Помоги проекту - поделись книгой:
Началась активная работа для исследования этой находки. Вскоре после того как код был обнаружен, три лаборатории объединили белки TALE с тем же модулем расщепления ДНК, который использовался в случае с ZFN, и создали нуклеазы, подобные транскрипционному активатору назвав их TALENs. TALENs были чрезвычайно эффективны для инициации редактирования генов внутри клеток, и после того как исследователи внесли некоторые улучшения в их дизайн и конструкцию, TALENs, казалось, было бы гораздо проще создавать и внедрять в клетки, чем ZFN.
Как только TALENs были обнаружены и адаптированы для редактирования генов, их вытеснило следующее открытие в области редактирования генов. Технология носила название CRISPR, и именно она ознаменовала вступление редактирования генов в новую эпоху научной истории.
Crispr-зоопарк
Помидоры, которые можно месяцами хранить в кладовке, наблюдая, как они медленно дозревают и не портятся; растения, которые лучше переносят изменения климата; комары, не способные переносить малярию и вирус Зика; супермускулистые собаки в помощь полицейским; коровы, у которых больше не растут рога. Звучит невероятно, не правда ли? Но на самом деле все вышеописанные существа и организмы уже существуют благодаря редактированию генов. И это только начало. В тот момент, когда вы читаете эти строки, CRISPR революционизирует мир вокруг независимо от того, готовы вы к этому или нет. В течение следующих нескольких лет эта новая биотехнология даст нам более урожайные культуры, более здоровый скот и более питательные продукты. В течение нескольких десятилетий вполне могут появиться не только свиньи, созданные с помощью генной инженерии, которые смогут служить донорами человеческих органов, но и шерстистые мамонты, крылатые ящерицы и единороги. И это не шутка.
Действительно, дух захватывает от осознания того, что мы находимся на пороге новой эры в истории жизни на Земле – эпохи, когда люди заполучили беспрецедентный уровень контроля над генетическим составом видов, населяющих нашу планету. Скоро CRISPR позволит нам подчинить природу своей воле так, как люди мечтали с доисторических времен. Если эта воля будет направлена на что-то конструктивное, результаты могут быть фантастическими, но они также могут иметь и непреднамеренные или даже катастрофические последствия. Сила воздействия отредактированных генов на растения и животных уже ощущается в научном сообществе и сельском хозяйстве.
Например, исследователи, использовавшие CRISPR для модернизации живых организмов, смогли создать модели заболеваний человека у животных, с гораздо большей точностью и гибкостью, чем раньше. Получилось создать модели заболеваний не только у мышей, но и у других животных, организмы которых лучше всего демонстрируют конкретное заболевание, представляющее интерес для изучения. Учёные уже задействовали обезьян для исследования аутизма, свиней для изучения болезни Паркинсона или хорьков для лучшего понимания гриппа.
Одним из наиболее интересных аспектов технологии CRISPR является то, как она позволяет изучать особенности, уникальные для определенных организмов, такие как регенерация конечностей у мексиканских саламандр, старение у рыб и развитие скелета у ракообразных. Весьма интересны записи и рисунки экспериментов с CRISPR – измененные рисунки крыльев бабочек, генетические основы которых обнаружили, или инфекционные агенты, способные проникать в ткани человека. Подобные исследования открывают новые истины о мире природы и о генетическом сходстве, которое связывает все организмы вместе. Они очень интересны.
Уже существуют приложения для редактирования генов, которые больше напоминают научную фантастику, чем контент научных журналов. Например, вы удивитесь, узнав, что несколько исследовательских групп используют CRISPR для «очеловечивания» различных генов у свиней в надежде, что однажды страшная жизненная проблема многих больных – нехватка донорских органов для пересадки, может быть решена с помощью трансплантации органов, выращенных у свиней (или других животных), в организм человека. Для подтверждения того, что в настоящее время возможно изменять внешний вид животных, компании использовали технологии редактирования генов для создания новых искусственно сгенерированных зверей, таких как свиньи, гены которых никогда не дадут им вырасти крупнее маленьких собак. Некоторые лаборатории предпринимают начинание, известное как «возрождение», которое является не чем иным, как воскрешением вымерших видов животных посредством клонирования или генной инженерии. Бет Шапиро, профессор Калифорнийского университета в Санта-Крузе, с энтузиазмом использует эту стратегию, воссоздавая вымершие виды птиц, для изучения их связи с современными видами. В том же духе, с помощью использования CRISPR, уже предпринимаются усилия по постепенному преобразованию генома слона в геном шерстистого мамонта.
По иронии судьбы CRISPR может также позволить достичь и обратного эффекта: насильственного уничтожения нежелательных животных или патогенов. Да, когда-нибудь в ближайшем будущем CRISPR может быть использована для уничтожения целых видов – применение технологии, которое было сложно вообще когда-либо представить.
Некоторые из усилий в этой и других областях естественного мира имеют огромный потенциал для улучшения здоровья и благополучия человека. Другие же напротив легкомысленны, причудливы или даже опасны. Необходимо осознавать все риски, связанные с редактированием генов, особенно в свете его бурного развития и использования. CRISPR дает нам возможность радикально и необратимо изменить биологическую сферу, предоставляя нам способ переписать молекулы жизни на Земле любым желаемым способом. На данный момент, возможно, этот вопрос недостаточно обсуждается – в научных кругах не столь много дискуссий о возможностях, которые открывает технология CRISPR – и для блага, и для зла. Это очень захватывающий момент в науке о жизни, но мы не можем позволить себе слишком увлечься. Важно помнить: несмотря на то, что CRISPR обладает огромным и неоспоримым потенциалом для улучшения мира вокруг нас, вмешательство в генетические основы нашей экосистемы также может иметь непредвиденные последствия. Только мы несем ответственность за предварительную оценку предполагаемых последствий и за участие в глобальной, публичной и всеобъемлющей дискуссии о том, как наилучшим образом использовать редактирование генов в мире природы, пока не стало слишком поздно.
В 2004 году команде учёных из Европы удалось разгадать давнюю загадку, с которой имели дело селекционеры ячменя. Исследователям удалось обнаружить генные мутации, которые сделали это растение устойчивым к пагубному грибку, вызывающему болезнь, известную как мучнистая роса, – болезнь, которая долго являлась проблемой для фермеров, производящих элитные сорта ячменя по всей Европе. Мучнистая роса – заболевание растений, вызываемое микроскопическими эктопаразитическими грибами из порядка мучнисторосяных. Поверхность листьев поражённого растения покрывается белым налётом, на котором впоследствии возникают капли жидкости, отчего данное заболевание и получило название «мучнистая роса». Учёным удалось выделить мутантный, устойчивый к грибкам штамм ячменя, – его можно было отследить в семенах ячменя, собранных в зернохранилищах в юго-западной Эфиопии во время немецких экспедиций в конце 1930-х годов. Там, спустя некоторое время после одомашнивания ячменя (около 10 тысяч лет назад), мутированная версия гена под названием М1о появилась спонтанно и была выбрана фермерами, которые стремились выращивать только самые здоровые и самые урожайные растения.
