6 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Редактирование генома

Содержание

Редактирование генома. Величайшее благо или абсолютное зло?

У человечества есть несколько ”ящиков Пандоры”, которые лучше не открывать. Если даже желание или необходимость его открыть все же появились, то делать это надо с максимальной осторожностью. Одним из таких ящиков является генная инженерия и редактирование генома. Кажется, что в этой истории все красиво. Мы можем получить лекарство от всех болезней, можем стать супер людьми, можем получить потомство, которое будет в десятки раз лучше нас, и многое другое. Можем даже избавить себя от необходимости искать элексир бессмертия, просто немного подправив гены еще до рождения. Можно подумать, что это дивный мир, которого мы достойны, но не спешите радоваться, ведь как в известной присказке, мы можем получить ”мир, который мы заслужили”. Естественно, в плохом смысле. Открывая этот ящик, мы можем сделать так, что уже никогда не станем прежними, но где гарантии, что новые ”мы” действительно будем лучше и не приведем сами себя к закату человечества?

Редактирование генома — это изменение всего.

The Scientist: европейцы все еще хранят ДНК неандертальцев

Первый из препринтов был опубликован в интернете 5 июня специалистом в области биологии развития Кэти Ниакан (Kathy Niakan) из Института Фрэнсиса Крика в Лондоне и ее коллегами. В своем исследовании ученые использовали CRISPR-Cas9 для создания мутаций в гене POU5F1, который оказывает большое влияние на эмбриональное развитие. Из 18 отредактированных эмбрионов около 22% содержали нежелательные изменения, затрагивающие большие участки ДНК, прилегающие к гену POU5F1. В том числе здесь наблюдалась перестройка участков ДНК и большие делеции нескольких тысяч нуклеотидов ДНК — а это намного больше, чем обычно считается среди ученых, использующих данный подход.

Другая группа исследователей, возглавляемая специалистом по стволовым клеткам биологом Дитером Эгли (Dieter Egli) из Колумбийского университета в городе Нью-Йорке, изучала эмбрионы, продуцированные сперматозоидами, которые вызывают мутацию в гене EYS (эта мутация приводит к слепоте). Ученые попытались исправить данную мутацию с помощью CRISPR-Cas9, однако около половины всех протестированных эмбрионов потеряли большие сегменты своей хромосомы (а в некоторых случаях и всю хромосому), на которой расположен ген EYS.

И, наконец, третья группа ученых, возглавляемая специалистом в области репродуктивной биологии Шухратом Миталиповым (Shoukhrat Mitalipov) из Орегонского университета здоровья и науки в Портленде, изучала эмбрионы, полученные с использованием сперматозоидов-носителей мутации, которая вызывает заболевание сердца. Ученые из этой команды тоже, судя по всему, убедились в том, что редактирование генома затрагивает большие области хромосомы, содержащие измененный ген.

Во всех своих исследованиях ученые использовали эмбрионы только для научных целей, а не для индуцирования беременности. Ведущие авторы этих трех научных исследований, результаты которых отражены в препринтах, отказались подробно обсуждать свою работу с отделом новостей журнала «Nature» до тех пор, пока их статьи не будут опубликованы в рецензируемых журналах.

Непредсказуемая репарация

Все зафиксированные изменения возникают в результате репарации ДНК, которая проводится с помощью инструментов редактирования генома. CRISPR-Cas9 с помощью небольшой цепи РНК направляет фермент Cas9 к сайту (сайт — термин, применяемый к любой небольшой части генома, — прим. перев.) с аналогичной последовательностью. Затем фермент разрезает в этом сайте обе цепочки ДНК, а системы репарации клеток устраняют этот разрыв.

Редактирование происходит как раз во время репарации: чаще всего клетка плотно заделывает этот разрыв с помощью механизма, который способен вставлять или удалять небольшое количество нуклеотидов ДНК; правда, этот механизм работает с ошибками. Если ученые вставляют ДНК-шаблон, то клетка может иногда воспользоваться этой последовательностью для исправления разрыва, что приводит к корректной перезаписи. Однако разрезанная ДНК может также перетасовывать или терять большие фрагменты хромосомы.

В предыдущей работе, где технология CRISPR использовалась на эмбрионах мышей и на других видах человеческих клеток, уже было показано, что редактирование хромосом может вызывать значительные нежелательные эффекты. Но, по мнению Урнова, ученым было важно продемонстрировать свои подходы и на человеческих эмбрионах, поскольку разные типы клеток могут по-разному реагировать на редактирование генома.

