Сэмюел Стернберг - Трещина в мироздании [litres]

Царство животных было первой экспериментальной площадкой для испытаний этого нового средства редактирования генов – и до сих пор остается самой большой из таких площадок. К примеру, ученые использовали CRISPR для создания генетически “усиленной” версии биглей, в результате чего получились собаки с мускулатурой, которой позавидует сам Шварцнеггер, – и для этого понадобилось всего лишь поменять одну “букву” ДНК в гене, контролирующем развитие мышц. В другом случае, “выключив” у свиней ген, отвечающий на сигналы гормона роста, исследователи создали микропигов – свиней размером не больше упитанной кошки, ставших популярными домашними животными. Ученые из китайской провинции Шэньси проделали нечто подобное и с мясо-шерстными кашемировыми козами, отредактировав геном этих животных таким образом, чтобы у них вырастали и более крупные мышцы (и за счет этого они давали больше мяса), и более длинная шерсть (что означает получение большего количества кашемировых волокон). Генетики даже используют CRISPR для превращения ДНК азиатского слона в максимальное подобие ДНК шерстистого мамонта, надеясь когда-нибудь воскресить этого вымершего доисторического зверя [2] Стоит отметить, что это вряд ли возможно. Дело не только в том, что для этого нет достаточно сохранных клеток мамонтов, но и в том, что современные слоны не скрещиваются даже с самыми близкородственными видами. Причины такой избирательности пока неизвестны, но есть вероятность, что виной тому некие генетические барьеры. См. Eleftheria Palkopoulou et al. Genomic history of extinct and living elephantids, Proceedings of the National Academy of Sciences, Mar 2018, 115 (11), E2566 – E2574; DOI:10.1073/pnas.1720554115. – Здесь и далее постраничные сноски, обозначенные астериском ( * ) , если не указано иное, принадлежат переводчику. Сноски, обозначенные цифрами, ведут в конец книги и принадлежат автору. .

Параллельно с этим в экспериментах с растениями CRISPR широко используется для редактирования геномов сельскохозяйственных культур; это открывает перспективы для кардинального улучшения питания людей во всем мире и повышает уровень мировой продовольственной безопасности. Эксперименты по редактированию генома дали устойчивый к различным болезням рис, томаты, которые теперь портятся гораздо медленнее, соевые бобы с более полезным для здоровья содержанием полиненасыщенных жиров и картофель с меньшим количеством сильного нейротоксина. Причем специалисты в области пищевой промышленности достигают подобных улучшений не с помощью трансгенных технологий – то есть вставки участка ДНК одного вида в геном представителя другого вида, – но благодаря точно подобранным улучшениям генов, затрагивающим всего несколько “букв” собственной ДНК организма.

Но хотя потенциальные возможности применения CRISPR в растительном и животном мире весьма впечатляют, все же наибольшие перспективы сулит редактирование генов нашего собственного вида – и оно же, по мнению многих, представляет наибольшую угрозу для будущего всего человечества.

При этом, как ни парадоксально, ряд преимуществ в области здравоохранения, скорее всего, будет получен в результате CRISPR-экспериментов с позвоночными или даже насекомыми. В проведенных недавно экспериментах технологию CRISPR использовали, чтобы “гуманизировать” ДНК свиней, что дает надежду на то, что эти животные однажды послужат донорами органов для людей. CRISPR также удалось запрятать в геномы новых линий комаров: ученые надеются, что внедрение новых признаков в дикие популяции комаров поможет в конечном счете уничтожить заболевания, передаваемые ими – такие как малярия и лихорадка Зика, – или даже полностью истребить самих комаров – переносчиков болезней.

Впрочем, при лечении многих болезней CRISPR потенциально можно будет применять для редактирования и “ремонта” генов самих пациентов. Пока что мы наблюдали лишь малую часть возможностей технологии, но и то, что мы увидели в последние несколько лет, кажется головокружительным. В человеческих клетках, выращенных в лаборатории, эта новая технология редактирования генома уже была использована, чтобы исправить мутации, ответственные за муковисцидоз, серповидноклеточную анемию, некоторые формы слепоты, тяжелый комбинированный иммунодефицит и многие другие недуги. CRISPR дает ученым возможность решать такие задачи, находя и исправляя отдельные “опечатки” в молекулах, составляющих геном длиной 3,2 миллиарда “букв” ДНК, но эту же технологию можно использовать и для значительно более сложных модификаций. Исследователи поправили ошибки в ДНК, вызывающие мышечную дистрофию Дюшенна, вырезав только поврежденный участок мутировавшего гена и не затронув остальную его часть. В случае гемофилии А биологи применили CRISPR, чтобы точно переставить более полумиллиона “букв” ДНК, которые в геномах больных инвертированы – то есть расположены в порядке, обратном нормальному. CRISPR можно использовать даже для лечения ВИЧ-инфекции и СПИДа – либо путем вырезания ДНК вируса из инфицированных клеток пациента, либо путем редактирования ДНК самого пациента таким образом, чтобы его клетки невозможно было заразить ВИЧ.

Список потенциальных терапевтических применений редактирования генома можно продолжать бесконечно. Поскольку CRISPR обеспечивает точное и сравнительно простое редактирование ДНК, он превратил все генетические заболевания – по крайней мере, те из них, для которых известны вызывающие их мутации, – в потенциально излечимые. Медики уже начали бороться с некоторыми видами рака с помощью усовершенствованных иммунных клеток, чьи геномы “усилены” отредактированными генами, помогающими клеткам-хозяевам отлавливать раковые клетки. Хотя пройдет еще немало времени, прежде чем основанные на CRISPR варианты терапии станут общедоступны для пациентов, их потенциал четко виден уже сейчас. Редактирование генома дает надежду на то, что у нас появятся новые методы лечения, меняющие жизнь пациента, а в ряде случаев способные даже спасти ее.

Существуют и другие перспективы применения технологии CRISPR: ее можно использовать не только для лечения заболеваний, но и для их профилактики в будущих поколениях. Метод CRISPR настолько прост и эффективен, что ученые смогут использовать его для модификации человеческих клеток зародышевого пути – потока генетической информации, соединяющего одно поколение с другим. И, несомненно, эта технология – когда-нибудь, где-нибудь – будет использована для наследуемых изменений генома нашего вида, и это навсегда изменит генетическую картину человечества.

Если предположить, что безопасность и эффективность технологии редактирования генов человека будут доказаны, кажется логичным и даже предпочтительным исправлять болезнетворные мутации на самых ранних стадиях развития – до того , как опасные гены причинят вред своему обладателю. Но как только мы научимся превращать мутировавшие гены эмбриона в нормальные, появится искушение улучшить нормальные гены до предположительно более “продвинутых” версий. Должны ли мы начать редактировать геном еще не рожденного ребенка, чтобы снизить риск того, что у него когда-нибудь разовьются болезни сердца, болезнь Альцгеймера, диабет или рак? А можно ли наделять этих детей полезными признаками, такими как повышенная сила мышц или улучшенные умственные способности? Можно ли менять их внешний вид – скажем, цвет глаз и волос? Стремление к совершенству кажется едва ли не вшитым в природу человека, но, если мы все же пойдем по этой скользкой дорожке, нам может не понравиться то, куда она нас приведет.