целых миллиграммов лептина на килограмм веса вес тела у таких людей сократился в 2 раза, что произошло главным образом за счёт «сжигания» подкожных запасов жира) . Испытуемые стали проявлять значительно большую физическую активность, у них сам собой «разрешился» диабет II типа, наладились эндокринная функция и обмен, «исправилось» поведение и обратился вспять гипогонадизм.

Отчёт об успешных испытаниях лептина был опубликован журналом «Труды АН США» (PNAS) . Вполне возможно, что им придётся вводить себе лептин так же, как и диабетики (колят) вводят себе инсулин. Хочется надеяться, что, излечившись, они расскажут своим детям о вреде постановки на себе опытов по ген-модификации.

И на Марсе будут яблони цвести

А вот это вряд ли, причём наше вечное пребывание в колыбели Земли обусловлено эволюцией, препятствующей межвидовому гибридизированию. А больше взять новые гены неоткуда, наши же собственные гены могут мутировать, однако чаще это неблагоприятные мутации, примеры которых приведены выше. Никаких ресурсов Земли не хватит для того, чтобы переправить в марсианские колонии, одна из которых показана в знаменитом фильме Арнольда Шварценнегера и Шарон Стоун «Вспомнить всё» (или «Полное восстановление памяти») , золотой миллиард людей. Да и вряд ли на нашей планете найдётся столько смельчаков и просто достаточно здоровых людей, чтобы перенести двухлетний перелёт (обратно корабль будет возвращаться целых пять лет!)

Но даже миллиард людей довольно быстро столкнётся с проблемой близкородственного скрещивания и кузенных браков. Поэтому в далёком антиутопическом будущем можно представить себе отдельные крайне малочисленные экспедиции к Красной планете, где вполне в духе футуристического фильма будут жить трёхгрудые девицы, но не более того. Ведь есть сменные «вахтовые» экспедиции в Антарктиде, но никому в здравом уме не придёт в голову идея создать на Южном полюсе производство и постоянные поселения при нём.

Гены наши, как выяснилось, крайне малочисленны, и крайне далеки они от нужд здорового народонаселения, потомство которого довольно быстро «портится» при «сближении» родителей ко-сангвиников, или сородичей по крови (от латинского «сангве» - кровь) . Поэтому законодательства всех стран запрещают подобные браки.

Ведь об этом писал ещё Софокл в своей трагедии «Царь Эдип»:

Отцу - соложник сын и детям брат,
Что с матерью преступное общенье
и с ней детей рожу я
На отвращенье смертным племенам,
Я ль не порочней всех во Ойкумене?

Зарождение новой человеческой жизни — настоящее чудо даже с точки зрения науки. В одной-единственной клетке сначала сливаются половинки генома отца и матери, а затем этот набор из 46 хромосом создает все разновидности клеток будущего организма: от вспомогательных клеток плаценты и пуповины до остеобластов, из которых строятся кости, и светочувствительных клеток сетчатки глаза. При этом каждая разновидность клеток «знает» время и место своего появления, иначе вместо нового человека получился бы клеточный суп. Удивительная точность, с которой клетки определяют «расписание» развития, достигается благодаря тому, что ДНК и ее помощники — РНК и белки — работают как хорошо сыгранный оркестр, слаженно и четко регулируя активность генов.

Неудивительно, что с тех пор, как ученые в 1970-х научились расшифровывать последовательности ДНК и РНК, Святым Граалем молекулярной генетики стала возможность узнать, что же именно происходит с ДНК при эмбриональном развитии, какие гены отвечают за то, чтобы из одинокой маленькой клеточки получился целый человек. Но до 2012 года подходящего инструмента для таких исследований не существовало.

«Некоторые моменты изучены, но в основном это темный лес», — рассказывает член-корреспондент РАН, доктор биологических наук, заведующий лабораторией молекулярной биологии стволовых клеток Института цитологии РАН Алексей Томилин.

Есть два главных способа узнать, какую функцию выполняет ген — выключить его (это называется генный нокаут или нокдаун, по аналогии с боксерским ударом, после которого противник не может продолжать бой) или заменить его другим (трансгенез) и посмотреть, что после этого изменится в жизни клетки и целого организма.