Этот спровоцированный человеком эволюционный процесс – естественная мутация – сопровождается искусственным отбором, а не естественным, каким он был на протяжении столетий. Как отметил в своей речи в 1901 году агроном Лютер Бербанк, – виды растений не были фиксированными и неизменными, а скорее «пластичными в наших руках, словно глина в руках гончара или краски на холсте художника, которые легко можно превратить в более красивые формы и цвета, о которых мечтает любой художник или скульптор».
Фактически само открытие мутантного гена М1о в ячмене было сделано благодаря эксперименту с немецким сортом ячменя, облученном рентгеновскими лучами в 1942 году. Учёные обнаружили, что если подвергать семена воздействию радиации или замачивать их в химических веществах, вызывающих мутации, это способствовало заселению генома спорадическими новыми мутациями, благодаря которым можно было бы вырастить растения с желаемыми признаками.
Мутантные штаммы, полученные при помощи этих методов, генетически изменены неизвестными способами среди сотен или даже тысяч различных генов. Если среди этих случайных генетических изменений штаммы обнаруживают сходные мутации, такие как в гене Mlo, все полученные в результате растения могут иметь желаемый признак – в данном случае устойчивый к грибкам ячмень. Спустя десятилетие после выявления в 2004 году защитной мутации Mlo у ячменя, разрушение этого же гена было связано с устойчивостью к мучнистой росе у некоторых других растений. Это привело к пониманию того, что многие другие культуры могут быть наделены устойчивостью к мучнистой росе путем изменения гена Mlo.
В этом и заключается будущее редактирования генов. По сравнению с обычными методами разведения, включая естественный мутагенез, генезис с использованием рентгеновских лучей или химикатов и гибридизацией между различными видами растений (что наводняет геном тысячами новых генов) CRISPR и родственные ей технологии дают учёным уровень контроля над геномом, который не имеет аналогов. Возможности этой технологии для сельского хозяйства были подчеркнуты, когда в 2014 году учёные из китайской Академии наук использовали инструменты редактирования генов, в том числе CRISPR, для изменения шести копий гена Mlo в пшенице Triticum aestivum, одной из самых важных основных культур в мире. Растения, которые имели все шесть мутированных генов Mlo, были устойчивы к мучнистой росе, – фантастический результат, и, кроме того, исследователям не нужно было беспокоиться о вредных или нежелательных эффектах любых других мутаций, поскольку были отредактированы только гены Mlo. Независимо от того, являются ли желаемыми изменения генов (как в случае с геном Mlo), исправления генов, вставка генов или удаление генов, учёные могут изменять геном с беспрецедентной точностью и делать это практически с любым геномом и любой последовательностью ДНК.
Мучнистая роса является лишь одним из примеров сельскохозяйственных проблем, которые можно решить с помощью CRISPR. За несколько лет с момента своего создания технология CRISPR использовалась для редактирования генов в рисе, которые обеспечивают защиту этого растения от бактериальных болезней, снижающих урожайность; использовалась она и для придания кукурузе, соевым бобам и картофелю естественной устойчивости к гербицидам – химическим веществам, применяемым для уничтожения сорняков; также при помощи CRISPR были созданы грибы, которые не поддаются преждевременной порче и не темнеют.
Ученые использовали CRISPR для редактирования генома сладких апельсинов, а команда калифорнийских академиков и сейчас пытается применить эту технологию, чтобы спасти индустрию цитрусовых в США от бактериальной болезни растений, называемой хуанлун, – это китайское название переводится как «болезнь желтого дракона». Болезнь уже опустошила части Азии и теперь угрожает фруктовым садам во Флориде, Техасе и Калифорнии. Между тем в Южной Корее учёный Джин-Су Ким и его коллеги надеются, что редактирование генов в бананах может помочь спасти ценный сорт бананов Кавендиш, которому угрожает распространение разрушительного почвенного гриба от вымирания. Во многих других точках Земли исследователи манипулируют с возможностью введения целой бактериальной системы CRISPR, перепрограммированной для того, чтобы обеспечить сельскохозяйственные культуры совершенно новой противовирусной иммунной системой.
Особенно интригуют возможности использования генного редактирования с целью производства более здоровой пищи. Здесь можно привести два ярких примера. Первый пример касается соевых бобов, из которых получают около 50 миллионов тонн соевого масла в год. К сожалению, соевое масло содержит высокие уровни трансжиров, которые врачи связывают с повышением уровня холестерина и риском возникновения болезней сердца. Но недавно учёные-диетологи из компании Calyxt, что находится в Миннесоте, использовали технологию редактирования генов на основе нуклеаз TALEN для того, чтобы изменить два гена сои, создав семена с резко сниженным количеством вредных жирных кислот и общим содержанием жира, аналогичного его количеству в оливковом масле. Диетологи достигли этого простой генной манипуляцией, не вызывая никаких непреднамеренных мутаций и не вводя чужеродную ДНК в геном.
Другой пример генного редактирования с целью сделать пищу более здоровой касается картофеля – третьей по величине в мире культуры после пшеницы и риса. Длительное хранение этого продукта в холодильнике, необходимое для увеличения срока годности, может привести к вызванному холодом подслащиванию – явлению, при котором крахмалы превращаются в сахара, такие как глюкоза и фруктоза. Любой процесс приготовления пищи с использованием высокой температуры, необходимой для получения, например, картофеля фри или чипсов, превращает эти сахара в акриламид, – химическое вещество, которое представляет собой нейротоксин и потенциальный канцероген. В жареных или запечённых продуктах такой нейротоксин образовывается, как правило, при температурах выше 180 °С. Используя редактирование генов, исследователи решили: они инактивируют единственный ген, который продуцирует глюкозу и фруктозу. Результатом стало 70-процентное снижение уровня содержания акриламида в картофельных чипсах.
Конечно, в целом исследователи в области пищевых продуктов пребывают в восторге от возможностей такого лёгкого редактирования генов. Но возникает серьезный вопрос: будут ли производители и потребители спокойно воспринимать эти тысячи культур, геномы которых были определённым образом видоизменены с помощью рентгена, гамма-лучей и химических мутагенов? Или отредактированные культуры постигнет та же участь, что и ГМО, – когда генетически измененные пищевые продукты встретила невероятная волна критики несмотря на её огромный потенциал для пользы людей?