Такая перестройка участков ДНК могла оказаться не замеченной во многих экспериментах, в которых ученые обычно пытаются найти примеры нежелательного редактирования, скажем, изменение одного нуклеотида ДНК, либо небольшие вставки или делеции небольших фрагментов нуклеотидов. Однако в недавно проведенных экспериментах специально исследовались именно крупные делеции и хромосомные перестройки вблизи участка-мишени. «И научное сообщество отнесется к полученным результатам еще серьезнее, чем раньше, — говорит Урнов. — Эти результаты вовсе не являются случайностью».

Генетические изменения

Команды ученых, которые проводили три описанные выше исследования, по-разному объяснили механизм, лежащий в основе перестроек внутри ДНК. Так, например, исследовательские коллективы Эгли и Ниакана полагают, что бóльшая часть изменений, наблюдавшихся в эмбрионах, объясняются большими делециями и перестройкой участков ДНК. Однако группа Миталипова заявила, что до 40% обнаруженных изменений были вызваны так называемой генной конверсией, при которой в результате процессов репарации ДНК происходит копирование последовательности из одной хромосомы в паре для починки другой.

Миталипов и его коллеги сообщали об аналогичных результатах еще в 2017 году, однако некоторые ученые скептически отнеслись к тому факту, что генная конверсия часто встречается у эмбрионов. Ученые заметили следующее: во-первых, во время генной конверсии материнские и отцовские хромосомы располагаются не рядом друг с другом, а во-вторых, анализы, используемые командой исследователей для определения генной конверсии, могли выявить и другие хромосомные изменения, включая делеции.

Эгли вместе с коллегами в своем препринте хотели непосредственно экспериментально убедиться в наличии генной конверсии, но не смогли ее обнаружить. Бурджо отмечает, что эксперименты, описываемые в препринте Миталипова, аналогичны тем, которые проводились его исследовательским коллективом в 2017 году. По мнению Джин-Су Ким (Jin-Soo Kim), генетика из Сеульского национального университета и соавтора препринта Миталипова, разрывы ДНК в разных местах хромосомы можно исправить и как-то по-иному — таково, по его мнению, одно из возможных решений вопроса.

Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ.

Что такое CRISPR/Cas9

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

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

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

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

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

Читать еще:  Крипипасты. Настоящая история про кровавую мэри Крипипаста кровавая мэри история

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

Как важно быть серьезным

В группы А и В вошли ситуации, когда все потомство родителей или его часть унаследует серьезную моногенную болезнь. Группа С включает в себя моногенные, но не серьезные болезни. Группа D объединяет полигенные болезни, группа E — ситуации «усовершенствования» людей в том же виде, как его понимал Черч (придать людям новые свойства или избавить от некоторых возможных болезней вроде ВИЧ), и, наконец, группа F — моногенные заболевания, которые вызывают бесплодие.

С моногенностью все ясно — это те случаи, когда наличие одной или двух (в зависимости от типа наследования) мутантных копий гена однозначно приводит к развитию болезни. Примеров таких болезней существует множество, но Комиссия упоминает лишь несколько (вероятно, намекая на то, что они выглядят достойными кандидатами для редактирования): мышечную дистрофию (вероятно, имеется в виду дистрофия Дюшенна), бета-талассемия, муковисцидоз и нейродегенеративная болезнь Тея-Сакса.

Гораздо сложнее выяснить, какую болезнь считать серьезной. Комиссия признает, что единого представления о «серьезной» болезни не существует, и каждому регуляторному органу в каждой стране приходится определять ее по-своему. В рамках этого отчета под «серьезным» заболеванием ученые понимают то, которое «вызывает тяжелые клинические проявления и преждевременную смерть».

Кроме классических примеров генетических болезней, упомянутых выше, к «серьезным» Комиссия предлагает отнести болезнь Хантингтона (которую, правда, никто пока не умеет лечить с помощью CRISPR/Cas9), наследственную форму ранней болезни Альцгеймера и по меньшей мере один вид рака — семейный аденоматозный полипоз.