Подобные манипуляции с геномом традиционно проводятся на эмбриональных стволовых клетках (ЭСК) мышей, которые затем вводят обратно в эмбрионы, а те, в свою очередь, подсаживают в матки мышей для имплантации. В результате на свет появляются химеры, животные, одни клетки которых несут измененную «донорскую» ДНК, а другие — ДНК суррогатной матери. Эффект введенной в геном модификации изучают на их потомках, часть которых будет носителями только модифицированного генома. «Применение подобного подхода для изучения раннего развития человека, очевидно, невозможно, — объясняет Томилин. — Единственная возможность провести генные манипуляции с зародышем человека и оценить их влияние на его развитие — это короткий промежуток в шесть дней между оплодотворением и имплантацией».

До недавнего времени перед учеными стояла еще и чисто техническая проблема. Чтобы отредактировать геном, нужно заставить ферменты-нуклеазы, расщепляющие цепочку ДНК, связаться с ней строго в нужном месте. Методы «наведения», которые применялись ранее, справлялись со своей задачей примерно в 20% случаев.

Этого вполне достаточно, чтобы создавать генномодифицированные растения, проводить опыты на мышиных эмбрионах или клетках «взрослых» человеческих тканей. Во всех этих случаях можно взять сразу много подопытных клеток, а потом отобрать для дальнейшего использования только те, в которых редактирование прошло успешно. Но человеческие эмбрионы — слишком ценный объект для исследований. В лабораторию ученого они могут попасть лишь как подарок от пар, прошедших процедуру ЭКО (при этом оплодотворяются сразу несколько яйцеклеток, но матери имплантируются одна-две, остальные остаются на хранении в заморозке или уничтожаются). Учитывая неточность технологий по изменению генома, такого числа яйцеклеток категорически недостаточно.

«Ситуация в корне изменилась после открытия технологии генного редактирования CRISPR/Cas9», — рассказывает Томилин. Система CRISPR/Cas9, впервые испытанная в 2012 году, к 2015-му показала эффективность в 90% на эмбрионах мышей и 94% на незрелых Т-лимфоцитах и гемопоэтических стволовых клетках человека (подробно о ней из выпуска «Наука за минуту»). Казалось бы, пора отправляться в поход за Граалем.

Этика остановила

В апреле 2015 года впервые в мире опыты по редактированию эмбрионального генома провели китайские ученые из Университета Сунь Ятсена под руководством Цзюньцзю Хуана (Junjiu Huang). Они взяли 86 оплодотворенных человеческих яйцеклеток и с помощью CRISPR/Cas9 попытались исправить в них мутантный ген, вызывающий бета-талассемию, тяжелое наследственное заболевание крови. Результат оказался неожиданным. CRISPR/Cas9 правильно изменила геном лишь в 28 эмбрионах, а при дальнейшем делении новый ген сохранили только четыре из них. Впрочем, это не остановило китайских исследователей. Цзюньцзю Хуан собирается и дальше экспериментировать с человеческими эмбрионами, в первую очередь, чтобы найти способы повысить эффективность действия CRISPR/Cas9.

Работа системы CRISPR-Cas9. Изображение: mit.edu

«Исследования Хуана показали, что еще рано говорить о редактировании генома человека на предимлантационной стадии, — поясняет Алексей Томилин. — Слишком низкая эффективность и слишком высокий риск побочных изменений в геноме (так называемый off-target effect). Когда обе проблемы будут решены, тогда можно будет говорить о генетической коррекции зародышевой линии человека. Почему CRISPR/Cas9 часто бьет мимо цели в эмбриональном геноме, сказать сложно. Работы над повышением точности и эффективности редактирования с помощью CRISPR/Cas9 ведутся. Нет сомнений, что прогресс будет».

Статья китайских исследователей неожиданно вызвала громкий отклик у их европейских и американских коллег, причем ученых беспокоила вовсе не низкая точность редактирования, а этическая сторона вопроса. Уже в апреле 2015 года в журнале Science появилась ответная статья за подписью 18 специалистов по геномике и стволовым клеткам, среди которых были и исследователи, которые непосредственно участвовали в разработке и улучшении метода CRISPR/Cas9, — Дженнифер Дудна и Мартин Жинек. Они призывали коллег с осторожностью отнестись к перспективе редактирования эмбрионального генома, настаивая, что людям нужно время, чтобы осмыслить возможные последствия такого вмешательства, иначе недалеко и до евгеники — выведения «породы» людей с заданными характеристиками. Беспокойство авторов статьи в октябре 2015-го поддержал Международный комитет по биоэтике при ЮНЕСКО, призвав наложить временный мораторий на подобные работы с человеческими клетками.