Поскольку технология CRISPR распространилась по всему миру, продовольственная политика играет одну из ключевых ролей. Зная, что растения и животные с отредактированными генами неизбежно будут сравниваться с ГМО, Дженнифер Дудна посвятила целое исследование использованию термина «генетически модифицированный организм». Например, министерство сельского хозяйства США определяет генетическую модификацию как «производство наследственных улучшений в растениях или животных для особых целей, – с помощью генной инженерии или других более традиционных методов». Безусловно, это широкое толкование ГМО может охватывать более новые технологии, такие как редактирование генов, также как и более старые методы, применяемые для улучшения пищевых продуктов. Действительно, согласно этому определению, почти каждый продукт, который мы едим, кроме лесных грибов, ягод и дикой рыбы, может считаться генномодифицированным.
Однако более распространенное определение ГМО подразумевает только те организмы, генетический материал которых был изменен с использованием технологии искусственного введения новых генов в геном. С 1994 года, когда было представлено первое коммерчески выращенное ГМО-растение, одобренное для потребления человеком – медленно созревающий томат, известный как Flavr Savr, в Соединённых Штатах Америки для коммерческого выращивания было разработано и одобрено более 50 ГМО-культур, в том числе кукуруза, хлопок, папайя, рис, соя, тыква. В 2015 году 92 процента всей кукурузы, 94 процента хлопка и 94 процента всех соевых бобов были генетически сконструированы таким образом.
Измененные культуры имеют ряд значительных экологических и экономических преимуществ. Посадив культуры, которые обладают повышенной способностью защищать себя от вредителей, фермеры могут получить более высокую урожайность, одновременно снижая зависимость от использования агрессивных химических пестицидов и гербицидов. Генная инженерия также спасла целые отрасли промышленности от поражения вирусами, и она может вскоре оказаться критически важной для защиты других фруктов, таких как бананы и сливы, которым угрожают новые патогенные микроорганизмы.
Несмотря на эти преимущества и факт потребления сотнями миллионов людей ГМО-продуктов без каких-либо проблем и последствий, эти продукты остаются объектом громкой критики, пристального общественного внимания и резких протестов, большинство из которых по сути беспочвенны. Критика ГМО была сосредоточена на небольшом количестве исследований, в которых утверждалось, что в ходе их было выявлено неблагоприятное воздействие ГМО на здоровье потребителей или окружающую среду, например, утверждалось, что ГМО-картофель вызывал рак у крыс, а также что ГМО-кукуруза убивала бабочек-монархов, но эти сообщения были дискредитированы в результате многих последующих исследований, а затем осуждены широким научным сообществом. Фактически, ГМО были подвергнуты более тщательному нормативному контролю, чем какие-либо другие новшества, и существует практически единодушное мнение, что ГМО-продукты ничуть не менее безопасны, чем обычные продукты питания. ГМО получили поддержку Всемирной организации здравоохранения, Американской медицинской ассоциации, Королевского медицинского общества в Великобритании. Но, тем не менее, почти 60 процентов опрошенных считают ГМО небезопасными.
Разрыв между научным консенсусом и общественным мнением на тему ГМО вызывает тревогу – по меньшей мере, так отражается нарушение чёткой коммуникации между учёными и обществом в целом. Уже за относительно короткое время работы над CRISPR Дженнифер Дудна обнаружила, насколько сложно поддерживать конструктивный, открытый диалог между этими двумя мирами, но также и то, насколько необходим этот вид общения для развития научных открытий.
Восприятие ГМО как чего-то неестественного и извращенного является тому примером. Почти всё, что мы едим, было изменено людьми, часто путем генерирования случайных мутаций в ДНК семян, используемых для селекции растений с получением желаемых признаков. Таким образом, различие между «естественным» и «неестественным» было скрыто – красные грейпфруты, созданные с помощью нейтронного излучения, арбузы без косточек, полученные из химического соединения колхицина, яблоневые сады, в которых каждое дерево является идеальным генетическим клоном своих соседей – ни один из этих аспектов современного сельского хозяйства не является естественным. Всё же, тем не менее, большинство из нас употребляет эти продукты в пищу, не предъявляя к ним претензий.
CRISPR и связанные с ней технологии редактирования генов ещё больше усложняют дискуссию о генетически модифицированных продуктах, размывая границы между ГМО– и не ГМО-продуктами. Обычные ГМО содержат чужеродные гены, случайным образом вставленные в геном; эти гены производят новые белки, которые придают организму-продукту полезную черту признак, которым он ранее не обладал. Организмы с отредактированными генами, напротив, содержат крошечные изменения существующих генов, которые наделяют организм полезной чертой, изменяя уровни белков, которые уже были в нём с самого начала, без добавления какой-либо чужеродной ДНК. В этом отношении организмы с изменённой генной составляющей часто ничем не отличаются от организмов, продуцируемых химикатами и радиацией, вызывающими мутации. Кроме того, учёные применяют на практике методы, позволяющие избежать каких-либо следов вмешательства CRISPR в его гены. Например, молекулы CRISPR могут быть подготовлены, очищены и собраны в лаборатории, а затем внедрены в клетки растений при помощи быстродействующего метода так, что они немедленно приступят к работе над геномом. В течение нескольких часов CRISPR отредактирует интересующий ген и затем будет разрушена. Возможно, со временем этот вид безошибочного редактирования генов сможет завоевать общественное признание и принятие культур и других растений, улучшенных этими точными методами.
Споры об организмах с отредактированными генами бурно набирает обороты, сейчас о них говорят больше, чем когда бы то ни было. Первые протесты по поводу новой технологии под руководством активистов были проведены в 2016 году. Активисты, внимание которых ранее было сосредоточено на ГМО, тогда перекинулись на технологию CRISPR и даже начали угрожать её исследователям.
Одна из самых больших проблем, стоящих перед сельскохозяйственными компаниями, фермерами, потребителями и особенно перед чиновниками, заключается в том, как классифицировать и регулировать генетически отредактированнные культуры. Многие учёные классифицируют их как продукты, полученные путём использования новых методов селекции, или NBT
В настоящее время новые генетически отредактированные зерновые культуры сталкиваются с рядом нормативных препятствий со стороны регулирующих органов в различных государственных инстанциях. Процесс их утверждения является долгим и дорогим и включает в себя перечень требований, которые многим кажутся излишними. Многие мелкие компании вообще не имеют доступа к сфере ГМО из-за непомерных затрат, что позволяет крупным агропредприятиям монополизировать рынок. Удивительно, но даже академикам трудно изучать генетически модифицированные культуры и проводить эксперименты над ними на полях из-за ограничений.