При этом в отчете специально указано, что гиперхолестеринемия (которую в свое время тоже пытался «лечить» Хэ, но его работу не приняли к публикации) «серьезной» не считается и относится к категории С, равно как и наследственная глухота — явное предостережение в адрес Дениса Ребрикова. Для этих болезней, согласно отчету, существует лечение, которое нивелирует риск преждевременной смерти. «Решение конкретной страны (и мы догадываемся, что это за страна, хотя разрешения на редактирование Ребрикову она еще не выдала — N + 1) по вопросу редактирования генома, — пишет Комиссия, — в таких случаях, как глухота, поднимает множество сложных вопросов, которые находятся вне рассмотрения этого отчета».

Сам Ребриков с таким подходом ожидаемо не соглашается.

«Правильно начинать с самых тяжелых случаев из существующих, — рассуждает он в переписке с N + 1. — Из аутосомно-рецессивных (которые проявляются, когда у человека оба гена «сломаны», поэтому у двух носителей не может быть здорового ребенка — N + 1) моногенных заболеваний с ненулевой вероятностью существования семей — это карликовость и наследственная тугоухость».

Все остальные болезни, по словам ученого, либо гораздо мягче, либо почти никогда не позволяет людям дожить до половозрелости и создать семью.

И действительно, согласно отчету, средняя встречаемость семей с одинаковой мутацией — 4-8 на десять миллиардов (если только мутации по какой-то причине не накопились в отдельной популяции, как бывает, например, с болезнью Тея-Сакса, которая чаще встречается у евреев-ашкеназов). В такой ситуации не очень ясно, как набрать 10-20 семей, которые Комиссия требует в качестве выборки для первых клинических испытаний новой технологии.

К тому же, среди тех примеров, что фигурируют в отчете, почти ни одна болезнь не существует в семьях. Носители синдрома Тея-Сакса обычно гибнут еще детьми, миодистрофии Дюшенна — подростками. С муковисцидозом в развитых странах доживают до репродуктивного возраста и даже рожают детей, но сообщения о таких семьях крайне редки. Остается только бета-талассемия, которая в легкой форме позволяет прожить полноценную жизнь — и в таком случае тяжесть этой болезни вполне можно сравнить с глухотой.

Стоит ли говорить о том, что более экзотические применения генетического редактирования — группы D, Е и F — не заслужили даже подробного обсуждения в отчете. Комиссия не исключает того, что однажды они станут возможны, но признает, что не придумала, как можно было бы это регулировать в принципе.

Исключение составляет группа F, для которой ученые предложили возможное решение — редактировать отдельно взятые половые клетки (гаметы). Теоретически, их можно выращивать из стволовых клеток конкретного пациента — а значит, их можно получить в больших количествах, тщательно проверить безопасность редактирования и не бояться мозаицизма в зародыше. Но и этот путь не решает всех проблем. Чтобы проверить эффективность и безопасность такого редактирования, считает Ребриков, все равно придется создавать и растить зародыш, «а это снова получается редактирование эмбриона».

Зачем делать такие исследования? Очень многое «записано» в генах, в частности разнообразные генетические заболевания или предрасположенность к ним.

Если почему-то две копии какого-то важного гена в оплодотворенной яйцеклетке – и от папы, и от мамы – окажутся дефектными, то это приговор: разовьется или тяжело больной человек, которого нельзя вылечить, или вообще развитие прекратится внутриутробно, произойдет выкидыш. Все клетки такого организма несут мутацию, не имеют здоровой копии гена.

С другой стороны, вредные мутации могут появляться в течение жизни в клетках отдельных тканей. Рак, например, – это в целом не наследственное заболевание, просто в ходе жизни мы накапливаем мутации, и некоторые из них приводят к различным поражениям в некоторых наших тканях, в частности к раку.

Тем не менее, болезни, имеющие генетическую подоплеку, в идеале можно с помощью технологии редактирования генома полностью вылечить – просто заменить испорченный текст гена на нормальный в определенных клетках.

Фото с сайта rusitnews.ru

– Почему манипуляции с геномом человеческих эмбрионов запрещены в 15 из 22 западноевропейских стран? Какие есть соображения «за» и «против»?

– Дебаты по поводу этических норм работы с эмбрионом или эмбриональными клетками возникли еще в конце прошлого века в связи с развитием технологии эмбриональных стволовых клеток, а еще раньше – при введении в широкую практику ЭКО. На философском/религиозном уровне всё сводится к вопросу: когда у человека зарождается душа?

Декабрь, 2018 год

Уже месяц о местонахождении Хэ неизвестно ничего. Мировая пресса изучает его биографию.