Чего так боятся ученые? Этические вопросы вызывают вовсе не страдания или уничтожение эмбрионов в ходе генетических экспериментов. На стадии одного—шести дней после оплодотворения эмбрион представляет собой комочек всего из нескольких десятков клеток. Беспокойство вызывает как раз не-уничтожение модифицированных эмбрионов. Изменения, внесенные в гены половых клеток, оплодотворенной яйцеклетки и клеток эмбриона на ранних стадиях развития, передаются по наследству всем потомкам модифицированного организма. Это называется изменением зародышевой линии.

Первый шаг

Несмотря на неоднозначные результаты группы Цзюньцзю Хуана и этическую дилемму генетического редактирования эмбрионов как такового, 1 февраля 2016 года стало известно, что британское Управление по оплодотворению человека и эмбриологии (HFEA — Human Fertilisation and Embryology Authority) выдало разрешение на редактирование эмбрионального генома доктору Кэти Ниакан из института Френсиса Крика.

Ниакан почти 10 лет занимается изучением того, как стволовые клетки определяются со своей будущей специализацией в человеческих и мышиных эмбрионах. В последнее время ее исследовательская группа пыталась узнать ответ на этот вопрос, расшифровывая последовательности РНК — молекул-посредников, передающих информацию из ДНК рибосомам, клеточным машинам, которые синтезируют белки. Ученым удалось определить несколько генов, которые работают только в человеческих клетках и определяют отличия в раннем развитии человека от тех же мышей, например ген KLF17. Чтобы понять, какие функции выполняют эти гены, и нужны эксперименты, требующие редактирования ДНК. В этом смысле цели, которые ставят перед собой Ниакан и ее коллеги, гораздо ближе к поиску генетического Грааля, то есть к ответам на фундаментальные научные вопросы, чем цели китайских ученых.

Другая задача британских биологов — понять, какие гены ответственны за успешное развитие эмбриона в целом, и особенно за правильное формирование плаценты. Это знание может многое изменить в диагностике и лечении бесплодия. Статистика говорит, что 15—20% всех беременностей заканчивается выкидышем на самых ранних сроках, при этом женщины даже не знают, что были беременны. С другой стороны, при процедуре ЭКО в матку будущей мамы успешно имплантируются только 25% эмбрионов. Чаще всего это связано именно с генетическими неполадками самого эмбриона, который в нужный момент не может прикрепиться к стенке матки или позже сформировать полноценную плаценту для своего развития. У Ниакан и тут есть свой «подозреваемый» — ген Oct4, недостаточная активность которого у мышей связана с замедлением производства стволовых клеток.

Человеческий эмбрион на разных стадиях развития. Клетки, в которых активны отмеченные слева гены, выделены соответствующим цветом. Фото: Kathy Niakan group, Francis Crick Institute

Третья цель Ниакан — разобраться, чем развитие эмбриональных стволовых клеток (ЭСК) в естественных условиях отличается от их роста и специализации в пробирке. Заместительная терапия эмбриональными стволовыми клетками — одновременно очень многообещающий и очень опасный метод. Многообещающий — потому что ЭСК не вызывают иммунного ответа, который приводит к отторжению донорских тканей при обычной пересадке. Кроме того, из ЭСК можно вырастить клетки любого органа. В перспективе с их помощью можно будет лечить болезнь Альцгеймера, ишемическую болезнь сердца, недостаточность функции щитовидной железы, ДЦП и много чего еще.

Опасен же этот метод потому, что вне эмбриона стволовые клетки часто ведут себя непредсказуемо. Например, у подопытных животных они вызывают образование опухолей. Чтобы превратить такие последствия, нужно выяснить, какие гены у ЭСК в пробирке работают иначе, чем в эмбрионе, и какие условия на это влияют. У опять же у Ниакан и ее команды уже есть гены-кандидаты, например ARGFX.

Разобраться со всеми этими вопросами британским биологам предстоит в сжатые сроки — разрешение HFEA действительно только три года. И это не единственное ограничение, наложенное на проект Ниакан. В ходе экспериментов эмбрионы могут развиваться лишь 14 дней, после чего должны быть уничтожены.

Последовательная активация и прекращение работы тех или иных генов в процессе эмбрионального развития не просто прописана в ДНК, на нее влияют факторы среды — гормоны матери, вещества, попадающие в ее тело извне. При этом известно, что у млекопитающих условия, в которых развивался эмбрион, могут определять дальнейшую судьбу родившегося существа — программировать некоторые заболевания или склонность к ним, например гипертонию или метаболический синдром .