К счастью, ситуация начинает меняться. Например, министерство сельского хозяйства США уже начало информировать компании о том, что новому поколению генетически отредактированных культур не будет требоваться одобрение министерства – хотя они все ещё должны будут быть одобрены Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов.
Устойчивая к гербицидам сельскохозяйственная культура канола, полученная путем редактирования генов, была одобрена для использования в Канаде. Точно так же соевые бобы и картофель с отредактированными генами с помощью инструмента для направленного разрезания ДНК нуклеазами TALEN были пропущены Министерством сельского хозяйства США, как и 30 других типов генетически модифицированных растений. И хотя CRISPR является относительно новым явлением, есть прогнозы, что растительные продукты на основе CRISPR появятся на рынке через десять лет.
До тех пор, пока отношение общественности к генетически улучшенным продуктам не поменяется, мы не сможем извлечь выгоду из полного потенциала технологии CRISPR. Биотехнология может помочь укрепить нашу продовольственную безопасность, предотвратить недоедание, адаптироваться к изменению климата и затормозить ухудшение состояния окружающей среды во всем мире. Однако этот прогресс будет недостижим до тех пор, пока учёные, компании, правительства и общественность в целом не будут действовать вместе для того, чтобы это произошло. Каждый из нас может внести свой вклад в это партнёрство самым простым образом. Этот вклад начинается с непредвзятого отношения к новшествам.
Агробизнес заинтересован в применении CRISPR не только к сельскохозяйственным культурам; в ближайшем будущем данная технология также будет широко применяться к домашнему скоту. Тем не менее, учитывая огромные препятствия, с которыми сталкиваются ГМО-растения, животные, к которым будут применяться генное редактирование, вероятно, столкнутся со многими из тех же регуляторных препятствий и, скорее всего с ещё большим противостоянием со стороны общественности. Здесь, опять же, мы можем многое выиграть и, возможно, ещё больше потерять.
Первое генно-инженерное животное – быстрорастущая порода ГМО-лосося – появилось на рынке только после двадцатилетней борьбы его создателей с управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов. Этот генно-спроектированный лосось содержит дополнительный ген гормона роста, в результате чего рыба достигает необходимого веса в два раза быстрее обычного лосося без внесения каких-либо изменений в его пищевой рацион и без повышения риска для здоровья рыбы или людей, которые употребляют её в пищу. Защитники продукта утверждают, что этот лосось является настоящим благом для окружающей среды, потому что его выращивание увеличило бы запасы дикой рыбы в природе. Предполагается, что выращивание трансгенного лосося вместо рыбной ловли поможет ослабить давление на популяции диких рыб, поскольку мировые запасы рыбы подвергаются чрезмерной эксплуатации, в то время как спрос на рыбу растёт.
Тем не менее, как и в случае с культурами ГМО, негативная реакция на генетически модифицированного лосося была очень резкой; противники заклеймили его прозвищем Франкенфиш и заявили, что лосось ставит под угрозу как здоровье потребителей, так и экосистемы диких рыб.
В начале 2000-х годов японская команда исследователей разводила свиней, содержащих ген, который изменял способ, которым организмы животных усваивали жирные кислоты; у трансгенных свиней был более здоровый жировой профиль, однако работу учёных осудили, и свиньи так и остались животными, не вышедшими за стены лаборатории.
Примерно в то же время команда из Канады вывела enviropig – экосвинью. Трансгенная свинья была создана при использовании генетического материала мыши и кишечной палочки Е. Coli с целью снижения уровня фосфора в экскрементах животного. Организмы этих экологически чистых трансгенных свиней содержали ген, который позволял животным лучше переваривать фосфорсодержащее соединение, называемое фитатом. Обычный свиной навоз содержит высокий уровень фосфора, который может способствовать бурному росту водорослей, которые вызывают цветение воды, гибель водной фауны и выработку парниковых газов, присутствие которых в атмосфере приводит к появлению парникового эффекта. Навоз экосвиньи содержал на 75 процентов меньше фосфора, что могло бы принести огромную пользу планете и людям, которые жили и работали возле свиноферм. Но несмотря на это и на заверения учёныхо безопасности изобретения, потребители осудили enviropig, в результате чего спонсоры проекта отказались сотрудничать с учёными. Выведенная новая порода свиней была умерщвлена в 2012 году.
На фоне подобных случаев перспективы видоизменения других животных кажутся мрачными. Но опять же, всё зависит оттого, как генетическимодифицированные животные определяются со стороны регулирующих органов и общественности. Генномодифицированного лосося получают из обычного атлантического лосося (сёмги) путем внедрения гена роста от самого крупного тихоокеанского лосося – чавычи. Помимо этого, ещё один фрагмент ДНК, полученный из бельдюги, помогает активировать этот ген. А что, если бы вместо этого учёным каким-либо образом удалось отредактировать геном лосося так, чтобы увеличить производство его собственного гена гормона роста без добавления какой-либо чужеродной ДНК? Будут ли тогда потребители и регулирующие органы по-прежнему считать лосося генномодифицированным?
Этот вопрос наверняка возникнет в ближайшем будущем, учитывая быстрые темпы исследований и разработок в области животноводства с применением генной модификации. Первые генно-спроектированные животные уже были созданы в лаборатории, и то, когда они будут представлены на рассмотрение регулирующим органам – всего лишь вопрос времени. Как и в случае с лососем, к животным будет применяться генное модифицирование, не только способствующее их росту, но также и увеличивающее массу: в отличие от лосося они не будут расти быстрее, но в конечном итоге окажутся гораздо крупнее и мясистее своих сородичей.
Используя новые возможности точного редактирования генов CRISPR и связанных с ней технологий учёные создали коров, свиней, овец и коз с отредактированными генами, – таких домашних животных, которые приобрели совсем другой облик: они стали более сильными и мускулистыми, чем обычные; эти животные имели невероятно развитую мышечную систему, иными словами, приобрели черту, которую называют «двойная мускулатура». Эта мутация отнюдь не является каким-то причудливым изобретением, она вдохновлена самой природой так же, как и черта ячменя, который приобрёл устойчивость к мучнистой росе. Фермерам, разводящим крупный рогатый скот, было известно о двойной мускулатуре в течение многих лет из-за того, что она часто встречалась среди двух популярных пород рогатого скота: бельгийской голубой и пьемонтской коров.
Бельгийская голубая корова обладает экзотической внешностью, у неё чрезвычайно развиты мышцы – она и правда выглядит странно, едва ли не устрашающе. Из-за своего мускулистого облика эта порода коров окружена огромным количеством неоправданных слухов о своём происхождении. Пьемонтскую корову также характеризует отличная мускулатура и высокая производительность нежирного мяса. У бельгийской голубой и пьемонтской коров в теле на 20 процентов больше мяса, чем у обычных, что делает их мечтой производителей говядины.
