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

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.

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.

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.