Будущий ученый родился в 1984 году в небольшой провинции Хунань на юго-востоке Китая. Родители — фермеры, всю жизнь выращивают рис. Хэ успешно окончил школу, увлекался физикой, даже соорудил домашнюю лабораторию. Он продолжил изучать предмет в Университете науки и технологий в Хэфэе, а затем — в американском Университете Райса в Хьюстоне.

Однокурсники вспоминают, что Хэ был общительным и активным студентом — особенно ему нравились ухоженные футбольные поля в американском вузе. Но будущий ученый был заметен не только на футболе — его университетский руководитель, биоинженер Майкл Дим отмечал блестящие успехи подопечного в науке. Хэ проводил эксперименты на живых клетках и организмах, а после окончания Университета Райса, в 2011 году, был приглашен в Стэнфорд.

До экспериментов, которые поставили Дженнифер Дудна, Эммануэль Шарпентье, Фэн Чжан и другие выдающиеся генетики и которые привели к открытию технологии редактирования ДНК, оставалось меньше двух лет. Многие из этих экспериментов были проведены в Беркли, в часе езды от Стэнфорда.

В 2012-м блестящему молодому специалисту Хэ власти Китая предложили вернуться на родину в рамках программы поддержки молодых ученых «Тысяча талантов». Он согласился, получил грант в миллион юаней и начал преподавать в Университете Шэньчжэня, в 28 лет став самым молодым его доцентом. Но вскоре осознал, что он пропускает самое интересное и главные открытия были совершены без него.

В последующие годы Хэ не раз приезжал в Америку и встречался с генетиками. В 2017-м представил свою первую работу по редактированию эмбрионов мышей и обезьян. Хэ не раз говорил о возможном редактировании генома человека, но его выступления и работы не производили на коллег особого впечатления. За ученым закрепилось прозвище «Падающая звезда».

Хэ все чаще говорил о редактировании ДНК — но не мышей или обезьян, а человека. Такие эксперименты проводят на эмбриональных клетках, которые затем уничтожают в течение трех-пяти дней. Но китайский ученый задавал коллегам вопросы: «Почему бы не пойти дальше?», «Почему не дать отредактированной клетке развиться, не дать «улучшенному» человеку родиться?». Как отмечали позднее в интервью американские ученые — и генетики, и специалисты по проблемам этики науки, — они думали, что Хэ говорит гипотетически — о далеком будущем. Оказалось, они ошибались.

Дети CRISPR: почему в 2018 году человечество так боится редактировать гены людей?

Недавно китайский ученый Цзянькуй Хэ заявил, что создал первых в мире детей из отредактированных эмбрионов. Несмотря на то, что у этого заявления до сих пор нет научного подтверждения, все мировое научное сообщество и власти многих стран резко раскритиковали этот эксперимент. «Хайтек» разбирается, почему по всему миру так негативно относятся к редактированию генов и причем тут маркетологи.

Читать еще:  Магия имени: как узнать судьбу и характер по инициалам. Кто определяет судьбу человека Каждый человек определяет свою судьбу

До сих пор в мире официально не существует законов, которые бы запрещали генетическое редактирование человеческого эмбриона с возможностью дальнейших родов. В правилах американского агентства FDA нет прямого запрета на проведение такого эксперимента, однако в них есть пункт о том, что регулятор запрещает введение любого биологического продукта в человека без специального одобрения.

Правительство России не запрещает генную инженерию, более того, недавно президент Владимир Путин распорядился в течение трех месяцев разработать научно-техническую программу генетических технологий на 2019–2027 годы. В рамках этой программы откроют лаборатории по развитию технологии генетического редактирования.

Китайские власти официально заявили о недопущении геномного редактирования только после инцидента с Хэ. Заместитель министра здравоохранения Китая Ху Наньпин в начале декабря отметил, что подобные эксперименты «чрезвычайно отвратительны» и являются «грубым нарушением врачебной практики». «Модификация генов человеческих эмбрионов полностью запрещена в Китае», — подчеркнул замглавы минздрава Китая.

#BREAKING Britain grants first licence for genetic modification of embryos

При этом неизвестно, является ли эксперимент Цзянькуя Хэ уникальным и проходят ли в других странах аналогичные медицинские проекты. Многие медицинские аналитики уже высказались о том, что такая реакция научного сообщества на китайских детей может еще больше загнать генетиков в подполье.

Китайские дети-CRISPR

В конце ноября 2018 года китайский ученый Цзянькуй Хэ заявил, что использовал технологию редактирования генов для изменения эмбрионов двух девочек. Конечная цель эксперимента — устранение возможности заражения ВИЧ. По словам Хэ, он применил метод геномного редактирования CRISPR/Cas9 — отредактировал 16 эмбрионов из 22. 11 из них использовались в попытках забеременеть. В итоге один эксперимент закончился родами двойняшек, дальше свои опыты Хэ не продолжает, чтобы убедиться в безопасности своих опытов. При этом ходят слухи, что, возможно, генетику удалось добиться появления еще одной беременной отредактированными эмбрионами женщины.

Сразу после публикации в Associated Press выяснилось, что Южный университет науки и технологий в Шэньчжэне, в котором преподавал Хэ, отправил его в неоплачиваемый отпуск еще в начале февраля 2018 года; представители больницы, где проводились роды, — Shenzhen HarMoniCare Women’s and Children’s Hospitas — заявили, что ничего не знают об этой истории, а сам ученый подал заявку на проведение эксперимента в китайский научный регулятор только в начале ноября — практически через год после его старта.

До сих пор публикация в Associated Press является единственным подтверждением проведения этого эксперимента. Однако известнейший профессор генетики Федор Урнов в интервью Nature заявил, что получил от Хэ документы, описывающие ход эксперимента, и рассмотрел их. «Данные, которые я рассмотрел, согласуются с тем фактом, что редактирование действительно было. Чтобы это проверить, нужно самостоятельно изучить их ДНК, — говорит он. — В настоящий момент нет яркой медицинской необходимости в редактировании генов ДНК», — добавил ученый.

Очевидно, Хэ проводил свой эксперимент в подполье, более того, он не предупредил участниц опытов о том, что занимается геномной инженерией, — только рассказал им об исследовании новых методов борьбы с ВИЧ (о всех методах борьбы с вирусом иммунодефицита вы можете почитать в нашем большом материале). Сейчас Хэ находится под следствием своего университета и экспертного совета по медицинской этике города Шэньчжэнь.

Что такое CRISPR

Технология геномного редактирования CRISPR/Cas9 потенциально может уничтожить тысячи наследственных заболеваний, которые ранее считались неизлечимыми. У технологии есть и обратная сторона — с ее помощью, пока только теоретически, можно улучшать людей. Если говорить о лечении, то CRISPR/Cas9 позволят, в первую очередь, вылечить довольно простые моногенные заболевания — муковисцидоз, гемофилию или бета-талассемию.

Главное отличие инструмента генного редактирования CRISPR/Cas9 от других, достаточно долго существующих способов — это возможность направленного изменения ДНК. Раньше биоинженеры меняли конструкцию клетки практически рандомно. Было невозможно предсказать, на какое именно место встанет новая последовательность, также предыдущие инструменты не позволяли изменить уже существующие недостатки в ДНК — только добавлять к организму новые свойства.

CRISPR/Cas9 позволяют точечно влиять на последовательность ДНК и даже менять сломанный ген на правильный. Для этого специальный фермент нуклеаза вносит разрыв в нужное в геноме место, после чего включается система репарации — внутренние механизмы клетки по восстановлению генома. При этом клетка не просто стягивается — это приведет к потере нескольких букв в последовательности и появлению мутаций, поэтому она ищет в качестве образца нужную последовательность в соседних геномах. Согласно технологии, клетка должна найти ее в ферментах, которые внедрили в организм генетики, для того, чтобы взять ее и самостоятельно внедрить в себя.

Многие ученые раскритиковали Хэ за его подход к геномному редактированию. Один из создателей технологии редактирования генома CRISPR/Cas Фэн Чжан заявил, что необходимо ввести глобальный мораторий на имплантацию отредактированных эмбрионов и рождение таких детей. Джойс Харпер, занимающаяся изучением женского и репродуктивного здоровья в университетском колледже Лондона, заявила, что эксперимент Хэ — «преждевременный, опасный и безответственный». «Этот эксперимент может повлечь за собой риски редактирования генов без какой-либо реальной пользы», — также заявила Джулиан Савулеску, директор Центра практической этики Оксфорда Уэхиби в Оксфордском университете.

По сути, научное сообщество критиковало Хэ из-за того, что он пытался создать людей с отредактированными генами без явной медицинской выгоды. Помимо неэтичности эксперимента, многие ученые раскритиковали китайского генетика за то, что дети не были подвержены непосредственному риску заражения ВИЧ, а значит, не нуждались в генной инженерии. Более того, для проверки работоспособности такой ДНК-последовательности в дальнейшем их придется заразить вирусом иммунодефицита.

CRISPR-клиники

В результате скандала журналисты и правозащитники по всему миру начали анализировать возможность появления CRISPR-клиник в ближайшее время в разных странах. Биолог из Медицинской школы Дэвиса при Калифорнийском университете Пол Кнофлер в недавнем материале в Stat утверждал, что скоро человечество увидит новые клиники, связанные с генным редактированием. В качестве аналогичного примера он привел американские клиники, использующие стволовые клетки в своей деятельности несмотря на то, что FDA запрещает их использование. Медики насчитывают до тысячи таких клиник только на территории США.

По словам профессора юриспруденции в Стэнфорде Хэнка Грили, процессы, связанные с CRISPR, изменятся в том случае, если какая-нибудь крупная фармацевтическая компания начнет работать с этой сферой и решить изменить общественное мнение. Десятки лет геномное редактирование является лишь футуристичным (и не очень этичным) прогнозом, однако для смены парадигмы этого тренда необходимо провести лишь несколько ярких маркетинговых кампаний под лозунгом «Мы изменим ваших детей». После этого к истории примкнут правозащитники, а также социологи, проводящие опросы под заголовком «Считаете ли вы, что родители имеют право убирать возможные наследственные заболевания у своих будущих детей».

С другой стороны, добавил Грили, чем сложнее технология, тем меньше шансов, что какая-то компания будет ей незаконно заниматься. Для появления незаконной CRISPR-клиники ее руководству нужно найти первоклассных эндокринологов, эмбриологов и молекулярных биологов, желающих нарушить закон. Даже несмотря на то, что в медицине достаточно людей, эксплуатирующих отчаяние пациентов — это слишком крупные инвестиции для небольшой компании.

Генетически отредактированные люди давно среди нас, просто мы этого не замечаем

Вокруг скандала с китайским ученым почему-то мало кто говорит, что в Великобритании ученые под надзором правительства и правозащитников достаточно давно занимается редактированием генов у эмбрионов. Кроме того, еще с 1990-х годов генетики исследовали митохондриальную заместительную терапию для замены дефектной митохондриальной ДНК в яйцеклетках женщин. В итоге в 2016 году на свет появился ребенок, который может считать своими родителями трех человек.

Постоянные новости о том, что медики, используя CRISPR, исцелили то или иное заболевание, становятся привычными. Недавно ученым удалось вылечить слепоту и миодистрофию (пока только у мышей), а одному мальчику, страдающему от редкого заболевания, пересадили квадратный метр генетически отредактированной кожи. Новая кожа, заменившая 80% старой, пораженной болезнью, была выращена из 3 кв. см, которые подвергли воздействию модифицированного вируса. Часто говорят о возможном будущем CRISPR в сфере борьбы с раком. В начале января началось первое в США клиническое испытание технологии генного редактирования CRISPR для лечения рака. В исследовании приняли участие 18 пациентов, борющихся с тремя видами рака — множественной миеломой, саркомой и меланомой.

Научный журналист Карл Зиммер в интервью для New York Times отметил, что сейчас всему научному миру нужны полноценные дебаты о плюсах и минусах CRISPR вместо реакционного запрета, который уже предложили представители Всемирной организации здравоохранения.

Читать еще:  Акафист святителю Спиридону Тримифунтскому

Китай достаточно давно считается возможным лидером CRISPR-будущего, поскольку в стране намного выше порог толерантности к подобным экспериментам. В марте 2018 года в больнице города Ханчжоу, расположенной неподалеку от Шанхая, планировали начать лечение рака пищевода с помощью генного редактирования иммунных клеток. Обсуждение технологии в наблюдательном совете больницы заняло всего один день, а одобрение национальных регулирующих органов не потребовалось. К сожалению, пока неизвестно, чем закончился этот эксперимент.

Недавно заведующий лабораторией геномной инженерии Павел Волчков в интервью изданию «Такие дела» рассказывал об эксперименте Sangamo Therapeutics с генами американца Тимоти Брауна, излечившегося от СПИДа из-за мутации в гене ССR5-delta32 в гене CCR5. Однако оказалось, что смертельный исход от подобного вмешательства составлял 1 к 35 — что является слишком большим показателем в медицине. Несмотря на это, российские ученые планируют заняться редактированием генома у живого человека уже через четыре года. Об этом недавно говорила в интервью РИА «Новости» ведущий научный сотрудник лаборатории мутагенеза ФГБНУ «Медико-генетический научный центр», кандидат медицинских наук Светлана Смирнихина.

Применение CRISPR не в медицине

Технологии CRISPR могут применяться не только в медицинских целях, но и в совсем иных направлениях. Управление перспективных исследовательских проектов Министерства обороны США (DARPA) вложило $100 млн в разработку генетического оружия. Пока управление намерено бороться генетическим оружием с малярийными комарами, грызунами и другими видам животных, несущими угрозу человеку и окружающей среде. Тогда ряд экспертов ООН выступил против решения со стороны американского правительства, поскольку у таких инструментов существует множество непредсказуемых последствий. «Можно уничтожить вирус или даже всю популяцию комаров, но это может оказать негативное экологическое воздействие на виды, которые от них зависят. Больше всего меня волнует, что, несмотря на наши добрые намерения, мы делаем нечто необратимое с природой, не просчитав полностью, как эта технология сработает», — говорилось в заявлении одного из экспертов ООН.

Компания Monsanto планирует использовать CRISPR, чтобы вывести новые сорта растений, более урожайные и устойчивые к экстремальным условиями среды. Возможно, именно эта технология поможет накормить растущее население нагревающейся Земли. Сельское хозяйство будущего станет использовать и генную модификацию животных. Например, в Китае уже создали свиней с пониженным содержанием жира, заменив часть их генов генами мышей.

Генное редактирование на дому

Различные энтузиасты уже популяризируют генетическое редактирование для обычных людей. Стартап Genspace за $400 предлагает любому желающему пройти курс генного инженера в настоящей лаборатории, меняя ген пивных дрожжей. Студенты получают доступ ко всему необходимому оборудованию и наставникам, которые смогут объяснить принципы работы технологии.

По словам одной из основательниц лаборатории Элен Йоргенсен, работа над редактированием генома дрожжей помогает лучше понять, как использовать технологию CRISPR, и когда этого делать не нужно. Например, правила организации не допускают работы с возбудителями инфекций, а в целях безопасности посетителям запрещено выносить из лаборатории полученные ими генно-модифицированные организмы и потенциально опасные химические вещества.

Биохакер Джошуа Зайнер, имеющий кандидатскую степень по биохимии Чикагского университета, утверждает, что он является первым человеком, пытающимся модифицировать свой собственный геном с помощью инновационной технологии редактирования генов, известной как CRISPR. По словам Зайнера, он начал экспериментировать с CRISPR в своем гараже летом 2016 года. В качестве эксперимента вводил себе флуоресцентный ген, который заставляет медуз светиться. Сам от этого светиться не начал, но биопсия показала, что новый ген есть в его клетках.

Недавно Зайнер выступил на конференции SynBioBeta в Сан-Франциско с докладом «Пошаговое руководство по генетическому изменению себя с помощью CRISPR», в котором много рассказывал о своем стартапе Odin. Компания Зайнера занимается продажей комплекта «Измени свои гены сам» за $20, однако FDA запретило распространение этого продукта, назвав его мошенническим. Теперь биохакер предлагает клиентам покупать инструменты для генного редактирования растений и животных.

Доступно о генетике

Генетика у обывателей: Ну дед и дядя болели, значит, и ты будешь.

Генетика в школе: Есть два гороха — жёлтый и зелёный.

Генетика в меде: Двойной кроссинговер, AaBBCc vs aaBbCc с кроссинговером в 37%, сучка, экспрессия-репрессия-депрессия-сессия-хуессия, mother fucker!!

Генетика во врачебной практике: Ну дед и дядя болели, значит, и ты будешь.

Редактирование генома: когда испробуют на нас?

Китайский генетик Хэ Цзянькуй с помощью метода CRISPR/Cas отредактировал геном человеческих эмбрионов, впервые в мире родились генетически-отредактированные дети, близняшки Лулу и Нана. Это безопасно? И если да, то когда технология будет доступна для широкого применения?

Научный журналист «Лабы» Андрей Бычков обсудил эти вопросы с Денисом Ребриковым, доктором биологических наук, проректором Медицинского Университета имени Пирогова, заведующим лабораторией редактирования генома Научного центра имени Кулакова.

Запись эфира можно посмотреть здесь. А если нет времени, но ниже вы найдете краткий пересказ беседы, которая состоялась в программе «Ученый свет» на радио «Говорит Москва».

Рождение китайских «ГМО-близняшек»: это научный прорыв?

С технологической стороны эксперимент Хэ прорывом не является. Мы давно умеем делать и делаем направленное редактирование генома животных. Эта технология хорошо «обкатана» на растениях и животных, используется уже более 40 лет. Правда, для редактирования используются разные инструменты. Тот, который использовал Хэ, – CRISPR/Cas – относительно новый.

Революционность заключается в том, что впервые была отредактирована клетка будущего эмбриона, и после этого родились дети. Ну и в том, что об этом было рассказано публично.

Может быть, ученый рановато сообщил о своем успехе?

Это не главный вопрос к исследователю. Его коллег по всему миру больше интересует, например, какую научную и медицинскую целесообразность он преследовал? Ведь отец девочки был ВИЧ-положительный, а мать – отрицательна. Современная медицина умеет в таких случаях (благодаря ЭКО и антиретровирусной терапии) с вероятностью 99% исключать ВИЧ у ребенка. Поэтому выбор именно такого объекта для редактирования генома кажется не до конца понятным.

Редактирование генома человека – это вообще морально?

Наука – это попытка объективно, шаг за шагом описать, как устроен мир. Мораль, нравственность также изменяются, но со временем. Более того, в разных местах на планете существуют разные представления о морали.

Так что если это будет нужно для лечения серьезных болезней, принципы морали будут пересмотрены.

Редактирование генома – это естественный процесс? Происходит ли он в природе?

Да, безусловно. Изменение генома может происходить случайно, мы называем это мутациями, и благодаря им происходит эволюция на планете. Бывают и более целенаправленные (опять же, возникшие эволюционно) «редакции». Например, вирусы встраиваются в ДНК клеточных организмов, таким образом изменяя ДНК хозяина.

Какой человеческий ген изменил Хэ?

Исследователи некоторое время назад заметили, что существуют люди, которые не заражаются ВИЧ даже при контакте. В Северной Европе таких людей несколько процентов! Выяснилось, что они отличаются особым белком-рецептором.

Китайский исследователь поменял ген рецептора, чтобы на всю жизнь защитить девочек от заражения ВИЧ.

Так как в природе уже существует такой вариант гена, то он всего лишь поменял один естественный вариант гена на другой естественный вариант гена.

Какие могут быть проблемы со здоровьем у этих девочек?

Существуют методики проверки, не был ли внесен сбой в других местах ДНК при редактировании. Это делается с помощью полногеномного секвенирования. Теоретически, если бы таковые изменения были, то мы могли ожидать неких непредсказуемых последствий. Но Хэ не продемонстрировал, что таких изменений нет.

Какой инструмент редактирования ДНК использовался? Насколько это сложно?

Для редактирования была использована технология CRISPR/Cas. Технология CRISPR/Cas в данный момент стала довольно рутинной для лабораторного использования. То есть, например, можно купить коммерческие наборы для редактирования ДНК мышей.

Есть ощущение, что технология совсем недалека от клинического применения.

А какие могут быть еще применения CRISPR/Cas в клинической практике?

На сегодня найти применение для CRISPR/Cas-редактирования именно на уровне эмбриона не так просто. Потому что метод ЭКО и так позволяет отбирать эмбрионы с нужными генетическими характеристиками. Применение CRISPR/Cas могло бы быть оправдано в случае, если, скажем, 100% детей у конкретных родителей были бы больными (то есть оба родителя — носители одинаковых аллелей генов). Гораздо более интересным представляется применение CRISPR/Cas для лечения мультифакторных заболеваний, но пока такое невозможно.

Генетическое редактирование может изменить целые виды — навсегда

Технология редактирования генов CRISPR позволяет учёным менять последовательности ДНК и гарантирует, что результаты отредактированных генетических особенностей будут наследоваться будущими поколениями, открывая возможность создания альтернативных видов.
Более того, эта технология ведёт нас к вопросам: как новая власть повлияет на человечество? Что мы собираемся менять? Мы теперь боги?
Присоединяйтесь к размышлениям журналиста Jennifer Kahn по поводу данных вопросов.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector