Главная
Новости Статьи Россия В мире Достижения Польза Вред

Новости партнеров
 

Новости партнеров

Комментарии
 

Дизайнеры человеческого генома: что такое Crispr/Cas и как скоро ученые начнут менять ДНК пока нерожденых детей

Представьте себе недалекое будущее. Вы бродите по рынку (виртуальному, естественно) и рассматриваете объявления вроде "Суперпластырь против рака. Быстро, эффективно, недорого". Или "Запишитесь на исследование и получите иммунитет к ВИЧ в подарок". Или "Хотите, чтобы ваши дети были здоровыми? Запишитесь к нам". И в самых темных уголках появляется что-то вроде "Суперсила? Это реально. Правительственные технологии сверхсолдат — для каждого" и "Хочешь быть как Росомаха? Заходи на этот сайт". Думаете, это шутка или фантастика? Зайдите в магазин мобильных приложений, которые еще двадцать лет назад были такой же шуткой. Добро пожаловать в мир генетических портных — мир, в котором рост, вес и цвет глаз вполне программируемы. Мир, который должен исправить все эволюционные и техногенные ошибки в ДНК и, естественно, породить множество новых. Мир, который стал доступен благодаря Crispr/Cas.

ЧТО ЭТО И ОТКУДА ПОЯВИЛОСЬ

Примите как данность: двуполое размножение — это методика защиты популяции от патогенной флоры и микроорганизмов. Два набора ДНК смешиваются, и потомство становится устойчивее. А что делать самим одноклеточным?

Еще в 1987 году в геноме Escherichia coli (кишечная палочка) нашли участок, состоящий из многочисленных повторов. Его назвали Crispr-локус. Само слово Crispr — аббревиатура, которая расшифровывается как clustered regularly interspaced short palindromic repeats (короткие палиндромные кластерные повторы, "криспер"). Такие же повторы нашли и у других бактерий и археев. В 2002 были открыты Cas ("Кас" — "криспер-ассоциированные белки"). В 2006-м стало понятно: эти локусы имеют вирусную природу, открытие дало возможность предположить, что Crispr/Cas — это некий "антивирусный механизм". В 2008-м исследователи узнали о роли "криспер-РНК", которая управляет "Кас-белками". После этого разрозненная, казалось бы, картинка сложилась в кристально ясное целое.

Когда архей или бактерия встречает новый вирус, "Кас-белки" режут его ДНК, вставляют "понравившиеся" куски (они называются "спейсеры") в "криспер-кассету", к нему наращивается "криспер-РНК" (как целеуказатель). Это своего рода генетический портной, если использовать свободные аналогии, где "криспер-кассета" — библиотека лекал с ошибками, "криспер-РНК" — рука, а "Кас-белки" — ножницы, вырезающие кусок "неправильного кода" подобно мастеру-дизайнеру, устраняющему складку на рукаве.

В 2015 году ученые научились применять этого "генетического портняжку" на человеческих эмбрионах. С людьми это работает так (один из способов, скорее всего, в будущем появятся новые): мы создаем кольцевые молекулы ДНК, которые называются "плазмидами". На них записан cas9-ген (ножницы) и модифицированная РНК (направляющая рука), которая показывает, где надо "резать". Плазмиды вставляются в клетку с дефектным геном, там образуется комплекс "криспер" и отрезает испорченный кусок. Дальше возможны варианты. К примеру, организм сам восстанавливает ген уже здоровым. Или ставится аналогичная "заплатка" из здорового участка ДНК (можно взять ее у другого человека). А можно поставить и другую "заплатку" — к примеру, отрезав последовательность, отвечающую за развитие карего цвета глаз и заменив ее "геном голубоглазости".

ЧТО ЭТО НАМ ДАЕТ И КАКИЕ СТРАНЫ ЭТИМ ЗАНИМАЮТСЯ

"Криспер" позволяет проводить широкий спектр исследований. Например, изучать роль генов и их перестроек в возникновении и прогрессировании генетических болезней. Но это чистая наука, нас же интересует практическое применение. И оно уже есть. Созданы "криспер-системы" для улучшения свойств сельскохозяйственных растений (рис, пшеница, кукуруза, сорго и так далее). Причем меняется не только устойчивость к вредителям и химикатам, но и вкус. Свиней исследуют на предмет трансплантации органов человеку. Всерьез рассматривается вариант "заноса" в популяцию малярийных комаров гена устойчивости к возбудителю-плазмодию.

А еще "криспер" потенциально позволяет лечить множество болезней. Это же исправление дефектных генов, которые вызывают, собственно, генетические отклонения. Исследования, которые проводятся на культурах клеток и животных, показывают, что технология способна бороться с серповидной анемией, муковисцидозом, катарактой и так далее. Гигантская часть экспериментов посвящена борьбе с хроническими гепатитами и ВИЧ. Множество лабораторий работает над лекарством от различных дистрофий и болезней кроветворной системы (лимфомы, лейкемии, лейкозы). Пытаются лечить синдром Дауна. К сожалению, похвастаться полностью излеченными пациентами никто не может, но разработаны различные варианты терапии, которые уже работают и вскоре дадут результаты.

Но самые ожесточенные дискуссии ведутся вокруг создания "дизайнерских детей" — ведь "криспер" помогает убрать все генетические недостатки у эмбриона и, что еще более удивительно, кое-что добавить (например, внешность вашего любимого актера). Главное — правильно запрограммировать "портного". Тут возникают этические проблемы: в большинстве развитых стран подобное вмешательство в "божественный промысел" запрещено.

Исследования на зародышах всерьез проводят ученые четырех стран: Великобритании (в целях науки это разрешено), США (не запрещены сами эксперименты, но есть федеральный запрет на финансирование таких исследований), Израиля (тут больше сосредоточены на лечении генетических болезней, но существует несколько стартапов с израильскими корнями в других странах, например в Швейцарии) и Китая. Причем именно китайцы благодаря государственному финансированию опережают всех остальных: руководство страны, поднаторевшее в полуевгенических экспериментах и наплевательском отношении к правам человека (по мнению Запада), увидело в новых технологиях будущее.

А пока вы раздумываете, насколько моральны и этичны эксперименты над людьми, вот парочка фактов. "Криспер" может излечить (потому что мы знаем гены, ответственные за подобные болезни) прогерию (преждевременное старение), гипертрихоз (чрезмерное оволосение), тяжелый комбинированный иммунодефицит (больному приходится жить в стерильной капсуле), эктродактилию (неправильный рост пальцев) и другие редкие болезни.

Это не считая рака и массовых заболеваний, о которых написано выше. А как насчет сверхчеловеческих способностей? Можно устранить риск сердечных заболеваний, стать устойчивым к холоду и низкому содержанию кислорода, приобрести иммунитет к болезням мозга, научиться четко видеть под водой, сделать кости крепче и без вреда для организма спать меньше шести часов. И это лишь часть "суперспособностей", которые уже присутствуют (хотя и редки) в человеческой популяции.

АЛЬБЕРТ ФЕЛЬДМАН: "ЭТО ОЗДОРОВЛЕНИЕ СОЦИУМА НА БИОЛОГИЧЕСКОМ УРОВНЕ"

Футуролог, директор украино-израильского Института стратегических исследований имени Голды Меир — о том, как генетики учатся лечить неизлечимые болезни, о спасении собак от ущербной ДНК и о будущем, которое не остановить никому

— Альберт Александрович, как обстоят дела с исследованиями в области "криспер" в Израиле?

— Сейчас ведутся мощные исследования, связанные с генетическим изменением нечеловеческого генома: для селекции, производства растений. Что касается генома человека, есть серьезная дискуссия, не является ли это внедрением в Божье провидение.

Тут два момента: во-первых, много исследований засекречены, чтобы не возникли проблемы с запретами из-за религиозного лобби. Однако религиозная философия иудаизма гласит, что для спасения жизни можно использовать любые средства. То есть использовать "криспер" для лечения неизлечимых заболеваний допустимо. На сегодняшний день есть порядка 15—17 заболеваний, с которыми пытаются справиться этим методом, те, которые имеют ярко выраженную генетическую природу. Например, характерный для некоторых еврейских общин синдром Куна (резко выраженное врожденное расширение трахеи и крупных бронхов). Кроме того, синдром Дауна, болезни кроветворной системы. Излеченных пациентов еще нет, но терапия уже начата. Сюда же относятся эксперименты по терапии ВИЧ. Они глубоко продвинулись, но закрыты — до момента их успеха.

— Вы упомянули "нечеловеческий геном"…

— Знаете, какая популяция самая генетически ущербная? Это собаки. Мы модифицировали их селекционными методами, а чем уже селекция — тем больше генетических проблем. Овчарки от этого не страдают практически, они вполне здоровые, а вот своеобразные собаки — от йорков и мопсов до фила бразильеро, бордосского мастифа, — получают полный набор испорченных генов. Соответственно, первыми "дизайнерскими многоклеточными организмами" станут именно собаки — думаю, уже в этом или следующем году мы станем свидетелями исправления некоторых пород с врожденными заболеваниями. И тут меньше этических проблем, их страдания из-за селекционной модификации, наверное, разрешают нам использовать модификацию генетическую, чтобы их от этого избавить.

— Осталось только решить этические вопросы с людьми?

— Мы уже сейчас используем элементы евгеники, как бы ни боролись с этим. В западном мире распространена технология скрининга (исследования, выявляющие патологии у эмбриона на ранней стадии), она используется на 97—98%. В развивающихся странах это 35—40%. Скрининг выявляет патологии на раннем этапе и врожденное заболевание можно локализовать, проведя аборт, когда эмбрион только начинает формироваться, избавляя семью от гигантских трагедий. Теперь у нас есть "криспер", который позволяет устранять эти патологии на генетическом уровне. В ближайшем будущем родители будут выбирать. У них три пути, как на камне Ильи Муромца: оставлять ребенка таким, как он есть, понимая ответственность; делать аборт, а он до сих пор может привести к бесплодию; или произвести дизайн плода с помощью "криспер".

— Или добавить ребенку какие-нибудь качества.

— Тут начинается этическая проблематика. Если за деньги можно будет запрограммировать внешность, мир будет наполнен копиями популярных артистов кино. Это нехорошо. Но это движение человечества, это все равно произойдет. Кто-то начнет использовать биологические ножницы. Десятки стран могут это делать. В США было долго запрещено экстракорпоральное оплодотворение (ЭКО), и что случилось? Они просто отстали в этом направлении. Родители из Штатов ездили в Великобританию или в Мексику и там проходили ЭКО. Поэтому нужно создать правила игры, которые примут большинство генетиков — или генотерапевтов. В целом это ведет человечество к здоровью, уменьшению неизлечимых заболеваний, от ВИЧ до онкологии, заболеваний крови, дистрофий. И это, несомненно, позитив.

— Радужная картинка получается.

— Я могу сравнить развитие "криспер" с тем, как развивалась концепция здорового образа жизни. Сравним популяцию крупного города 1917 года и 2017 года и посмотрим, насколько население 2017 года стало здоровее, мощнее, выше. Это элементы вторичной евгеники: по-другому стали питаться, больше заниматься спортом, сменили отношение к здоровью. Это поведенческий уровень, который поддерживается журналами, газетами, ТВ. Масс-медиа поддерживают не больных и толстых, а здоровых и красивых. А тут речь идет о биоуровне. И это тоже оздоровление социума. Кто это может остановить?

— Могут вернуться вредные привычки. К примеру, у меня убрали ген, отвечающий за развитие рака из-за курения...

— Да, ну и что? Вернутся вредные привычки, но они перестанут быть вредными. Люди все больше начнут жить в свое удовольствие. Человечество движется к сибаритству, к эпикурейству. Для этого мы и роботов изобретаем. Двигатель цивилизации — лень. И если человек получит мышцы с помощью генетического изменения и ему не надо будет тратить на это два часа в спортзале, он сделает это и потратит время на что-нибудь другое.

— На носу освоение космоса, а там солнечная радиация, слабая гравитация, нехватка кальция. Поможет ли "криспер" тут?

— Теоретически — да. Научная проблема глобально решена, осталось разобраться с этикой. Я думаю, что человечество приближается к генетической модификации вместо поведенческой, раньше были тренировки, теперь — "криспер".

— И ум?

— В том числе и ум. Причем это полезно, потому что уровень интеллекта человечества в целом падает. Мы решаем меньше сложных задач, стало меньше сложных поведенческих реакций, меньше тонких моторик. А это все снижает интеллект. Пока мы еще не знаем, какие элементы генома отвечают за IQ, но будем знать. Мы знаем, какие участки отвечают за кроветворение, за здоровую печень, за размер рук, плеч, носа, цвет глаз и так далее. Но что отвечает за интеллект и душу — пока не знаем. Это божественное провидение все-таки. Пока.

— Какие есть угрозы?

— Могут возникнуть ошибки, которые приведут к еще более проблематичным патологиям. Мы лезем в тончайший инструмент огромной отверткой или топором. Теоретически генетики знают, как действовать. Но могут ошибаться. Это как с генно-модифицированными организмами, мы прошли через множество ошибок. Например, модифицированная соя вредит организму, что привело к запрету ГМО. А с другой стороны, она может совершить генетический скачок и станет неустранимым сорняком. Но это ошибки, которые мы платим за прогресс, такую же цену мы заплатили, когда занимались техникой — перевернутые танкеры, сожженные дирижабли, катастрофы на атомных станциях.

— Кстати, такая же паника была и со стволовыми клетками.

— И не зря: эксперименты со стволовыми клетками не всегда позитивны. Огромное количество онкозаболеваний 2000-х годов было связано с грубым и непродуманным использованием стволовых клеток, которые вызывали резкое омоложение — и метастазирование. Рак становился очень быстрым, он за месяцы развивался из 1—2-й стадии в 4-ю.

— Мы говорили об эмбриональном дизайне, а можно ли применять "криспер" на взрослых?

— Да, на уровне заболевания. Это касается ВИЧ, лейкемии, большинства заболеваний крови, многих дистрофий, рассеянного склероза. В будущем появление модифицированного человека, изменение его в возрасте 20—30 лет теоретически возможно. Существует же поведенческая модификация, когда с помощью тренировок человек обрастает силой, навыками, становится в какой-то мере сверхчеловеком. Таких единицы, потому что нужно упорство и талант. Если будут выявлены точки локализации этих качеств, их можно будет генетически модифицировать.

Технология "криспер" очень простая. Это не адронный коллайдер, не электронный микроскоп — это простая и легко передаваемая технология. Она не требует последующего ухода, терапии. Почему, например, пересадка органов не распространилась на некоторых территориях? Потому что там уровень медицинской инфраструктуры не позволял. А здесь инфраструктура не нужна, все происходит на клеточном уровне, сам момент излечения проходит в комфортном состоянии движения, а не каком-то состоянии реанимации, как при пересадке органов. Поэтому распространение будет больше. Скоро появятся мембранные методы внедрения "криспер", не нужно будет проводить даже микроскопическую операцию, будут таблетки, пластыри. Тут ведутся максимальные исследования.

— Могут появиться мутанты…

— Любой прогресс меняет человека. Мы очень далеко ушли от предков-кроманьонцев. Когда стали пользоваться огнем, мы уже изменились и дальше только продолжаем меняться.

— Не приведет ли дизайн людей к тому, что перестанут рождаться Бетховены?

— Может быть. А может, и наоборот. Но Бетховены уже давно не рождаются.

— Какие ценовые рамки технологии, кто сможет ею воспользоваться?

— Пока бесплатно, потому что это эксперименты. Это как и с ЭКО. Сначала бесплатно, потом это будет стоить гигантских денег, потом, когда многие научатся, цена упадет и выровняется.

— Что уйдет благодаря "криспер"?

— В первую очередь исчезнет селекция. Если раньше надо было думать, соединять двух овец, брать здоровое потомство, то сейчас это все может делать генетический дизайн.

Подпишитесь на нас Вконтакте, Одноклассники

182

Похожие новости
25 июля 2017, 02:56
25 июля 2017, 13:42
25 июля 2017, 11:28
25 июля 2017, 02:56
25 июля 2017, 13:42
25 июля 2017, 15:56

Новости партнеров