В 1997 году было выявлено, что за эту исключительную форму развития мышц ответственен один ген. Это ген под названием миостатин, также известный как фактор роста, – белок, подавляющий рост и дифференцировку мышечной ткани. Миостатин ведет себя как естественный тормоз для производства мышечной ткани в организме. Две породы крупного рогатого скота, которые были изучены в лабораториях, имеют разные виды мутаций в данном гене – у бельгийских голубых коров отсутствует одиннадцать букв ДНК, в то время как у пьемонтских коров присутствует мутация всего лишь в одной букве, но в обоих случаях белковый продукт гена миостатина является дефектным. В некотором смысле природа отразила предыдущие генетические эксперименты над мышами, где опыты с миостатином порождали сходных мускулистых существ, которые весили в два-три раза выше среднего исключительно из-за мышечной массы, а не жира.
Коровы – далеко не единственные животные, среди которых встречается естественная двойная мускулатура. Овцы тексель, популярной голландской породы, которая ценится за постное мясо и мускулистое телосложение, также содержат мутацию в гене, кодирующем миостатин. Овцы тексель имеют пропорциональное мощное тело прямоугольной формы с ровной спиной. Мускулатура этих овец отлично развита, что даёт выгодные показатели при получении мяса. Также чрезвычайно мышечно развиты собаки уиппет – породы собак, которая произошла от борзых и которую часто используют в собачьих гонках, поскольку животные имеют не только самую высокую скорость бега среди собак-конкурентов в данном весе, но и самое быстрое ускорение при беге среди собак в мире. Представители этой породы обладают широкой грудью и массивной мускулатурой ног и шеи, также вызванные двумя отсутствующими буквами ДНК в гене, кодирующем миостатин.
Нечто похожее на двойную мускулатуру встречается и у людей. В 2004 году группа врачей из Берлина опубликовала любопытное исследование, описывающее мальчика, который был необычайно мускулистым с рождения – ребёнок обладал очень рельефными мышцами бедер и предплечий. У ребенка продолжали аномально развиваться выраженные мышцы этих частей тела до четырех лет, он запросто выполнял силовые упражнения, на которые не способны не только дети его возраста, но и большинство взрослых. Например, мальчику удавалось вытягивать перед собой руки, в каждой из которых он держал по трёхкилограммовой гире. Учитывая сходство его мускулатуры с двойной мускулатурой у коров и мышей, а также развитую мускулатуру у родственников, врачи предположили, что такое телосложение может объясняться генетикой. Учёные после детальных исследований на молекулярном уровне обнаружили, что обе копии гена, кодирующего миостатин у мальчика, содержали мутации, и что у его матери, в прошлом профессиональной спортсменки, был лишь один мутантный ген. Распространенность мышечной гипертрофии, или двойной мускулатуры, крайне редко встречается у людей: с тех пор был зарегистрирован, по крайней мере, ещё один подобный случай в семье из Мичигана.
Может ли феномен чрезвычайно развитых мышц, если достигать его путём использования преднамеренных мутаций, то есть стимуляции роста мышц путем инактивации гена миостатина, стать терапией для лечения заболеваний, истощающих мышцы, – например таких, как мышечная дистрофия? Некоторые учёные даже начали фантазировать о редактировании гена миостатина у нормальных людей, чтобы раскрыть усиленную сверхчеловеческую силу – хотя очевидно, что последствия такого рода несущественного редактирования генов у людей вызывают обоснованное беспокойство.
В отличие от использования генетического редактирования для человека его применение к скоту вполне обосновано: оно может использоваться для создания новых разновидностей животных с признаками, которые дают им преимущество перед сородичами. Во-первых, лишь незначительные улучшения в геномах животных могут привести к значительному увеличению производства пищевых продуктов. Учёные уже использовали редактирование генов для разработки новых пород коров с двойной мускулатурой, овец, свиней, коз и кроликов. Не сложно представить, какое огромное значение эти животные имели бы для людей, если бы можно было сделать их доступными для манипуляций фермерами.
Мы бы получили высокие урожаи нежирного мяса одновременно с низким содержанием жира, что является основной целью разведения в животноводческой отрасли, а редактирование генов предлагает очень простой способ достижения этих результатов. Так, от свиней, гены которых были отредактированы, удалось получить особей, у которых более чем на 10 процентов больше постного мяса, чем у их неотредактированных собратьев. Помимо этого удалось снизить содержание общего жира в организме и достичь повышения нежности мяса. При этом пищевая ценность мяса, развитие животных, их рацион и общее состояние здоровья не были затронуты. Поскольку в изменённом свином геноме не прослеживалось следов трансгенов, производители надеются, что будущее таких свиней будет регулироваться государственными органами так же, как и в случае с такими животными, как бельгийская голубая корова, у которой двойная мускулатура возникла благодаря естественным мутациям.
Поскольку CRISPR позволяет легко редактировать несколько генов, она позволяет добавлять испытуемым животным одновременно множество новых черт и признаков. Например, китайские учёные, работающие с козами, нацелены на работу не только с миостатином, но также и на работу с геном фактора роста, который контролирует длину шерсти у коз.
У людей естественные мутации в гене фактора роста вызывают усиленный рост ресниц, и учёные стали связывать подобные мутации с длиной шерсти у кошек, собак и даже ослов. Учёные выполнили редактирование генов у кашемировых овец, которых фермеры разводили как с целью производства мяса, так и для получения шерсти, волокна которой используются для производства кашемира. Учёные подсадили 416 матерям-реципиентам зародышей, в результате чего родилось 93 детёныша, 10 из которых содержали мутации в обоих генах. Улучшенные козы смогли послужить отправной точкой для выведения новой породы, которая стала приносить мяса и шерсти в разы больше.
Другие учёные используют инструменты редактирования генов для изменения воспроизводства животных так, чтобы потомство кур состояло исключительно из самок (на птицефабриках цыплят-самцов, как правило, отбраковывают в течение одного дня после вылупления), а крупный рогатый скот имел исключительно мускулистых детенышей-самцов (это связано с тем, что организм коровы преобразовывают корм в мышцы гораздо менее эффективно); чтобы выращиваемая на ферме рыба стала стерильна и, соответственно, не смогла загрязнять естественные запасы, а свиньи набирали вес при сниженном количестве корма.
В Австралии команда учёных пытается изменить у цыплят ген, отвечающий за производство одного из наиболее распространенных аллергенных белков в куриных яйцах; аналогичная стратегия применяется для удаления аллергенов из коровьего молока.
Гены животных также можно редактировать с целью сделать их более здоровыми и более устойчивыми к болезням, что убедительно продемонстрировали эксперименты на свиньях. Одно из основных заболеваний, с которым сталкиваются фермеры-свиноводы, вызвано вирусом, известным как репродуктивно-респираторный синдром свиней (РРСС), который, будучи подтверждённым в Соединенных Штатах Америки в конце 1980-х годов, быстро распространился по Северной Америке, Европе и Азии. Вирус РРСС со времён открытия окрестили «мистической болезнью» и болезнью синего уха, поскольку среди прочих симптомов, таких как значительное повышение температуры и отсутствие аппетита, у свиней временно синели уши. РРСС – это болезнь, связанная с самым большим экономическим ущербом в свиноводстве. Заболевание свиней этим вирусом обходится производителям свинины в США более чем в 500 млн долларов в год и снижает количество полученной свинины на 15 процентов, а сами животные страдают от этой болезни целыми стадами; инфицированные свиньи мучаются от целого ряда симптомов, включая анорексию, лихорадку, повышенную частоту самопроизвольных абортов и серьезные проблемы с дыханием. Программы вакцинации от заболевания вирусом РРСС до сих пор были безуспешными, из-за чего фермерам приходилось вводить в корма для свиней высокие дозы антибиотиков с целью предотвращения вторичных бактериальных инфекций. Это был один из немногих доступных вариантов лечения животных.
Вдохновленная теориями о том, что именно специфический свиной ген CD 163 позволял вирусам захватывать клетки свиней, команда из Университета Миссури стремилась создать устойчивых к вирусу свиней путем инактивации этого гена в их организмах (очень похоже на смену замка от входной двери хозяином, потерявшим ключ). После использования CRISPR для создания особенных свиней исследователи из Миссури отправили животных в Канзасский университет вместе с поросятами, гены которых не были отредактированы, с целью сравнения, контроля и проверки на восприимчивость обоих типов свиней к вирусам. Там свиньи находились под постоянным наблюдением, они подвергались воздействию около сотни тысяч вирусных частиц. В итоге эксперимента свиньи с отредактированными генами остались абсолютно здоровыми и проявили полную устойчивость к вирусу.
Эта стратегия – защита свиней от заражения вирусом путем уничтожения генов, от которых напрямую зависят сами вирусы, – настолько эффективна, что учёные в разных уголках планеты приняли её и стали применять для снижения заболеваемости животных и потерь при производстве мяса.
Время покажет, примет ли общество этих новых генетически модифицированных животных. Исследователи, по крайней мере, уверены, что потребители не будут оспаривать такое небольшое усовершенствование, которое в конечном счете помогает нам получать более здоровых животных, к тому же это изменение индуцировано самой природой, которая лишь дала экспериментаторам подсказку.
Еще один пример редактирования генов у домашнего скота мы можем рассмотреть на работе компании Recombinetics из Миннесоты. Эта компания генетически модифицировала коров, чтобы у них перестали расти рога. Рога делают работу с животными в замкнутом пространстве опасной для сельскохозяйственных рабочих, а также могут представлять опасность и для самих коров. Производители продуктов питания обычно удаляют рога у телят в молодом возрасте, прижигая животным роговые бугорки щелочами или электрическим прибором, вызывая повреждение тканей и значительный стресс у травмированных телят. В одних только Соединенных Штатах более тринадцати миллионов телят ежегодно подвергаются этой суровой процедуре.
Однако не у всех коров есть рога. Фактически многие породы крупного рогатого скота, например, абердин-ангусская порода коров, выведенная в XIX веке в Шотландии, – безрогая от природы. В 2012 году группе немецких учёных удалось обнаружить точную генетическую причину: сложную мутацию, включающую удаление 10 букв ДНК и вставку 212 букв ДНК в хромосому. Вдохновленные этим открытием, учёные из Recombinetics использовали метод редактирования генов для того, чтобы скопировать то же самое изменение в геном быков для создания крупного рогатого скота, ценная генетика которого продумана в течение столетий разведения. Первые безрогие телята, которые родились благодаря манипуляции учёных с генами, не испытывают ужаса прижигания роговых бугорков.
Двигаясь далее, регулирующие государственные органы и потребители, рассматривающие вопрос о домашнем скоте, подвергнутом генным изменениям, должны будут решить, что для них более важно: цель или средства, используемые для её достижения. Комолый (безрогий) скот мог стать результатом многих лет обычного разведения коров, но редактирование генов позволило достичь того же результата гораздо быстрее и эффективнее. Возникает резонный вопрос: если CRISPR и связанные с ней технологии могут помочь прекратить использовать жестокие методы обращения с животными, уменьшить использование антибиотиков и защитить домашний скот от смертельных инфекций, неужели мы не можем позволить себе их использовать? Может, правильнее применять именно эти технологии?
Заводчики и исследователи в области продуктов питания не единственные, кто редактирует геномы животных. Этим занимаются также биологи и исследователи в сфере медицины, чья цель – улучшить жизнь людей, используя методы, которые были проверены на генетически модифицированных животных. Исследования на животных необходимы для изучения болезней, поражающих человека, независимо от того, используются ли они для подтверждения генетических причин определенных расстройств, для оценки потенциальных лекарств или для проверки эффективности медицинских вмешательств, таких как хирургия или клеточная терапия. Важной отправной точкой здесь является наличие надежной генетической модели – животного, состояние которого близко к состоянию больного человека, точность имитации поведения пациента как с точки зрения физических проявлений болезни, так и основных её генетических причин. CRISPR предлагает эффективный, оптимизированный подход для достижения такой модели.
Предпочтительным модельным организмом среди млекопитающих для биомедицинских исследований с начала XX века была выбрана обычная домашняя мышь (Altus musculus), которая разделяет 99 процентов своих генов с людьми. В дополнение к их генетической связи с нами у мышей есть и другие явные преимущества. Мыши и люди имеют сходные физиологические особенности, такие как иммунная, нервная, сердечно-сосудистая, костно-мышечная и другие системы. Мышей можно разводить в неволе, их легко и недорого содержать из-за небольшого размера, покорности и плодовитости. Их ускоренная продолжительность жизни (один год мыши равен примерно тридцати человеческим годам) означает, что весь жизненный цикл может быть изучен в лаборатории всего за несколько лет. И, возможно, самое важное: с мышами можно манипулировать, используя различные подходы CRISPR. Миллионы мышей разводят и отправляют каждый год исследователям по всему миру, и существует более тридцати тысяч уникальных штаммов мышей, которые используются для изучения всех возможных болезней – от рака и болезней сердца до слепоты и остеопороза.
Но мышей не во всех случаях можно использовать в качестве моделей: для многих заболеваний человека – муковисцидоза, болезни Паркинсона, Альцгеймера и хореи Гентингтона – у мышей не проявляются характерные симптомы, и часто организмы мышей дают нетипичные ответы на потенциальное лечение. Это несколько затормозило перевод научных открытий из лаборатории на лечение в клинических условиях.
Технология CRISPR поможет преодолеть этот разрыв, сделав моделирование болезней у других животных практически таким же доступным, как в случае с мышами. Такое развитие уже можно наблюдать у приматов. Трансгенные обезьяны были впервые созданы в начале 2000-х годов, когда исследователи использовали вирусы для встраивания чужеродных генов в геномы обезьян, но достижение генного редактирования обезьян стало доступным только с появлением технологии CRISPR. В 2014 году китайская команда начала впрыскивать CRISPR в одноклеточные эмбрионы обезьян Cynomolgus, – метод, во многом похожий на применённый к мышам годом ранее. В этом исследовании учёные запрограммировали CRISPR для одновременного нацеливания на два гена: один связан с тяжелым комбинированным иммунодефицитом у людей, другой способствует возникновению ожирения. Оба заболевания влекут за собой очевидные последствия для здоровья человека.
С тех пор другие исследователи смогли создать обезьян Cynomolgus с изменениями в гене, который мутирует в более чем у 50 процентов людей, больных онкологическими заболеваниями, а также создать обезьян с мутациями, вызывающими мышечную дистрофию Дюшенна. Учитывая тот факт, что обезьяны-модели уникально подходят для изучения на них поведенческих и когнитивных нарушений человека, редактирование также используется для нацеливания на гены, ответственные за возникновение нервных расстройств. Хотя, с одной стороны, может показаться, что использование обезьян для проведения подобных исследований можеть быть негуманным, существует острая насущная необходимость в разработке методов лечения болезней человека. Эти обезьяны с отредактированными генами однажды смогут служить надежным резервом для людей, позволяя учёным искать и находить лекарства от болезней, не подвергая опасности человеческие жизни.
Благодаря CRISPR свиньи стали ещё одной популярной моделью. Так сложилось из-за анатомического сходства свиней с людьми, относительно короткого периода беременности животных, а также большого количества производимого потомства. В целом, располагая научными и статистическими данными, разумно утверждать, что использование сельскохозяйственных животных в целях биомедицинских исследований более приемлемо и целесообразно, чем использование таких животных, как, скажем, приматы. И действительно, свиньи с отредактированными генами уже использовались учёными для моделирования дефектов пигментации, синдромов глухоты, болезни Паркинсона, иммунологических нарушений, и этот список будет продолжать расти.
Многие учёные рассматривают самих свиней как потенциальный источник лекарств. Когда-нибудь мы сможем использовать этих животных в качестве биореакторов для производства ценных лекарственных компонентов, таких как человеческие белки, которые слишком сложны, чтобы учёные могли бы просто синтезировать их с нуля и которые могут быть получены только из живых клекок. Учёные уже искали других трансгенных животных для производства этих биофармацевтических лекарств. Первым таким препаратом стал антикоагулянт антитромбин, который секретируется в молоке генетически модифицированных коз. Другой препарат был выделен из молока трансгенных кроликов и на основе белка из яиц трансгенных куриц.
Если учесть, что многие из самых продаваемых в мире лекарств основаны на белках, становится ясно, что потенциал для редактирования генов в этом конкретном медицинском направлении огромен.
Некоторые учёные надеются, что модели свиней смогут предложить науке ещё больше: обширный возобновляемый источник целых органов для трансплантации людям-реципиентам. Эта идея не нова. Свиньи уже давно считаются очень подходящими на такую роль животными по тем же причинам, по которым исследователи предпочитают использовать в качестве моделей для рассмотрения болезней – свиней легко разводить, а также важен факт, что их органы по размерам сопоставимы с человеческими, но пока эта мечта казалась неосуществимой. Иммунологическая защита в организме человека провоцирует отторжение донорских органов, что является серьезной проблемой как для пациентов, так и для врачей, даже когда речь идёт о пересадке человеческих органов от одного человека другому.
В настоящее время потребность в донорских органах увеличивается. Только в Соединенных Штатах Америки в очереди на пересадку органов в настоящее время находятся более 124 000 пациентов, однако ежегодно проводится только около 28 000 процедур. Подсчитано, что новый человек добавляется в национальный список трансплантации каждые 10 минут и что в среднем 22 человека в день умирают в ожидании пересадки или их болезнь настолько прогрессировала, что они больше не имеют права на получение донорского органа. Нехватка органов является основной причиной этой продолжающейся трагедии.
CRISPR позволяет генерировать свиней с органами, подходящими для трансплантации человеку. Предыдущие достижения были сосредоточены на переносе генов человека в геном свиньи для того, чтобы органы свиньи могли избежать иммунного отторжения, которое угрожает любому трансплантату. В настоящее время редактирование генов сосредоточено на подавлении тех генов у свиней, которые могут вызвать иммунный ответ человека, а также на устранении риска того, что вирусы, носителями которых являются свиньи, внедренные в геном, могут передаться человеку и заразить его. И, наконец, технологии клонирования предлагают способ беспрепятственного объединения различных генетических изменений в одно животное. Как заявил генеральный директор одной из известных в этой области компаний, цель состоит в том, чтобы обеспечить «неограниченное количество пересаживаемых органов» – то есть органов, которые могут быть изготовлены на заказ.
Это всё ещё первые дни подобных попыток и экспериментов, но записи уже свидетельствуют об экспериментах над свиньями, которые были «очеловечены» с помощью генной инженерии: трансплантированная почка у бабуина прижилась на более чем шесть месяцев, а свиное сердце билось в теле бабуина в течение двух с половиной лет. Десятки миллионов долларов были потрачены на будущие исследования, и компания Revivicor уже наметила планы разводить тысячу свиней в год на лабораториях, имеющих в распоряжении операционные и вертолётные площадки, чтобы иметь возможность доставлять необходимые органы как можно быстрее. Похоже, вопрос, когда ксенотрансплантация войдёт в стадию непосредственных клинических испытаний, является всего лишь вопросом времени, и, может быть, совсем скоро CRISPR откроет новую дверь для пациентов, остро нуждающихся в новых органах и новых лекарствах.
Безусловно, те способы, ккоторым прибегают учёные, чтобы генетически модифицировать животных при помощи технологии CRISPR, вызывают равные Друг другу по силе восхищение и беспокойство. Остаётся только надеяться на то, что генноотредактированный домашний скот сделает сельское хозяйство более гуманным и экологически чистым, а не только более прибыльным, и в целом оставит на всём скотоводстве положительный след. Животные-модели с отредактированными генами, такие как мыши и обезьяны, улучшат наше понимание болезней, которые поражают человека, а генноотредактированные свиньи смогут и вовсе сослужить людям добрую службу, став будущими донорами органов, но, будем надеяться, что общее уважение к благополучию животных будет сдерживать пыл учёных, пребывающих в процессе научных экспериментов.
Но похоже, с появлением технологии CRISPR и расширением поля деятельности в генном редактировании, которое стало возможно благодаря ей, неизбежно и то, что многие учёные будут редактировать гены животных, не преследуя какой-либо медицинской цели, либо цели сделать животных более устойчивыми и приносящими большую пользу.
Рассмотрим к примеру, случай, который имел место в Китае, когда учёные вывели совершенно новую породу свиней, – так называемых «микросвиней». Созданные в ходе генетического эксперимента очаровательные поросята крошечного размера впервые были представлены публике на биотехнологической конференции. Взрослые особи этих микропоросят весили всего лишь около 6 килограммов – как собаки среднего размера, в то время как обычные свиньи на ферме часто весят более двухсот килограммов. Изначально Пекинский институт геномики создал микропоросят для исследовательских целей, поскольку большие размеры нормальных свиней могут сделать их обременительными в обращении для лабораторных работников. Разрезая и инактивируя ген, который реагирует на гормон роста, учёные умышленно провоцировали у поросят замедление роста. И хотя микросвиньи остаются полезными для исследований – китайская группа недавно использовала CRISPRb микросвиньях для создания модели болезни Паркинсона, которая поражает человека – Пекинский институт геномики также начал предлагать держать их в качестве домашних животных и выставил на продажу, установив цену около полутора тысяч долларов за особь. Когда-нибудь у потребителей может даже появиться возможность выбора характеристик питомца, таких как цвет или особенности шерсти, – всё это стало возможным благодаря редактированию генов.
Некоторые биоэтики, например, академики из Гарвардской медицинской школы, обеспокоены тем, что генетические манипуляции используются ради единственной цели удовлетворения своеобразных эстетических предпочтений человека. Но нельзя сказать, что это однозначно плохо. В конце концов, в любом парке вы можете встретить маленького чихуахуа, резвящегося рядом с огромным немецким догом, которые являются представителями одного и того же вида. Чем является разведение животных, как не еще одним инструментом генетической манипуляции, таким, как и CRISPR, только менее предсказуемым и менее эффективным? Можно даже сказать, что генетические манипуляции лучше, чем размножение. Здесь можно привести пример с собаками – в отличие от микросвиней, чьё здоровье ничем не отличается от свиней нормальных размеров, обширный инбридинг собак (скрещивание близкородственных особей в пределах одной популяции) имел разрушительные последствия для их здоровья. Лабрадоры подвержены примерно 30 генетическим заболеваниям, 60 процентов золотистых ретриверов рискуют заболеть раком, гончие страдают эпилепсией, а кавалер-кинг-чарльз-спаниели страдают от судорог и постоянной боли из-за деформированных черепов. Эти острые проблемы со здоровьем не мешали человеку выбирать генотип и фенотип лучшего друга.
Что бы о них ни думали – появление кошек и собак с отредактированными генами, созданных с помощью биотехнологий, уже не за горами. Учёные из Гуанчжоу в Китае сообщили о первом применении CRISPR к собакам породы бигль, у которых данная технология была использована для увеличения мышечной массы, блокируя всё тот же самый ген миостатин, связанный с двойной мускулатурой у собак и бельгийских голубых коров. Учёные уже создали первых генномодифицированных собак: два щенка, организмы которых имели предполагаемые мутации, были названы Геркулесом и Тиангоу в честь сверхчеловеческого героя греческой мифологии и небесного пса в китайской мифологии.
Хотя один из ученых утверждал, что биглей с развитой мускулатурой не будут разводить в качестве домашних животных, а используют их для биомедицинских исследований, он отметил потенциальные преимущества сверхсильных мышц у собак – в помощь полицейским и военным. Команда завершила исследование, отметив, что CRISPR может также способствовать выведению новых видов собак, обладающих целым рядом полезных качеств.
Куда же ещё фантазии приведут нас? Если генетические манипуляции с коровами оказались успешными, почему бы целенаправленно не разводить лошадей? И зачем останавливаться на достигнутом, когда простор для действий столь широк? Исследователи из Университета Беркли использовали CRISPR для создания причудливого множества телесных трансформаций у ракообразных: экспериментаторы добились шокирующих результатов, когда жабры растут на клешнях, клешни превращаются в ходильные ноги, а челюсти становятся усами. Учёные и журналисты уже начали мечтать о том, что CRISPR может быть использована для создания мифических существ, таких как крылатые драконы, путем редактирования генов комодского варана, – самой большой из ныне существующих ящериц. Конечно же, очевидно, что в соответствии с элементарной физикой такие драконы не смогут дышать огнем вопреки знакомому всем широко распространённому образу, но всё же такая гигантская рептилия, похожая на дракона, станет целью учёных. Не исключено даже, что такие экспериментальные драконы будут обладать крыльями, хоть и вряд ли когда-либо смогут летать.
В то время как некоторые учёные могут использовать CRISPR для создания таких мутантов, созданий, которые вовсе никогда не существовали, их коллеги стремятся применить технологию CRISPR для воскрешения живых существ, которые существовали в природе, но исчезли с лица нашей планеты. Конечно же, эти животные умерли давным-давно до возникновения CRISPR, но учёные надеются, что именно эта технология сделает т. н. воскрешение вымерших животных возможным. В случаях, когда черты и признаки вымерших видов животных являются общими с таковыми у их современных потомков, учёные могут превратить последних в предшествующих им посредством селекции, создавая зверей, напоминающих вымерших. Эта стратегия реализуется в Европе, чтобы вернуть к существованию дикого зубра, вымершего в начале 1600-х годов, и на Галапагосских островах для того, чтобы «воскресить» разновидность черепахи, обитавшей на острове Пинта, – необитаемом острове в составе островов Галапагос. Последняя особь такой черепахи умерла ещё в 2012 году.
В том случае, если ткани вымерших животных были тщательно сохранены, существует ещё одна интересная возможность: клонирование. Например, пиренейский козерог, дикий козел, вымер в 1999 году, но криогенное сохранение биоптатов кожи, взятых из организма последней живой особи, позволило испанским учёным внедрить этот генетический материал в яйцеклетку домашней козы. (Та же процедура использовалась для клонирования овцы Долли в 1996 году.) В результате учёным удалось достичь первого в истории воскресения вымершего животного, хотя, к сожалению, новорождённый умер через несколько минут после рождения. Тот же подход применяют российские и южнокорейские учёные, которые надеются использовать ткани мамонта, найденные на востоке России, для воскрешения шерстистых мамонтов, – вымершего вида семейства слоновых.
Поделиться книгой: