Технология CRISPR: Редактирование генома человека

Ни для кого не секрет, что будущее биологии, медицины, сельского хозяйства и целого ряда других наук и отраслей связано с развитием генной инженерии. Одной из наиболее многообещающих технологий в этой области считается генное редактирование — CRISPR.

Технология CRISPR: Редактирование генома человека

Будем знакомы: CRISPR

Впервые о новой технологии заговорили в 1987 году, когда японские учёные нашли в ДНК кишечной палочки повторяющиеся группы последовательностей неизвестного предназначения. Их назвали сложно: короткие палиндромные (читающиеся одинаково в обоих направлениях) повторы, регулярно расположенные группами (Clustered Regular Interspaced Short Palindromic Repeats).
Для чего нужны эти фрагменты, стало понятно только спустя десять лет. Оказалось, что палиндромные повторы, являясь частью иммунной системы, хранят «нарезку» из генетического материала ранее встреченных бактерией вирусов. В случае новой вирусной атаки эта «база данных» помогает клетке быстрее распознать врага и, соответственно, быстрее его уничтожить.
Это открытие не вызывало особого интереса в широких научных кругах до тех пор, пока биологи из Калифорнийского университета Дженнифер Дудна и Эммануэль Шарпантье не выяснили, что механизмом распознавания и уничтожения вирусов можно управлять. Как подчеркнули в научной публикации 2012 года авторы открытия, искусственно внедрив в «базу данных» определённый фрагмент ДНК, можно разрезать любой выбранный геном в любом месте. Ещё через год был сделан следующий шаг: в клетку, восстанавливающуюся после разрезания, вводили кусочек ДНК, совпадающий по краям с разрезанной хромосомой. При этом в середине могло находиться что угодно — клетка не распознавала подмену и спокойно встраивала «троянского коня» в свою структуру.
Так человечество получило CRISPR — технологию манипуляции геномом, превосходящую все прежние доступностью, точностью и оперативностью. Потенциал методики таков, что учёные надеются с её помощью решить некоторые глобальные мировые проблемы.

Еды хватит на всех

Например, CRISPR могла бы навсегда устранить угрозу нехватки продовольствия, выведя сельское хозяйство и пищевую промышленность на совершенно новый уровень. Эксперименты в этом направлении уже ведутся.
В Калифорнийском университете в Беркли разрабатывают вид какао-бобов, которому будут не страшны болезни и поражения грибком. Компания DuPont Pioneer, центральный офис которой находится в городе Де-Мойне, штат Айова, объявила, что в 2020 году выпустит на рынок отредактированный гибрид кукурузы. А китайские учёные уже сумели при помощи CRISPR увеличить урожайность риса и заодно вывели холодоустойчивую породу свиней, отлично себя чувствующих в свинарниках без отопления.
С помощью технологии CRISPR моиою сделать так, чтобы в популяции комаров перестали рождаться самцы. Через заинтересовался даже Билл Гейтс: он предложил учёным внедрить в растения естественные пестициды и гербициды, что должно привести к увеличению урожая и лучшему его хранению да ещё и удешевить уход за посадками.
Пожалуй, единственное, что препятствует тотальному захвату генно-модифи-цированными продуктами полок в магазинах и в наших холодильниках, — это общественное мнение. Люди опасаются продуктов, полученных, по их мнению, неестественным путём, и готовы платить втридорога за так называемую натуральную пищу, выращенную без каких-либо химических добавок или иных вмешательств. Однако недавнее открытие группы учёных из Санкт-Петербургского государственного университета и Института молекулярной биологии в Страсбурге может поколебать уверенность в том, что следует считать натуральным и естественным. Изучив несколько сотен видов растений, они обнаружили генно-модифицированные организмы, созданные самой природой. В их числе оказались ближайшие родственники табака, батата, арахиса, грецкого ореха, чая, клюквы, хмеля… Как подчеркнула соавтор открытия, профессор Татьяна Матвеева: «Наше исследование показало, что человечество постоянно сталкивалось с ГМО на протяжении всей своей истории».

Болезни вылечат ещё до рождения

Но гораздо больший интерес к новой методике проявили врачи. Действительно, ни в какой другой отрасли генное редактирование не смогло бы найти такое широкое применение и принести столько же пользы, как в медицине.
Первая в мире попытка отредактировать геном взрослого человека была предпринята в 2017 году в Калифорнии. В эксперименте согласился участвовать 44-летний Брайан Мадо, страдающий мукополисахаридозом II типа (синдромом Хантера), из-за которого уже перенёс 26 операций. Мужчина собирался жениться и прожить со своей избранницей как можно дольше, поэтому и решился на необычное лечение: получить недостающий ген. В случае успеха надежду на выздоровление обрели бы более 10 тысяч человек (именно столько жителей Земли имеют синдром Хантера). К сожалению, расчёт врачей не оправдался, и прорыва в медицине не случилось.
Гораздо результативнее оказалось воздействие на геном ещё развивающегося организма, которое осуществил учёный из Китая Цзянькуй Хэ. В ноябре прошлого года он потряс мир заявлением о появлении на свет первых детей с отредактированным геномом — девочек-близняшек Лулу и Нана. Искусственная мутация обеспечила им иммунитет к ВИЧ. К редактированию было решено прибегнуть, так как отец девочек, чьё имя скрыто за псевдонимом Марк, инфицирован.
Несколько клиник, специализирующихся на проблемах деторождения, немедленно проявили интерес к проекту китайского учёного: их менеджеры справедливо рассудили, что многим родителям захочется одарить потомство устойчивостью к «чуме XX века». А ведь с помощью генного редактирования можно избавить человечество не только от ВИЧ, но и от серповидноклеточной анемии, рака молочной железы и яичников и ещё множества тяжёлых заболеваний.
Эстафетную палочку у Хэ уже перехватил сотрудник московского Научного центра акушерства, гинекологии и перинатологии имени академика В.И. Кулакова Денис Ребриков. Он собирается отредактировать геном оплодотворенных эмбрионов пяти пар, страдающих врождённой глухотой, чтобы дети не унаследовали проблему родителей. Денис Ребриков уже приступил к работе: он проводит генетическое редактирование в яйцеклетках, взятых у женщины, обладающей нормальным слухом, — это необходимо для изучения и предотвращения возможных побочных эффектов. Результаты опытов Ребриков пообещал опубликовать. Согласие на участие в дальнейших экспериментах дала пока одна супружеская пара из предполагаемых пяти.

Цивилизация «искусственных» людей?

Научный мир и широкая общественность настороженно отнеслись к редактированию эмбрионов. Особой критике подвёргся первопроходец — Цзянькуй Хэ. Кто-то говорил о недопустимости экспериментов на людях, кто-то — о том, что технология CRISPR ещё не отработана и потому небезопасна. Но одна из главных, хотя и не озвученных, причин заключается в том, что от вмешательства в геном эмбриона с лечебными целями всего один шаг до создания «дизайнерских младенцев» с чётко заданными параметрами внешности, интеллекта, психотипа… А это уже, как говорится, совсем другая история, в которой пока что вопросов больше, чем ответов.
Как быть, если родители пожелают «оттюнинговать» будущего ребёнка совершено бредовым образом — придать ему черты Майкла Джексона или вырастить на его спине ангельские крылья? Кто защитит право нерожденных детей оставаться самими собой? Будут ли «искусственные» люди считаться полноправными членами общества? Если на первых порах генетический дизайн окажется доступен не всем, не приведёт ли это к разделению общества на «улучшенных» богатых и естественных (читай — «худших») бедных? Или на касты, изначально предназначенные для выполнения той или иной работы, как в романе Олдоса Хаксли «О дивный новый мир»?
Единственное, что можно сейчас сказать: «дизайнерские» младенцы пока ещё остаются фантастикой. Современный уровень генных технологий не позволяет правильно скорректировать множество генов, отвечающих за интеллект, склонность к музыке или живописи, физическую силу и выносливость. Однако можно не сомневаться — наступит день, когда это станет возможным. И тогда нашим потомкам придётся решать не имеющие аналогов этические задачи, сочинять новые законы и жить в соответствии с ними в совершенно непредставимом сейчас отредактированном на генном уровне обществе.

Журнал: Тайны 20-го века №51, декабрь 2019 года
Рубрика: В лабораториях учёных
Автор: Светлана Ёлкина

Метки: Тайны 20 века, технология, генетика, ДНК, геном, инженерия, CRISPR



Telegram-канал Багира Гуру


Исторический сайт Багира Гуру; 2010 —