Для человека многие из этих факторов даже не описаны, ведь никто не станет проводить эксперименты на беременных женщинах. Технологии редактирования ДНК еще слишком несовершенны, чтобы выводить генномодифицированных людей, но с их помощью уже можно выяснить, откуда берутся врожденные заболевания и как их предотвратить. Как считает Алексей Томилин, «зеленый свет» проекту Кэти Ниакан — первое, но не последнее «послабление». В тех странах, где эксперименты с предимплантационными человеческими эмбрионами не запрещены напрямую (так обстоят дела, например, в Германии), наверняка вскоре появятся новые исследовательские проекты, стремящиеся заглянуть в святая святых.

Наталья Нифантова

Ребята, мы вкладываем душу в сайт. Cпасибо за то,
что открываете эту красоту. Спасибо за вдохновение и мурашки.
Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте

Уже не раз художественные выдумки фантастов воплощались учеными в реальность. Телефон, подводная лодка, ракета и многое-многое другое. И вот снова идея фантастических романов обрела реальную основу - на этот раз в области генной инженерии. Вполне возможно, что мифический «источник молодости» найден, и это как раз заслуга генетиков. Ведь пока неизвестны точные механизмы старения, но доказано, что процессы увядания напрямую зависят от состояния теломер - концевых участков хромосом: чем они длиннее, тем дольше живет человек.

В 2016 году 45-летняя директор BioViva USA Inc. Элизабет Пэрриш (Elizabeth Parrish) утверждала, что успешно прошла курс генной терапии против старения. Терапия предполагала устранение двух основных эффектов от процесса старения: укорачивание теломер и потеря мышечной массы.

Теломеры - это участки хромосом, которые отвечают за количество делений клетки до ее уничтожения. Хотя длина теломер у каждого человека индивидуальна, рождается человек с длиной теломер 15–20 тыс. пар нуклеотидов, а умирает с длиной 5–7 тыс. Длина их постепенно уменьшается за счет процесса, называемого пределом Хейфлика , - это количество делений клеток, примерно равное 50. После этого в клетках начинается процесс старения. В ходе исследований выяснили, что ДНК может восстанавливаться за счет фермента теломераза , который взаимодействует с теломерами и «возвращает» их изначальную длину.

Процесс восстановления теломер на данный момент запускает модифицированная РНК, которая несет в себе ген обратной теломеразной транскриптазы (TERT). После того как РНК была введена в теломеру, она повышает активность теломеразы на 1−2 дня. За это время она активно удлиняет теломеры и после этого распадается. Полученные в итоге клетки ведут себя аналогично «молодым» и делятся во много раз интенсивнее, чем клетки контрольной группы.

Благодаря такому способу удалось удлинить теломеры более чем на 1 000 нуклеотидов, что примерно равно нескольким годам человеческой жизни. Этот процесс безопасен для здоровья и не приводит к ненужным модификациям и мутациям клеток, так как иммунная система не успевает отреагировать на введенную в организм РНК.

Лаборатория SpectraCell подтвердила , что успех терапии возможен. В 2015 году перед началом терапии у Элизабет взяли кровь на анализ: длина теломер лейкоцитов составила 6,71 тыс. пар нуклеотидов. В 2016 году после окончания терапии кровь Пэрриш снова взяли на анализ: длина теломер лейкоцитов увеличилась до 7,33 тыс. пар. И это означает, что лейкоциты крови испытуемой «помолодели» примерно на 10 лет. Процедуру Пэрриш проходила в Колумбии, поскольку в США такие эксперименты запрещены.

Результаты исследования были подтверждены двумя независимыми организациями - бельгийской некоммерческой организацией HEALES (HEalthy Life Extension Company) и британским Исследовательским фондом биогеронтологии (Biogerontology Research Foundation). Результаты пока не подвергались экспертным оценкам.

Вторая цель терапии была направлена на попытку подавить выработку белка миостатина : он подавляет рост и дифференцировку мышечной ткани. Образуется этот белок в мышцах, затем выделяется в кровь. У человека миостатин закодирован в гене MSTN. Исследования на животных уже показали, что блокирование действия миостатина приводит к значительному увеличению сухой мышечной массы с практически полным отсутствием жировой ткани.

Мнение самой Элизабет: «Нынешняя терапия по „удлинению“ теломер предлагает пока только изменение образа жизни пациента: отказ от мяса, спорт, избежание стрессовых ситуаций. Я считаю это малоэффективным. А вот достижения в области биотехнологии - лучшее решение, и если результаты эксперимента, проведенного на мне, точны, то мы сделали огромный прорыв в науке».

Данная терапия поможет проводить эксперименты для исследований медицинских препаратов и моделирования заболеваний более быстро и качественно, а в перспективе может использоваться для продления жизни.

Возможно, Элизабет Пэрриш стала пионером в области генной терапии, связанной с борьбой со старением, и даже более того, это может быть первым шагом на пути к бессмертию. А как вы считаете, мы близки к научному прорыву или это все огромных масштабов пиар-ход?

Китайский ученый Цзянькуй Хэ в понедельник объявил, что первые в истории генно-модифицированные люди уже живут среди нас: речь идет рождении девочек-близнецов, у которых с помощью технологии CRISPR был искусственно изменен ген, отвечающий за восприимчивость к ВИЧ. В этой сенсационной истории пока много неясного.

В первую очередь, о самом эксперименте автор объявил не общепринятым способом - с помощью публикации в научном журнале, а в видеоролике(https://www.youtube.com/watch?v=th0vnOmFltc ) на YouTube. Университет, где работал Цзянькуй Хэ, открестился от этого проекта, коллеги осудили экспериментатора, а китайские власти начали расследование. N + 1 попросил ученых рассказать, насколько реалистичной выглядит история, рассказанная китайским ученым, насколько доступен метод генной модификации человеческих эмбрионов, какие риски и опасности могут возникать в таких экспериментах, почему в большинстве западных стран такие эксперименты запрещены и можем ли мы в скором будущем ждать генно-модифицированных спортсменов, интеллектуалов или «служебных людей».

Что произошло?

Если очень коротко: Цзянькуй Хэ из Южного университета науки и технологий в Шэньчжэне отредактировал методом CRISPR/Cas9 зиготу, полученную в результате оплодотворения яйцеклетки матери сперматозоидом ВИЧ-инфицированного отца (с неопределяемым уровнем вирусной нагрузки), модифицировав в ней ген CCR5. Эта мутация делает человека маловосприимчивым к риску заражения ВИЧ. Затем эмбрион была подсажен матери с помощью стандартных методов, используемых при экстракорпоральном оплодотворении (ЭКО), и в результате родились девочки-близнецы - Лулу и Нана.

Хэ заявляет, что еще одна женщина сейчас беременна генно-модифицированным ребенком, а семь других пар участвуют в эксперименте, в настоящее время, впрочем, приостановленном «в связи с текущей ситуацией».

Что такое CRISPR-Cas

История систем CRISPR-Cas далека от человека - в природе они найдены у организмов, очень сильно отличающихся от нас: бактерий и архей. В этих сравнительно простых клетках CRISPR-Cas представляет собой аналог адаптивного иммунитета. Непосредственно CRISPR - это аббревиатура, описывающая участок бактериального генома, где записана информация о тех вирусах, с которыми встречались предки этой клетки. Эти данные хранятся в виде библиотеки коротких кусочков вирусной ДНК, которую бактерия получает по наследству и может пополнять самостоятельно.

Если бактерия сталкивается с вирусом, информация о котором записана в CRISPR-библиотеке, Cas-белки могут распознать и уничтожить «непрошенного гостя». Для этого необходимо представить данные из библиотеки в виде молекулы РНК. Комплекс Cas-РНК сканирует ДНК и ищет соответствия, а при совпадении - режет.

Причем же здесь генетические болезни человека? Ключевое здесь - умение Cas-белков резать ДНК в четко заданном участке. Идея заключается в следующем: вместо того, чтобы считывать РНК с CRISPR-библиотеки, ученые просто берут нужную короткую молекулу РНК (она называется гидовой, или направляющей), соответствующую определенному месту в геноме. В комплексе с белком Cas (из всего природного разнообразия CRISPR-Cas-систем для работы с животными клетками чаще всего используется белок Cas9 из стрептококка) направляющую РНК вводят в клетки. Там Cas9 находит нужный участок, например, содержащий мутацию, и вносит разрез.

Однако это еще не все. Чтобы исправить вредную мутацию, кроме комплекса белка Cas9 с РНК, в клетку нужно добавить еще «заплатку», содержащую нужную последовательность ДНК. Используя ее, системы репарации клетки «починят» порезанную ДНК и вместо мутации на этом месте появится другая, «нормальная» последовательность.

Нужно это не только и не столько для лечения.

Технология редактирования генома открывает новые горизонты для его исследователей. Возможность варьировать последовательность ДНК живых организмов существовала и раньше, но по сравнению с генно-инженерными методами, существовавшими до «эпохи CRISPR-Cas» (которая, к слову, началась всего шесть лет назад), предлагаемый механизм достаточно прост и эффективен. Он помогает быстро создавать модельные системы для самого разного класса задач, как из области фундаментальной генетики, так и в прикладной медицине, и уже стал своеобразным must have во многих биологических лабораториях.

Подробнее об этом методе можно прочесть в нашем материале «Запомните эти буквы»(https://nplus1.ru/material/2016/02/02/crisprfaq ).

Почему в результатах Хэ сомневаются?

Сомнения возникли из-за того, в какой форме было объявлено о новом результате. Во-первых, Хэ не опубликовал свою работу в научном журнале, нарушив обычную процедуру для объявления о результатах экспериментов. Статью в журнале перед публикацией обычно читают и оценивают несколько рецензентов и редактор.

Вместо этого Хэ записал ролик на YouTube, в котором объявил не только об успехе, но и о том, что родившихся девочек увидеть нельзя, а данные об их семье засекречены. Масла в огонь добавил Южный университет, где формально числится ученый, - там заявили, что он уже полгода находится в неоплачиваемом отпуске и об этой работе им ничего неизвестно.

Во-вторых, есть и сомнения более общего рода: почему, задается вопросом известный научный журналист Леонид Шнайдер, для столь эпохального эксперимента был выбран именно ВИЧ, а не какая-нибудь врожденная смертельная генетическая болезнь?

Со Шнайдером солидарен и Пауль Калиниченко - профессор Московского государственного юридического университета имени Кутафина (МГЮА), исследующий мировые практики законодательного регулирования генетических экспериментов. «Это очень странный пример. ВИЧ - это не генетическое заболевание, то есть при редактировании генома происходит не лечение, а лишь снижение риска заражения. Зато ВИЧ - заболевание очень известное. Потому что пороки сердца или гемофилия - редкие, они не так будоражат людей, многие о них вообще не слышали. С ними сенсации не создать, а с ВИЧ - можно, это пандемия, некая трибуна. Я из-за этого и усомнился в достоверности [заявлений Хэ]», - говорит Калиниченко.

А рождение генно-модифицированных людей вообще возможно?

Да, вполне - и с практической возможностью подобной работы согласны большинство экспертов. Более того, Хэ находится в одном из лучших мест для проведения таких исследований.

«Проверить сказанное сложно, но, оценивая гипотетическую возможность, мы можем опираться на историю предыдущих лет. И мы знаем, что первыми геном эмбриона человека отредактировали именно китайские ученые - этот эксперимент был проведен еще в 2015 году (правда не слишком успешно). Там речь шла о нежизнеспособных зиготах, то есть эмбрион не подсаживали матери. Годом позднее наш знаменитый соотечественник Шухрат Миталипов, работающий сейчас в Университете здоровья и наук Орегона, развил и закрепил этот опыт», - рассказывает Павел Волчков, заведующий лабораторией геномной инженерии Московского физико-технического института (МФТИ).

Миталипов по всем канонам опубликовал свою статью в Nature. В ней доказывается возможность редактирования генома человека на стадии эмбриона с целью избежать проявления генетического заболевания - гипертрофической кардиомиопатии, для которой сегодня существует только симптоматическое лечение. Препарат, редактирующий ген, вводили в зиготу - эмбрион на стадии его одноклеточного развития. Затем зиготе давали развиться до бластоцисты - первой многоклеточной стадии. Путем анализа генома клеток было показано, что редактирование состоялось. На этом эксперимент прервался.

«Как видно, все основополагающие работы были сделаны, оставалось только подсадить эту бластоцисту обратно матери - то есть проделать совершенно рутинную операцию, обычную при ЭКО, которым пользуются женщины, допустим, с непроходимостью маточных труб. Почему ранее эксперимент всегда прерывали? Чтобы не проводить незаконный эксперимент на человеке. Дело в том, что эксперименты на эмбрионах законны, так как в разных странах его до определенного возраста человеком не считают. Вот до этого оговоренного в законе возраста и доращивали многоклеточную стадию», - поясняет Волчков..

Насколько это сложно?

Судя по всему, вывести генно-модифицированных людей не очень сложно - конечно, в условиях современной лаборатории, занимающейся редактированием генома и, желательно, работающей при большой репродуктивной клинике.

«Технология микроинъекции в оплодотворенную зиготу, с помощью которой проводится редактирование генома, - это несложно, - говорит Павел Волчков. - А Хэ работал в лаборатории, где делают ЭКО. В такой лаборатории всегда под руками имеется большое количество оплодотворенных яйцеклеток от родителей, которые пытаются родить, - обычно для ЭКО забирают больше яйцеклеток, чем необходимо, на случай неудач, и они остаются в клинике. Значит, там постоянно есть возможность закалывать инструменты генетического редактирования в зиготы, давать им развиваться до определенной стадии и оценивать эффективность это процедуры».

«Методика состоит из нескольких процедур. Эмбриологические процедуры - работа с эмбрионом, с зиготой, с микроманипулятором, инъекция - могут варьироваться от лаборатории к лаборатории. Хэ, по крайней мере, по его словам в ролике, осуществлял их тем же способом, что и мы в нашей работе», - говорит генетик, проректор Российского национального исследовательского медицинского университета (РНИМУ) имени Пирогова, заведующий лабораторией редактирования генома научного центра имени Кулакова Денис Ребриков. Ранее научная группа под его руководством провела практически такой же эксперимент с человеческими эмбрионами, с той только разницей, что отредактированные яйцеклетки не были подсажены матери.

По словам Ребрикова, речь идет о стандартной процедуре лечения мужского бесплодия по протоколу ИКСИ (ICSI, Intracellular Sperm Injection Protocol), применяемой в том случае, когда сперматозоиды слишком неподвижны для зачатия: «Одновременно со сперматозоидом мы микроманипулятором вносим в яйцеклетку смесь для генного редактирования, получая тем самым зиготу», - говорит ученый.

«Для редактирования обычно используют стандартные покупные ферменты типа Cas9. Вариантов ферментов на сегодня довольно много, поэтому нельзя сказать, какой именно фермент использовал Хэ. А вот остальные компоненты реакционной смеси: направляющую фермент гидовую РНК, олигонуклеотиды и специальную "ДНК-заплатку" (фрагмент ДНК, выступающий в качестве шаблона в процессе зашивания) - как правило в каждой лаборатории делают самостоятельно», - продолжает объяснять Ребриков.

Мутация, которую вносили в эмбрионы, также не является совершенно новой. Более того, она не является и искусственной - около одного процента жителей Европе врожденным образом устойчивы к ВИЧ, то есть несут два аллеля этого мутантного гена, а 10 процентов несут один аллель.

«Эта модификация соответствует присутствующему в популяции варианту гена, который представляет собой возникший в процессе эволюции аллель, вариант гена без 32 букв. И в этом есть некое этическое облегчение ситуации, потому что мы не говорим, что мы создали новый аллель, новый вариант гена, который не встречается у людей. Тысячи людей совершенно естественным путем родились и живут именно с таким вариантом гена», - подчеркивает Ребриков.

Насколько это опасно?

Методика уже опробована, но переход из лаборатории к клинической практике - совсем другое дело, и у фармацевтических компаний на это уходят годы, если не десятки лет. С чисто технической стороны дела, для обеспечения безопасности нужно быть уверенным в двух вещах: метод эффективно редактирует целевой участок ДНК, причем это происходит на статистически значимой выборке с малым процентом отказов (редактирование таргетного локуса), и при этом редактированию не подвергаются другие участки генома (нередактирование неспецифичного локуса).

«Учитывая масштабы центра, с которым работал Хэ, эту методику, скорее всего, отрабатывали три-четыре года. Набрали информацию на эмбрионах и, исходя из своих статистических данных, разрешили себе поставить подобного рода эксперимент», - предполагает Волчков.

Сама по себе генетическая терапия ВИЧ - тоже не абсолютная новость. Компания Songamo тестирует этот метод для лечения вируса, но только на соматических, «обычных» клетках, а не стволовых клетках эмбрионов. Дело дошло до клинических испытаний, а это значит, что по проблеме накоплено очень много данных. Это и данные компании, и открытые данные в научных публикациях.

«Этот ген и система таргетирования - они хорошо изучены, китайцы не вслепую это делали, они лишь перенесли эту технологию на редактирование эмбриона, а не соматических клеток», - замечает Волчков.

Однако и он не уверен в стопроцентной правильности проделанной процедуры.

«Что бы я хотел увидеть, чтобы убедиться в корректности работы? Прежде всего, это предварительные эксперименты на клеточных линиях (эмбриональных столовых клеток). Статистически значимое количество экспериментов на эмбрионах с прерванным развитием - допустим, 25-50 случаев, где четко показывается, что редактируется таргетный ген и отсутствует или почти отсутствует неспецифическое таргетирование других аллелей, которые могли бы дать негативный вклад в состояние будущего человека. Лишь после этого можно было бы переходить к следующей фазе», - говорит Волчков.

Но, по его словам, тут возникает вопрос о правовом регулировании подобных экспериментов. «Только регулятор, в данном случае китайский аналог FDA, может установить критерий этого „почти отсутствует". Пока нет критерия, сложно рассуждать, что допустимо, а что недопустимо», - рассуждает ученый.

«Но представим, что этот этап пройден. Дальше я бы хотел видеть испытания на животной модели. Самая близкородственная человеку модель - это человекообразная обезьяна. Если бы генетическое редактирование продемонстрировали сначала на них, а не на человеческих близнецах, это было бы более правильно, - продолжает Волчков. - Тем более, что работы в этой области уже ведутся: в этом году у китайских же ученых вышла статья в Nautre о том, что они клонировали макаку (нечеловекообразную обезьяну), и еще одна - о том, что они отредактировали ее геном».

А вот Хэ и его группа, по-видимому, не хотят тратить время на опыты над обезьянами. «То, что они пропустили эту важную стадию и перешли к экспериментам на людях, говорит не в их пользу», - заключает Волчков.

Вместе с тем, эмбриогенез человека - это высоко саморегулирующаяся система, и если в ней что-то идет не так, то эмбриональное развитие терминируется (происходит выкидыш на той или иной стадии беременности). Впрочем, этот механизм, к сожалению, работает не всегда, замечает ученый. Но если положиться на высокую вероятность его работы, это значит, что сам факт появления девочек на свет подтверждает неповрежденность их генома.

Профессор Сколтеха и университета Ратгерса Константин Северинов отмечает, что выводы о безопасности, строго говоря, можно будет делать, только доведя эксперимент до логического конца: после генетической манипуляции с яйцеклеткой должен родиться ребенок, повзрослеть, произвести на свет собственных детей, прожить более или менее нормальную жизнь. «Так было с овечкой Долли. Успех эксперимента с ней, в частности, заключался в том, что она произвела на свет еще одну овечку. Но у людей срок жизни сравним со сроком жизни исследователей. В этом смысле очень сложно поставить эксперимент, чтобы он соответствовал тому уровню доказательности, который хочется иметь перед тем, как использовать процедуру», - сказал ученый.

Что именно сделано

28 ноября Цзянькуй Хэ выступил с докладом на GeneEdit Summit в Гонконге, где извинился за досрочную «утечку информации» и рассказал про технические детали своей работы (транскрипт доклада и слайды презентации посетители конференции выложили в Твиттере).

Итак, целью работы было внесение в жизнеспособные человеческие эмбрионы природной мутации CCR5-delta32, то есть делеции в 32 нуклеотида, которая нарушает работу гена и защищает ее носителей от заражения ВИЧ.

По словам Хэ, прежде чем редактировать человеческие эмбрионы для трансплантации, они тщательно подобрали направляющую РНК и проверили ее на нежизнеспособных эмбрионах и эмбриональных клеточных линиях. Кроме того, используя подобранную «затравку», сотрудники Хэ вырастили макаку с нужной мутацией в геноме.

Самой важной частью доклада Хэ стал анализ ДНК отредактированных близняшек. После рождения из пуповинной крови девочек выделили ДНК и полностью отсеквенировали их геномы. Кроме того, ДНК была выделена из нескольких других тканей. В результате секвенирования нецелевой активности Cas9 обнаружено не было.

Была ли достигнута заявленная цель? Последовательности белка CCR5 у обеих девочек действительно не совпадают с белком «дикого типа». Однако, судя по всему, нужной мутации (дельта-32) у них тоже нет. На представленном слайде видно, что у одной из девочек в одной копии гена появилась делеция в 15 нуклеотидов, то есть в пять аминокислот, а другая копия осталась нетронутой. Таким образом, белок CCR5 лишился небольшого кусочка, но все еще может быть функциональным.

У ее сестры оказались затронуты обе копии гена - в одной из них небольшая делеция в четыре нуклеотида, а в другой однонуклеотидная вставка. Белок в обоих случаях будет укороченным, но как это повлияет на устойчивость к вирусу, непонятно.

Последовательности CCR5 девочек указывают на то, что редактирование достигло цели лишь частично - направляющая РНК сработала, белок Cas9 внес разрез, но клеточные системы репарации, вместо того чтобы воспользоваться нужной «заплаткой», залечили разрез без всякого разбора. Кроме того, обе девочки, судя по всему, получились «мозаиками», то есть некоторая часть клеток у них осталась неотредактированной.

С этими проблемами ученые сталкивались во всех опубликованных статьях, посвященных редактированию человеческих эмбрионов, и результат первого эксперимента на людях подтверждает: как бы ни было интересно проверить прорывную технологию «в бою», для свершения революции она все же еще недостаточно отработана.