Карл Циммер - Она смеется, как мать [Могущество и причуды наследственности] [litres]

У обычного физалиса этот фонарик состоит из пяти чашелистиков. Липпман начал обрывать чашелистики на своем отредактированном растении, параллельно считая: «Один, два, три, четыре, пять, шесть, семь».

Как только он снял все чашелистики, показалась маленькая ягодка физалиса. В ней было семь локул вместо обычных пяти.

«Мы никогда бы не смогли сделать этого традиционной селекцией, – сказал Липпман. – А теперь – пожалуйста, – он прищелкнул пальцами, – за одно поколение. Мутация во всех четырех копиях гена».

В ближайшее время Липпман собирается опробовать и другие изменения. Он планирует отредактировать ген, контролирующий, когда именно плоды будут опадать, чтобы фермерам в их поисках не приходилось многократно обшаривать всю поверхность земли под кустами. Он хочет скорректировать скорость созревания плодов так, чтобы все ягоды поспевали одновременно, а не порциями, как сейчас, – равно как и изменить реакцию физалиса на освещение, чтобы плоды начинали образовываться пораньше. А еще исследователь планирует получить растения одинаковой высоты, чтобы фермеры могли использовать для сбора урожая машины.

Липпман хочет начать с изменения одного признака за раз. Если это получится, то потом он собирается создать набор направляющих РНК, которые смогут изменить все черты сразу в одном растении. Когда такие физалисы начнут размножаться, их потомки получат все необходимые гены, превращающие их из диких растений в культурные.

«Я знаю, что это звучит немного нелепо, – признался Липпман, – но я считаю, что он станет еще одной ягодной культурой». Выслушав его план, я подумал, что это вовсе не нелепо. Я посчитал, что Липпман скромничает. Он пытается повторить аграрную революцию ускоренными темпами. Вместо тысячи лет ему нужен всего один вегетационный период.

Для CRISPR почти нет разницы между физалисом и человеком: их ДНК разрезается одинаково легко.

Ученые довольно оперативно начали использовать CRISPR для редакции генов в человеческих клетках, чтобы найти ответы на вопросы, которые когда-то казались неразрешимыми. У каждого из нас примерно 20 000 белок-кодирующих генов и тысячи генов, кодирующих молекулы РНК. Но какое их количество нам действительно нужно? Если мутация выключает некоторые гены, это приводит к смертельным наследственным заболеваниям. Тем не менее, несмотря на полученные сломанные гены, у многих из нас хорошее здоровье. Ученые давно задавались вопросом, сколько генов абсолютно необходимы человеку для выживания. При этом они понимали, что такой каталог составить не удастся.

Система CRISPR сделала это возможным. В 2015 г. три независимые исследовательские группы использовали CRISPR для выключения всех белок-кодирующих генов по очереди, чтобы понять, может ли клетка выжить без определенного гена. В итоге получились почти одинаковые списки. Незаменимыми оказались около 2000 генов, т. е. примерно 10 % белок-кодирующих генов человеческого генома [1047] Boone and Andrews 2015. . Эксперименты показали, что многим генам можно и испортиться, поскольку у них есть запасные варианты. Если одни выйдут из строя, то другие возьмут на себя их функции.

Еще ряд ученых начал эксперименты с CRISPR и человеческими клетками, чтобы создать новый тип медицины. В декабре 2013 г. группа голландских исследователей продемонстрировала, как может работать CRISPR-медицина. Они взяли клетки больных муковисцидозом и вырастили колонию таких клеток в лаборатории [1048] Schwank et al. 2013. . У всех у них была одна и та же мутация в гене cftr . Ученые собрали систему CRISPR так, чтобы она вырезала эту мутацию, а затем встроили в нужное место рабочую версию гена.

Вскоре стало ясно, что способности CRISPR не ограничиваются изменением соматических клеток. Эта система может вносить изменения и в клетки зародышевой линии. В том же декабре группа ученых из Шанхайского института биологических наук в Китае опубликовала результаты эксперимента, выполненного на мышах с наследственной катарактой [1049] Wu et al. 2013. . Исследователи ввели в зиготу молекулы CRISPR, которые исправили мутантный ген. Измененные мыши развились в плодовитых взрослых особей, и их потомки смотрели на мир ясными глазами.

Первоначальный восторг Дженнифер Дудны понемногу стал сменяться тревогой. Система CRISPR оказалась более мощным инструментом, чем она ожидала. Генетик из китайского Центра исследования модельных животных при Нанкинском университете Синсюй Хуан с коллегами при помощи CRISPR изменил три гена у эмбрионов обезьян. Исследователи имплантировали эмбрионы в организм самки, и через положенное время она родила здоровую двойню. Если у этих животных будут свои дети, то они унаследуют и гены, измененные с помощью CRISPR.

Некий журналист в январе 2014 г. отправил Дудне предварительный вариант статьи об обезьянах и попросил ее дать комментарий. Прочитав текст, она не смогла не подумать о том, когда же пройдут первые эксперименты на человеческих эмбрионах [1050] Doudna 2015. . И именно тогда исследовательницу начали преследовать кошмарные сны [1051] Doudna and Sternberg 2017. .

Иногда Дудне снилось, как она стоит одна на пляже на Гавайях (она там выросла). Вдалеке она видит низкую волну, идущую прямо на нее, и через некоторое время понимает, что на самом деле это цунами. После первого испуга она находит доску для серфинга и идет прямо на волну. В другом повторяющемся сне коллега-ученый просил ее встретиться с кем-то могущественным. Она заходит в комнату. Могущественный человек оказывается Гитлером. Во сне Дудны вместо лица у него свиное рыло. Он стоит к ней спиной и быстро что-то пишет. «Я хочу разобраться в возможностях и последствиях этой потрясающей технологии», – говорит ей Гитлер с пятачком.

Дудна просыпалась с колотящимся сердцем. «Что же мы наделали?» – спрашивала она себя.

Дудна была не единственным человеком, вспомнившем о Гитлере. В 2015 г. изобретателя Илона Маска спросили, рассматривает ли он возможность заняться перепрограммированием ДНК. Маск – предприниматель, который беспечно намеревается заменить во всем мире бензиновые автомобили электрическими и одновременно разрабатывает ракеты-носители, которые можно будет использовать повторно. Однако редактирование генов заставило его задуматься.

«А как избежать Проблемы Гитлера? [1052] Это термин самого Илона Маска. – Прим. ред. – ответил Маск вопросом на вопрос. – Лично я не знаю» [1053] Цит. по: Urban 2015. .

Нам нельзя забывать об идеологии гитлеровского геноцида. Но мы должны помнить, как все было на самом деле, а не переносить чудовищные издержки на научные свершения, которых достигли за те 70 с лишним лет, что прошли со смерти Гитлера. Он желал, чтобы немецкие ученые покорили будущее: создали первую атомную бомбу, первый компьютер… Но в том, что касается биологии, он хотел, чтобы немецкие ученые воскресили мифическое прошлое. Ему не нужны были новые гены, поскольку арийцы уже обладали тем генетическим превосходством, о котором только и можно мечтать.