Помоги проекту - поделись книгой:
Весной 2014 года, после очередного собрания в Давосе, становилось всё яснее, что вскоре для формирования будущего технологии CRISPR будут объединены международные усилия. К тому времени прошло менее двухлет с момента публикации статьи в журнале Science, описывающей, как CRISPR можно использовать для редактирования генов, и новости об этой технологии уже распространились в научном сообществе и за его пределами.
Примерно в это же время Сэмюэль Штернберг, аспирант из лаборатории Дженнифер Дудны, получил письмо от предпринимателя по имени Кристина, предлагавшей стать частью ее новой компании, которая каким-то образом вовлекала в свою работу технологию CRISPR. На первый взгляд письмо Кристины выглядело совершенно обычным и ничто не казалось в нём странным. Учитывая скорость, с которой развивалась и распространялась технология CRISPR, a также учитывая её все более очевидный потенциал разрушить столь многие секторы рынка биотехнологий, каждую неделю приходилось слышать о появлении ещё одной новой компании, продукте или лицензионном соглашении, связанном с редактированием генов. Но, как скоро обнаружил Штернберг, деятельность компании Кристины была другой, совсем другой. Она предлагала какой-нибудь счастливой паре первого здорового «ребенка CRISPR»! Согласно её задумке ребенок будет рождён в лаборатории с использованием искусственного оплодотворения. Такой ребёнок на заказ будет иметь особые черты: индивидуальные мутации ДНК, установленные с помощью CRISPR, чтобы исключить любую возможность генетического заболевания. Всячески пытаясь заинтересовать Сэмюэля стать частью проекта и принять в нём непосредственное научное участие, Кристина заверила, что её компания планирует внедрять только профилактические генетические модификации в эмбрионах человека и, что если он хочет участвовать в проекте, ему не нужно беспокоиться о каких-либо лишних мутациях.
Кристине не стоило объяснять, как будет работать процедура. Чтобы редактировать человеческий геном так, как она предполагала, врачам понадобятся только методы, которые уже хорошо изучили к тому времени: генерирование эмбриона in vitro из яйцеклеток и сперматозоидов будущих родителей, инъекция предварительно запрограммированных молекул CRISPR с целью редактирования генома эмбриона и затем имплантация отредактированного эмбриона в матку матери для вынашивания ребёнка. Об остальном должна позаботиться природа.
Сэмюэль понял, что Кристина одержима силой и возможностями CRISPR. Он подозревал, что она имела в планах внесение других, более смелых улучшений в дополнение к благонамеренным генетическим изменениям, которые она описала.
Если бы этот разговор произошел несколькими годами ранее, Сэмюэль отклонил бы предложение как чистую фантазию. Конечно, генетически модифицированные люди давно являлись предметом философских и этических размышлений о возможности «улучшения» человека. Но геномом homo sapiens не так легко манипулировать, как геномом лабораторной бактерии, такой как, например, E.coli, в противном случае у кого-нибудь из учёных были бы все шансы в ближайшее время создать Франкенштейна.
Однако если раньше идея о манипуляции человеком могла показаться фантастикой, то теперь нельзя было не серьёзно воспринимать тему. В конце концов, сделать человеческий геном таким же легко манипулируемым, как и геном бактерии, – именно то, чего достиг CRISPR. Фактически всего за месяц до встречи Сэмюэля с Кристиной первые обезьяны родились, обладая геномами, которые были переписаны с помощью редактирования генов, что привело ход исследований CRISPR прямо к эволюционной парадной двери homo sapiens. В свете этого и предшествовавших экспериментов с другими животными, от червей до коз, казалось, что вопрос о людях, чьи геномы могли бы подлежать редакции, оставался лишь вопросом времени.
Сэмюэль и его коллега Дженнифер Дудна остро осознавали и опасались этой возможности. Хотя невозможно было отрицать, что многие чрезвычайно положительные эффекты, которые редактирование генов могло бы оказать на наш мир, – эффекты, позволяющие лучше понимать человеческую генетику, производить пищевые продукты нового качества и лечить жертв разрушительных генетических заболеваний – всё больше приходилось беспокоиться о других применениях CRISPR. Неужели открытие Дудны и Сэмюэля сделало редактирование генов простым и доступным? Неужели учёные слишком беспорядочно врывались в новые области исследований, не задумываясь о том, были ли их эксперименты оправданными, и каковы последствия? Можно ли злоупотреблять CRISPR, особенно когда речь идёт о человеческом геноме?
Больше всего учёные, открывшие CRISPR, беспокоились, что когда-нибудь в скором времени исследователи попытаются изменить человеческий геном наследственным образом не для того, чтобы лечить болезнь у живого пациента, а чтобы исключить возможность заболевания у ребёнка, который ещё не родился или даже и вовсе не был зачат. В конце концов, именно это и предложила Сэму предпринимательница. Кто мог дать гарантию, что в случае отказа Самюэля сотрудничать какой-нибудь другой учёный с радостью не пойдёт на предложенную ею сделку?
Существование такой возможности мучила создателей революционной технологии. У людей никогда прежде не было такого инструмента, как CRISPR, и он мог превратить не только геномы живых людей, но и все будущие геномы в коллективный беспорядок, – рукопись, на которой любой фрагмент генетического кода можно было бы стереть и перезаписать в зависимости от прихотей поколения, занимающегося редактированием. Более того, такие встречи, как у Сэма с Кристиной, заставляли создателей CRISPR признать, что не все разделяют беспокойство учёныхпо поводу перспективы переписывания ДНК будущих людей, не осознавая в полной мере возможных последствий. Кто-то неизбежно собирался использовать CRISPR в человеческом эмбрионе – будь то для искоренения признака серповидноклеточной анемии в зародышевой линии или для внесения совершенно нетерапевтических улучшений, – а это может вполне изменить ход истории нашего вида в долгосрочной перспективе таким образом, что просто невозможно предсказать.
Дженнифер Дудна и Сэмюэль Штернберг начали понимать, что вопрос заключается не в том, будет ли использоваться редактирование генов для изменения ДНК в половых клетках человека, а в том, когда и как это будет происходить. Дебаты по поводу модификации зародышевой линии человека начались задолго до появления CRISPR. Самые ранние намёки на редактирование генов появились, когда врачи в области репродуктивной медицины уже отбирали одни эмбрионы от других для беременности, таким образом делая выбор в отношении того, какие именно генетические данные будут переданы последующим поколениям. И еще больше практиков и наблюдателей науки беспокоило представление о том, что когда-нибудь люди могут стать авторами своих собственных генетических конституций.
После того как роль ДНК в кодировании генетической информации была доказана, исследователи начали ценить способность рационально манипулировать генетическим кодом, хотя инструментов для этого ещё не было. Маршалл Ниренберг, американский биохимик, один из биологов, ответственных за взлом генетического кода в 1960-х годах (за этот подвиг он был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине), в 1967 году написал о способности человека формировать свою биологическую судьбу.
«Такая сила, – отмечал он, – может быть использована мудро или неразумно для пользы или нанесения вреда человечеству». Осознавая, что такая возможность не должна зависеть только от учёных, Ниренберг продолжил: «Решения относительно применения этих знаний должны в конечном итоге приниматься обществом, и только информированное общество может принимать такие решения разумно».
Но далеко не все учёные были так сдержанны и разумны, как Ниренберг. Всего несколько лет спустя, написав статью в журнале «Американский учёный», Роберт Синшеймер, тогдашний профессор биофизики в Калифорнийском технологическом институте, назвал генетическую модификацию человека «потенциально одной из самых важных концепций, которые могут возникнуть в истории человечества, впервые за всю историю живое существо понимает своё происхождение и может взяться за разработку своего будущего». Синшеймер насмехался над критиками, которые утверждали, что генная инженерия была просто современной версией вечной, но бесполезной мечты о совершенствовании человечества: «Человек слишком явно несовершенен, человек – несовершенное существо. Учитывая его эволюцию, вряд ли он мог быть лучше, чем есть… Теперь мы видим другой путь – возможность ослабить внутреннее напряжение и излечить внутренние недостатки напрямую – продолжать и сознательно совершенствовать людей, далеко за пределами нашего нынешнего видения этот замечательный продукт двух миллиардов лет эволюции».
В течение двух десятилетий после публикации эссе Синшеймера учёные быстро наметили путь к совершенству, который он смог увидеть только в конце 1960-х годов. К началу 1990-х проводились испытания генной терапии на пациентах-людях, и, несмотря на то, что было ясно, что точное манипулирование зародышевой линией человека было бы невозможным даже при использовании этой относительно передовой технологии. Учёные, которые руководили первыми клиническими испытаниями, открыто говорили об опасностях и этических аргументах против использования генной терапии в целях улучшения, будь то в соматических клетках или в зародышевой линии. Прежде всего был поднят вопрос о том, может ли любой учёный использовать эту вновь обретенную силу ответственно, или же вместо этого учёный «подобно маленькому мальчику будет играть, разбирая предметы на части, словно конструктор. Он может быть достаточно смышлён для того, чтобы разобрать часы, и, может быть, даже достаточно смышлён, чтобы заново собрать их так, чтобы они работали. Но что будет, если он попытается усовершенствовать часы? Возможно, он захочет приделать часам более крупные стрелки, чтобы было легче видеть, который час. Но если эти большие стрелки окажутся слишком тяжелыми для механизма, то часы будут работать медленно, беспорядочно или же вовсе откажутся идти. В таком случае попытки мальчика улучшить часы скорее всего только навредят им».
Несмотря на предупреждения ведущих учёных, идея изменения или уточнения нашего генетического состава продолжала стимулировать к действию некоторых биологов в течение последнего десятилетия XX века. Волнение было вызвано текущими исследованиями и разработками в области генной терапии человека, а также плодотворными достижениями в трёх основных областях: исследования фертильности, исследования на животных и генетика человека. Тогда всем учёным, мечтающим когда-нибудь «улучшить» генетический состав человеческой расы и ищущим вдохновения для будущих работ примером послужило достижение в лечении бесплодия: рождение Луизы Браун в 1978 году, первого в мире «ребёнка из пробирки».
Это достижение стало переломным моментом для репродуктивной биологии, доказывающим, что размножение человека может быть сведено к простым лабораторным процедурам: извлечению яйцеклетки из организма женщины и искусственному её оплодотворению в условиях in vitro. Затем полученный эмбрион перенесли в полость матки для дальнейшего развития. У матери Луизы не получалось забеременеть в течение девяти лет, после чего ей это удалось с помощью экстракорпорального оплодотворения, что сделало её будущую дочь Луизу первым в мире ребёнком, родившимся от данной процедуры.
Оплодотворение «в пробирке» позволило родителям с различными формами бесплодия иметь детей, родственных по генетическим признакам, одновременно открывая двери для других манипуляций, которые в конечном итоге могли быть выполнены на ранней стадии развития эмбриона во время его роста в лабораторных условиях. В конце концов, если бы человеческая жизнь могла быть создана в чашке Петри, той же самой стерильной среде, где использовались технологии редактирования генов, можно было предположить, что два метода когда-нибудь пересекутся. Исследования, направленные на преодоление бесплодия, непреднамеренно усовершенствовали процедуру, которая стала неотъемлемой частью будущих дискуссий о манипуляции с зародышевой линией.
Исследования, проводимые на животных, также воодушевляли учёных, считавших, что редактирование человеческих зародышевых линий было почти доступно. За последние несколько десятилетий XX века учёные разрабатывали все более изобретательные способы конструирования геномов животных, от клонирования до добавления генов на основе вирусов, переходя к самым ранним применениям точного редактирования генов. К 1990-м годам стало достаточно обычным делом генерировать мышиные модели заболеваний человека путем модификации специфических генов в зародышевой линии мышей; хотя процедуру нельзя было использовать на людях, она заложила основу для таких изобретений, как CRISPR, которое превратило ранее грубый метод редактирования генов зародышевой линии у мышей в точный и высокооптимизированный метод, который гораздо лучше подходил человеку.
Десятилетие также засвидетельствовало первое успешное клонирование млекопитающего – знаменитое рождение овцы Долли в 1996 году. Овца Долли была получена путём пересадки ядра соматической клетки в цитоплазму яйцеклетки. Овца Долли являлась генетической копией овцы – донора клетки. Генетическая информация для процесса клонирования была взята из взрослых соматических клеток, а не из половых.
ЭКО и клонирование были огромными техническими достижениями, которые помогли заложить основу для модификации зародышевой линии. Они не только показали, что учёные могут создать жизнеспособный эмбрион в лаборатории, соединяя яйцеклетку и сперматозоид, но и показали, что эмбрионы можно лечить с использованием генетической информации от одного животного. Подвиг заставил управляющие надзорные органы во всём мире приложить усилия, чтобы принять закон, запрещающий репродуктивное клонирование людей.
Как выяснилось, клонирование млекопитающих оказалось настолько технически сложным, что лишь немногие лаборатории в мире смогли это сделать. Таким образом, в отличие от CRISPR, технология переноса соматических клеток эффективно самоограничивалась. Наконец энтузиазм по поводу внесения изменений в ДНК будущих людей был естественным результатом прорывов в генетике человека. Это невероятное развитие заставило многих людей думать, что генетики скоро смогут найти коренные причины некогда таинственных заболеваний, а также генетический код для гораздо более широкого спектра фенотипов человека, от физических черт до поведенческих. Как только мы полностью поймём генетические факторы, которые определяют здоровье и работоспособность человека, мы сможем выбрать или, возможно, даже спроектировать эмбрионов с генетическим составом, отличным от такового у их родителей. Или даже лучше, чем у их родителей, – по крайней мере на это надеялись некоторые учёные.
Дженнифер Дудна в свою очередь, например, скептически относилась к тому, что она видела как слепой оптимизм в эпоху, предшествующую CRISPR, при этом многие не задумывались о последствиях. Будет ли такая процедура действительно способна безопасно избавить всех потомков человека от генетического заболевания, или она обретёт побочные эффекты, которые мы не сможем предвидеть? Казалось невозможным провести такие эксперименты, которые дадут ответы на этот вопрос. И даже если бы эти эксперименты проводились безопасно, не пересекали ли черту исследователи своими генными модификациями?
Но настал день, когда случилось то, чего так опасались создатели CRISPR. Однажды на конференции один из коллег Дженнифер Дудны рассказал, что технология CRISPR уже была использована для экспериментов на геномах человеческих эмбрионов. Чуть позже в научном сообществе стали ходить слухи о статье, описывающей тот эксперимент, но его детали вводили учёных в недоумение. Было ясно, что последствия любых исследований, связанных с редактированием генов человеческой зародышевой линии, становились все более тревожными. Даже если бы эмбрионы не использовались для создания живого человека (а этого, учитывая огромную негативную реакцию общественности, не должно было произойти), редактирование зародышевой линии с помощью CRISPR все равно станет важной научной вехой.
Мало того что подобный эксперимент распахнул дверь, которую мы никогда не сможем закрыть, он также мог разрушить конструктивный диалог, который первооткрыватели CRISPR пытались начать, объявив, что их исследования уже опередили общественные дебаты. Эти эксперименты, несомненно, привлекут большое внимание и, возможно, вызовут значительное возмущение. Огромное беспокойство учёных, создавших CRISPR, заключалось в том, что такие экспериментаторы с редактированием зародышевой линии могут непреднамеренно настроить многих представителей общественности против этой молодой технологии, несмотря на её огромный потенциал, для получения положительных результатов в других областях применения.
Итак, 18 апреля 2015 года, всего через месяц после того как Дженнифер Дудна и её коллеги опубликовали призыв с просьбой воздержаться от клинического использования редактирования зародышевой линии человека, была опубликована та самая, известная по слухам, научная статья. Китайские учёные впервые модифицировали гены в эмбрионе человека. Хотя это были эмбрионы, не предназначенные для имплантации в матку матери, исследование привлекло значительное внимание. В статье, опубликованной в журнале Protein and Cell, описаны эксперименты, проведённые в лаборатории Цзюньцзю Хуаня в университете Сунь Ятсена в Гуанчжоу из Китая. Хуань и его коллеги ввели CRISPR в 86 человеческих эмбрионов. Целью данного исследования была попытка удалить из ДНК дефектный ген НВВ, вызывающий бета-талассемию – тяжелое генетическое заболевание крови. Цель Хуаня состояла в том, чтобы точно отредактировать ген бета-глобина в этих 86 эмбрионах, предоставив доказательство принципа, что болезнь может быть остановлена ещё до ее начала. В попытке получить это доказательство 28 из 86 эмбрионов пережили редактирование, а исправленная версия гена НВВ была обнаружена всего у четырех из них. Эффективность данного генного редактирования оставляла желать лучшего. К слову, некоторые научные издания, такие, как Nature и Science, отказали Хуаню в публикации о данном эксперименте и полученных в ходе него результатах исключительно по этическим соображениям. Многие учёные согласились с тем, что исследование проведено преждевременно, а другие задались вопросом о мотивах, стоящих за ним.
Американское общество генной и клеточной терапии, ведущая профессиональная организация по медицине на основе ДНК, подтвердило свою решительную позицию против редактирования генов или модификации генов человеческих клеток для создания жизнеспособных человеческих эмбрионов с генной модификацией. Международное общество исследований стволовых клеток поддержало это мнение, а его президент заявил, что «мораторий на любое клиническое применение генного редактирования человеческих эмбрионов имеет решающее значение».
Даже администрация президента Барака Обамы вступила в бой. В своем блоге под заголовком «Записка о редактировании генома» Джон Холдрен, директор Управления научно-технической политики Белого дома, заявил: «администрация считает, что изменение зародышевой линии человека в клинических целях – это черта, которую пока нельзя пересекать». Фрэнсис Коллинз, директор Национального института здравоохранения, занял аналогичную позицию, в то же время уточнив, что правительство не будет предоставлять финансирование для каких-либо исследований, связанных с редактированием генов человеческих эмбрионов.
По мнению большинства регуляторов и учёных такие исследования надо приостановить и провести общую серьёзную дискуссию о том, куда и к чему движется научное сообщество и что будет, если генная модификация попадёт в руки тех, кто будет использовать её в бесчеловечных целях. Редактировать гены эмбрионов настолько опасно, что в случае даже самых минимальных на первый взгляд правок измененная ДНК может быть передана следующим поколениям, нанеся необратимые изменения будущим людям.
Этические споры по поводу редактирования человеческих эмбрионов ожесточённо ведутся и сейчас, поскольку этот вопрос остаётся открытым. Попытки внести в геном человека наследственные изменения вызывают абсолютно противоречивые мнения и реакцию во всем мире.
Не может быть никаких сомнений в том, что правительства обязаны играть решающую роль в надзоре и регулировании методов, которые изменяют человеческую зародышевую линию. Но здесь предстоит проделать большую работу, поскольку действующие правительственные постановления в этом отношении являются переменными и часто спорны. Например, в списке стран, включающем Канаду, Францию, Германию, Бразилию и Австралию, клинические вмешательства на зародышевой линии человека прямо запрещены, за такие эксперименты в этих странах предусмотрены уголовные наказания, которые варьируются от штрафов до длительных тюремных сроков. В Индии и Японии эти вмешательства запрещены, но с наказанием дело обстоит не так строго. В Соединенных Штатах текущая политика может считаться ограничительной: прямых запретов нет, но правительственные учреждения высказались против клинического использования редактирования генов в зародышевой линии, и любые клинические испытания должны получать одобрение регулирующих органов. Интересно отметить, однако, что многие другие вспомогательные репродуктивные технологии – предимплантационная генетическая диагностика, интрацитоплазматическая инъекция сперматозоидов (метод лечения бесплодия) и даже сама практика оплодотворения in vitro – никогда не проходили официальных клинических испытаний.
В Китае такого рода исследования могут проводиться при надлежащем контроле со стороны наблюдательных органов. Эти же исследования технически не ограничены федеральным правительством США (хотя некоторые штаты их запрещают), но законопроект, принятый в США в 1996 году, запрещает правительству финансировать любые исследования, которые могли бы создать или уничтожить человека. Эмбрионы пока что являются туманным исключением из этого правила. Никакие законы в Соединенных Штатах не запрещают частные исследования в этой области. Исследование редактирования зародышевой линии разрешено (и уже проводится) в Великобритании, но оно требует одобрения со стороны организации, известной как Управление по оплодотворению и эмбриологии человека. Наконец, некоторые государства ограничивают любые исследования с использованием человеческих эмбрионов или имеют законы, оставляющие значительную неопределённость в отношении различий между клинической и исследовательской работой.
Туманная государственная политика в отношении редактирования эмбрионов делает проблему регулирования этого вопроса особенно сложной. Например, принят документ, регулирующий клинические испытания в Европейском Союзе, он запрещает «клинические испытания генной терапии, которые приводят к изменениям генетической идентичности зародышевой линии субъекта». Однако как определяется «генетическая идентичность», неясно, так же как и неясен вопрос о том, что является «генной терапией» и редактированием генов при помощи CRISPR. Во Франции запрещены действия, которые «подрывают целостность человеческого рода», как и любая практика, направленная на «организацию отбора людей».
Тем не менее, предимплантационная генетическая диагностика – процедура, которая как раз попадает под определение «организация отбора людей» в стране разрешена. В отличие от Франции, в Мексике существующие правила в отношении генетических манипуляций над неродившимся человеком оцениваются соответственно их цели, и цели, кроме «устранения или сокращения серьезных заболеваний или дефектов», запрещены. Но кто действительно вправе решать, что является серьезным заболеванием или дефектом? Правительство? Врачи? Родители?
По мнению многих учёных любые запреты на редактирование генов зародышевой линии в Соединенных Штатах фактически уступят лидерство в этой области другим странам. Существует также риск того, что чрезмерно ограничительная политика в некоторых странах будет стимулировать то, что можно назвать туризмом CRISPR. Пациенты со средствами смогут путешествовать туда, где правила относительно применения CRISPR к людям для лечения более щадящие или вообще отсутствуют. Медицинские туристы уже потратили за рубежом миллионы долларов на нерегулируемое государством лечение стволовыми клетками на международном уровне, а также методы генной терапии для увеличения мышечной массы и увеличения продолжительности жизни. Нужно понимать, что наложение чрезмерных ограничений на рискованные исследования и методы лечения может привести к тому, что учёные продолжат свои эксперименты за закрытыми дверями, в результате чего мы можем получить одни из самых печальных последствий. Логичнее считать, что странам стоит поддерживать такую нормативно-правовую среду, которая была бы достаточно гостеприимной для проведения исследований и клинических применений, но достаточно строгой, чтобы предотвратить излишки и худшие последствия.
Как исследователи, так и законодатели должны вместе найти правильный баланс регулирования и свободы действий в области применения революционной технологии CRISPR. Научные эксперты должны работать над созданием набора стандартизированных, согласованных руководящих принципов, которые определят наиболее безопасные методы внедрения CRISPR в геном человека, определят приоритеты генной инженерии и установят стандарты контроля качества для оценки вмешательств по редактированию генов. Правительственные чиновники должны играть более активную роль, чем до сих пор, следуя здравому законодательству а также запрашивая мнения своих избирателей и поощряя участие общественности в дискуссии насущных вопросов. Конечно, маловероятно, что когда-либо будет достигнуто единодушное согласие относительно редактирования зародышевой линии, но правительства, тем не менее, должны сделать всё возможное для того, чтобы принять законы, которые одновременно используют потенциал технологии CRISPR и отражают волю людей.
Даже несмотря на эти усилия, мы вряд ли увидим что-либо похожее на согласованный международный ответ вызовам, поставленным CRISPR. Разные общества неизбежно будут подходить к теме редактирования зародышевой линии с разных сторон, будут иметь свои уникальные взгляды, обусловленные историей культурных ценностей. Некоторые авторы предсказывают, что редактирование зародышевой линии человека, особенно генетическое её улучшение, будет впервые принято в азиатских странах, таких как Китай, Япония и Индия.
Китай является особенно благодатной почвой для исследований и разработок по редактированию зародышевой линии, поскольку учёные из этой страны стали инициаторами применения технологии CRISPR в нескольких областях, включая первые применения у приматов, не являющихся людьми, и эксперименты на нежизнеспособных человеческих эмбрионах и людях. Но как бы ни было сложно достигнуть международного соглашения о редактировании зародышевой линии, мы должны попытаться к нему прийти. Несмотря на то, что редактирование генов вызовет фрагментацию человеческого общества, что кажется проблемой для будущих поколений, на самом деле оно выглядит не таким отдаленным явлением в свете истории.
Любопытно, что после того как были озвучены результаты первых экспериментов с эмбрионами, которые провели китайские учёные при участии CRISPR, американские шпионские агентства не на шутку заинтересовались ими. В последствии в комитете Сената по делам вооружённых сил редактирование генома рассматривалось как одно из шести видов оружия массового уничтожения, которое могут создать различные страны, представляя угрозу для США. Остальными видами оружия массового уничтожения стали российские крылатые ракеты, сирийское и иракское химическое оружие и ядерные программы Ирана, Китая и Северной Кореи.
Биологические и химические материалы и технологии часто становятся «технологиями двойного назначения» в условиях глобализации экономики. Они называются так потому, что могут быть применены для производства как гражданской, так и военной продукции. Другими словами, эти технологии можно использовать как в мирных, так и в военных целях. Американские шпионские агентства опасались, что последние открытия в области наук о жизни быстро распространяются по всему земному шару, а исследования в области редактирования генома, проводимые в странах с иными нормативными или этическими стандартами, чем в США, вероятно, увеличат риск создания потенциально вредных биологических агентов или продуктов для страны. Учитывая широкое распространение, относительно невысокую стоимость и ускоренные темпы развития этой технологии двойного назначения, ее преднамеренное или непреднамеренное неправильное использование могло привести к далеко идущим последствиям для экономики и национальной безопасности. Размышляя о возможных злоупотреблениях CRISPR можно представить себе, что могут сделать с ней учёные-изгои, и даже, – если представить самое страшное – что могло бы стать, если бы такой технологией завладел бы Гитлер. Что, если живые диктаторы или террористы попытались бы использовать CRISPR для достижения своих извращенных целей? Как бы мы смогли их остановить? И как учёные, открывшие CRISPR, смогли бы жить с осознанием того, что их исследования, основанные на желании понять мир природы и, в конечном счете, улучшить человеческие жизни, были использованы вместо этого, чтобы навредить им?
Подводя итоги разговора о CRISPR-детях, стоит сказать, что даже если бы точность корректировок во время редактирования генома будущих детей было безупречно, вопрос о том, какие именно изменения в зародышевой линии человека могут быть безопасными, всё равно оставался бы открытым. Конечно, возможность иметь потенциально здоровых детей весьма соблазнительна как для родителей, страдающих от генетически унаследованных заболеваний, так и для бизнес-компаний, готовых оказывать людям, мечтающим о здоровом ребёнке, услуги по его «созданию». Но на сегодняшний день риск возникновения таких детей недостаточно оправдан. Скорее, его на сегодняшний день даже сложно оценить ввиду недостаточной изученности редактирования генома человека.
Общественное мнение о редактировании генов для предотвращения заболеваний в основном положительное – люди всё чаще высказывают мнение в поддержку изменения зародышевой линии в целях борьбы с неизлечимыми заболеваниями, если доказано, что конкретный метод безопасен и применяется для лечения генетических заболеваний. Ещё бы: кто из нас не хотел бы быть здоровым и иметь здоровое потомство! Но для того, чтобы с уверенностью применять технологию CRISPR для точного редактирования генов, нужно быть уверенными в том, что мы делаем. Здесь очень уместна простая и исчерпывающая оценка данной ситуации самой Дженнифер Дудной, которая не торопится бежать вперёд науки: «Пока мы не до конца понимаем, как происходит репарация ДНК у эмбрионов. Нам предстоит проделать огромный труд для того, чтобы разобраться хотя бы в базовых вещах».
Что нас ждёт в будущем?
CRISPR, способную изменить ход эволюции, невозможно сдерживать. Она затрагивает самые разные стороны жизни. Слепое стремительное движение вперед при манипуляциях с новыми технологиями безусловно создаёт определённые проблемы. Например, гонка вооружений привела к таким масштабным исследованиям и разработкам, которые коренным образом изменили глобальную политическую систему, затронув многие аспекты жизни людей, отчасти в небезопасную сторону. В отличие от ядерных технологий, технология генного редактирования дает нам возможность провести её публичное обсуждение путём информирования людей из разных слоёв общества о том, как мы собираемся использовать мощнейшую силу CRISPR, способную контролировать будущее нашей жизни. Но если мы будем откладывать всестороннее участие в данной дискуссии на потом, то вскоре обнаружим, что узды правления ускользнули из наших рук.
Одной из определяющих характеристик нашего вида, вида человека разумного, является стремление открывать, постоянно расширять границы того, что известно, доступно и возможно. Люди всегда стремились к развитию и усовершенствованию того, чего им уже удалось достичь – так мы устроены. Достижения в области ракетостроения и космических путешествий позволяют нам исследовать другие планеты, а достижения в физике элементарных частиц раскрывают нам фундаментальные основы материи; точно так же достижения в редактировании генов позволяют переписать язык самой жизни и приближают нас к получению почти полного контроля над генетической судьбой. Вместе мы можем выбрать, как лучше использовать эту технологию. Она уже открыта и время невозможно повернуть вспять – технология в руках человека, и то, как мы распорядимся ею, теперь является только нашей ответственностью. Мы должны обращаться с этим чудом XXI века осторожно и с максимальным уважением к колоссальной силе, которую она нам предоставляет.
На протяжении большей части истории вида люди подвергались медленному, незаметному эволюционному давлению, оказываемому миром природы. Теперь мы находимся в том положении, в котором способны контролировать фокус и интенсивность этого давления. С этих пор всё будет развиваться гораздо быстрее, чем мы можем предсказать, и даже сложно представить, как будет выглядеть геном обычного человека всего через несколько десятилетий. Кто из учёных возьмётся сказать, каким будет наш вид, да и весь мир, через несколько сотен или несколько тысяч лет?..
Классик английской литературы Олдос Хаксли вообразил будущее разных генетических каст в своем пугающем романе «О дивный новый мир». В этом антиутопическом сатирическом романе люди не рождаются, а выращиваются в сосудах на специальных заводах. Согласно повествованию, эмбрион может принадлежать к одной из пяти генетических каст, различающихся по уровню умственного и физического развития. Но, похоже, генетическое неравенство, которое может стать результатом редактирования зародышевой линии, может настичь человечество гораздо быстрее, чем описывается в книге Хаксли.
Задумавшись обо всех возможных методах, с помощью которых технология CRISPR может буквально пересмотреть наше общество и состав нашего вида в течение полутора тысячелетий, можно прийти ко множеству противоречивых выводов. Многие из перемен, достигнутых при помощи CRISPR, будут однозначно хорошими CRISPR обладает невероятным потенциалом, который может улучшить наш мир: например, представьте себе, что вы используете редактирование генов для искоренения наиболее серьезных генетических заболеваний; представьте, что тысячи учёных используют CRISPR для изучения таких страшных болезней, как рак, изобретают новые методы лечения и даже лекарства. Представьте себе, что фермеры, селекционеры и мировые лидеры решают глобальный кризис голода, используя зерновые культуры, улучшенные с помощью CRISPR, способные лучше выдерживать наш меняющийся климат. Эти цели могут быть легко достигнуты – все зависит от выбора, который мы сделаем в ближайшие годы.
Нельзя сказать, что определённые технологии являются исключительно хорошими или плохими: важно то, как мы используем их. И когда дело доходит до CRISPR, возможности этой новой технологии, которая одновременно может быть и доброй и злой, ограничены только нашим воображением. Мы можем использовать её для получения как полезных, так и нежелательных результатов, но в любом случае обращение с технологией CRISPR потребует решимости от нас, как индивидуальной, так и коллективной.
Как вид мы никогда не делали ничего подобного раньше – но опять же, у нас никогда не было инструментов для подобных действий. Способность контролировать генетическое будущее нашего вида удивительна и устрашающа. Решение, как ею пользоваться, может стать самой серьёзной задачей, с которой мы когда-либо сталкивались. Хочется верить, что справимся.
Учитывая, насколько радикальными являются последствия редактирования генов для всего нашего вида и нашей планеты, обеспечение связи между представителями науки и общественностью никогда не было более актуальным, чем сейчас. Мы живем в мире, где наука носит глобальный характер, и нам необходимо быть уверенными, что знание о возможностях новейших технологий распространяется от ученых к обществу точно так же, как и между самими исследователями. Прошли времена, когда жизнь формировалась исключительно благодаря эволюции, – мы стоим на пороге новой эры, в которой у нас будет власть над генетической составляющей жизни со всеми ее яркими и разнообразными последствиями. Очевидно, что мы не полностью готовы к такой колоссальной ответственности, но избежать её невозможно. Если контроль над нашей собственной генетической судьбой – уже сама по себе ужасающая мысль, то попробуйте представить последствия обладания этой силой без умения её контролировать. Вот что было бы действительно страшно.
Мы должны разрушить стену, которая ранее разделяла науку и общественность и из-за которой в обществе царило недоверие и невежество по отношению к инновациям в науке. То, что мешает людям прийти к пониманию и осознанию насущных вопросов новейших технологий, это именно существующие барьеры. Остаётся надеяться, что следующее поколение учёных будет готово к более глубокому и открытому взаимодействию с обществом, чем было готово предыдущее их поколение, а также что они будут придерживаться принципа «обсуждения без диктовок», когда дело доходит до принятия решения о том, как должны развиваться и взаимодействовать наука и технология. Таким образом, учёные могут помочь восстановить доверие общественности к научным инновациям.
Но всё же в данном вопросе есть признаки прогресса. В последние годы многие научные статьи находятся в открытом доступе для ознакомления широкого круга читателей, а переход на онлайн-курсы повышает доступность образования для студентов всех возрастов по всему миру. Безусловно, это положительные тенденции, но многое ещё предстоит сделать. Образовательные учреждения должны переосмыслить, каким именно образом будут учиться студенты, а также как они смогут применять свои знания для решения социально важных проблем. Было бы полезно поработать и над тем, чтобы ведущие государственные университеты мира организовывали междисциплинарные встречи, курсы и исследовательские проекты. Создавая возможности для ученых, писателей, психологов, историков, политологов, специалистов по этике, экономистов работать вместе над реальными проблемами, учёные могли бы расширить коллективные способности с целью объяснить свою работу и научные дисциплины неспециалистам.
Конечно, внедрять идеи всегда сложнее, чем формулировать их, но рост интереса к таким междисциплинарным инициативам среди учёных уже заметен. И здесь любопытно то, что технология CRISPR может помочь инициировать эти усилия из-за множества областей, к которым она относится: наука, этика, экономика, социология и экология. Все учёные, независимо от принадлежности к конкретной научной сфере, должны быть готовы к тому, чтобы противостоять самым широким последствиям научной работы, ведь все важные открытия в мире были достигнуты путём открытых, порой простых научных исследований, и здесь нужно отдать дань природе, – часто она открывает нам просто потрясающие возможности.
Например, мы могли никогда не узнать о чудесах, которые способно творить лекарство пенициллин, если бы Александр Флеминг не проводил простых исследований бактерий в чашке Петри, в итоге случайно открыв первый в мире антибиотик. Однажды Флеминг просто чихнул над чашкой, в которой выращивал бактерии, а позже обнаружил по содержимому что бактерии были уничтожены плесневым грибком, – будущим первым антибиотиком в мире.
Так и Дженнифер Дудна и её коллеги никогда бы не создали мощный инструмент для редактирования генов под названием CRISPR, если бы не углубились в вопрос о том, как бактерии борются с вирусными инфекциями. История CRISPR служит нам напоминанием о том, что прорыв может прийти с неожиданной стороны. Мы должны продолжать поддерживать новые открытия во всех областях науки, искренне принимать и руководить этими открытиями. Ибо, как показывает история, то, что мы не готовы к научному прогрессу, не означает, что он не произойдет. Каждый раз, когда мы открываем один из природных секретов, он сигнализирует об окончании одного эксперимента и начале многих других.
Не так давно открытый механизм геномного редактирования на сегодняшний день является одной из наиболее стремительно развивающихся и востребованных технологий. На сегодняшний день CRISPR является самым популярным инструментом для редактирования генома. Мы уже рассмотрели массу этических и моральных вопросов, которые поднимает возможность изменять код жизни, но давайте сфокусируемся на практической значимости технологии и на самых интересных её применениях в настоящем и будущем.
CRISPR может исправить генетические ошибки, которые вызывают заболевания
Во-первых, возможность революционной технологии CRISPR искоренять генетические ошибки, которые способствуют возникновению страшных заболеваний, даёт ряд масштабных позитивных последствий: получается, мы можем не только сделать людей здоровыми и свободными от тягот наследственных заболеваний, но и провести такую генетическую работу которая сделает население земного шара более здоровым, а также избавит обречённых людей от вынужденного пожизненного приёма лекарств. CRISPR дала нам возможность исправлять и предотвращать самые страшные и мучительные заболевания – генетические, ведь благодаря такой терапии можно исправить генетическую проблему на уровне ДНК и РНК. Редактирование генома с помощью ловких цинковых пальцев уже в прошлом, на смену им пришла генная терапия CRISPR, которая считается одним из самых перспективных способов борьбы с тяжелыми заболеваниями, а некоторые её виды уже одобрены в странах Европы. Безусловно, механизм развития генной терапии уже запущен и набирает обороты. Поэтому чего стоит ожидать в будущем, так это появления всё новых и более эффективных видов генной терапии и роста конкуренции в отрасли биотехнологий. В ближайшем будущем нам будут доступны новые и разнообразные методы лечения, что не может не радовать.
С помощью CRISPR возможно сконструировать ребенка с заданными «параметрами»
Во-вторых, редактирование эмбрионов – это просто вызов природе и нашему будущему. Несмотря на то что последствия редактирования зародышевой линии могут быть весьма неожиданными, цель большинства учёных в поле этих исследований – появление на свет здоровых детей. Так называемые дизайнерские младенцы являются самым спорным объектом применения CRISPR из-за того, что генное редактирование может вызвать обширные нецелевые мутации при попытке исправить «плохой» ген на «хороший», чтобы предотвратить наследственное заболевание. Ошибка может дорого обойтись будущим родителям. Стоит также опасаться и умерить пыл мечтающих наделить будущее чадо сверхспособностями для того, чтобы они по своему развитию превосходили сверстников, – бездумно руководствуясь азартом и пренебрегая законами, некоторые учёные способны создать своеобразный «чёрный рынок CRISPR», на котором спрос будет всегда высок.
Пока что регуляторы очень настороженно относятся к редактированию эмбрионов – в США исследования, в которые они вовлечены, не спонсируются со стороны властей, а в Канаде наследственное генное редактирование – преступление, наказанием за которое станет тюремное заключение. В некоторых других странах, наоборот, – в частности в Европе – правительство допускает генные изменения в эмбрионах человека. В России дело обстоит совершенно иначе: правительство занимается разработкой плана оснащения и развития лабораторий для проведения генетических исследований и совершенствования технологий генного редактирования.
Пожалуй, применение генной инженерии к человеческим эмбрионам – самая животрепещущая возможность CRISPR, которая вызывает противоречивые мнения у разных учёных по всему миру. Главный вопрос заключается в неожиданных последствиях таких экспериментов, что делает мир не готовым к ним: вдруг CRISPR преобразует что-то в ненужном фрагменте ДНК и непреднамеренно модифицирует или вообще удалит здоровый ген? Как это скажется на будущем человеке? Так и получается, что мы имеем дело с технологией-монстром, у которой есть как светлая сторона, так и зловещая тёмная: геномное редактирование с помощью CRISPR может уничтожить тысячи наследственных заболеваний, которые ранее считались неизлечимыми, но при этом, играя с кодом жизни, мы можем получить чудовищ Франкенштейна.
CRISPR обладает силой уничтожить микробы, вызывающие болезни
Не менее важным является и тот аспект CRISPR, что с помощью неё можно манипулировать с микробами и вирусами, вызывающими болезни. CRISPR открыла учёным новые способы уничтожения болезнетворных микробов. Учёным из Китая, экспериментирующим с мутациями в генах мышей, удалось добиться интересных и полезных результатов: попытки повышения устойчивости мышей к заражению ВИЧ оказались успешными. Мы уже знаем из предыдущих глав, что у небольшого процента населения земного шара есть устойчивость к заражению этим страшным вирусом. Как известно, у везунчиков, обладающих полезной генной мутацией, учёные обнаружили поломку в гене белка-рецептора CCR5. Возможно, дальнейшие эксперименты с этим геном когда-нибудь позволят добиться результатов не только у мышей, но и у людей. Конечно, вирус ВИЧ сейчас выглядит уже не так страшно, как тридцать лет назад – с появлением современных лекарственных средств заболевание стало больше похоже на хроническое, которое успешно поддаётся контролю, чем на что-то поистине ужасающее. В США уже запущен большой научный проект по исследованию 300 человеческих генов, влияющих на размножение ВИЧ в организме. Так что, возможно, в относительно недалёком будущем у нас появится возможность узнать о взаимоотношениях с этим вирусом больше.
Помимо этого учёные использовали CRISPR и для создания полезных бактериофагов. Бактериофаги представляют собой вирусы, которые избирательно поражают бактериальные клетки. Например, при лечении заболеваний, вызванных бактериями, устойчивыми к антибиотикам, можно с успехом применять бактериофаги. Антибиотики, словно бомбардировка, уничтожают все бактерии на своём пути – и вредоносные и полезные. При гибели полезных бактерий создаются неблагоприятные условия для выздоровления и появляется больше возможностей для развития инфекций. Бактериофаги, созданные при помощи технологии CRISPR, подобны крохотным снайперам – они избирательно и прицельно уничтожают врагов. Бактериофаги, поражающие болезнетворные бактерии, дублирующиеся внутри них и убивая, используются в клинической практике уже не один десяток лет, но их добыча из природы представляет собой не самый простой процесс. Применив технологию генного редактирования к бактериофагам, учёным уже, например, удалось создать CRISPR-бактериофаги, атакующие бактерий-возбудителей холеры. Таким образом, при помощи CRISPR мы можем получить такие лекарственные препараты, которые могут оказаться панацеей в лечении заболеваний, в битве с которыми антибиотики бессильны. Тем не менее испытания на людях пока что ещё только планируются, но учёные настроены весьма оптимистично в отношении использования CRISPR для создания бактериофагов, так как они являются доказанным безопасным методом борьбы с бактериальными инфекциями. Учитывая огромные перспективы CRISPR, открытие лекарств качественно нового уровня уже не за горами.
CRISPR может создать более здоровую пищу и более выносливых и крупных животных, манипулируя целыми популяциями
Вспомним о применении CRISPR в сельском хозяйстве и генном дрейфе, благодаря которому учёные запросто могут повысить вероятность передачи растениям и животным определённых генов по наследству почти до 100 %, что позволит нужному признаку быстро распространиться на всю популяцию. Коровы с развитыми мышцами, которые дают вдвое больше мяса, и комары, не способные больше передавать при укусах малярийного плазмодия, вызывающего ужасную болезнь малярию, – уже перешли из категории фантастических животных в список вполне реальных. Более того, мы уже способны уничтожать целые популяции нежелательных видов. Используя CRISPR, можно, например, модифицировать животных так, чтобы в их популяции рождались только самки – и через некоторое время популяция попросту исчезнет. Раньше о таком учёные могли разве что мечтать. Следующая реальная мишень генного дрейфа – грызуны: мыши, крысы и кролики. Работа над применением генного дрейфа к этим видам животных уже ведётся в лабораториях.
Увенчав цепочку поочерёдно открытых генных редакторов, технология CRISPR ознаменовала истинную революцию в биотехнологиях и науке. Теперь, с помощью CRISPR, в наших руках находится ключ к решению широкого спектра задач, начиная от создания новых видов растений, бактерий и животных до исправления генетических ошибок, создания новых лекарств и исцеления людей от болезней. Генетическая инженерия долго искала путь ко взлому кода жизни, заключённому в ДНК, перепробовав много различных методов разрезать её, внести мутации и снова восстановить. Теперь, когда технология CRISPR открыта, учёным остаётся только полномасштабно и аккуратно использовать и развивать её.
CRISPR – генный редактор будущего – открывает многообещающие долгосрочные перспективы с возможным открытием и более новых, усовершенствованных методов генной инженерии. Только представьте себе мир, в котором ужасные наследственные заболевания в генетическом коде людей можно отредактировать с той же легкостью, с которой происходит правка текста в редакторе Word. Представьте мир, где можно проектировать и воскрешать исчезнувших с планеты Земля животных и выбирать цвет глаз и волос будущих детей.
Такие идеи похожи на фантастику, но как бы это ни было удивительно, генные технологии уже позволяют воплотить всё это в реальность, кардинально меняя будущее.
Когда книга готовилась к печати, Всемирная организация здравоохранения объявила пандемию коронавируса 2019-nCoV. Как генетики могут помочь в лечении и ускорить появление вакцины против смертельной угрозы?
В конце февраля 2020 года геном нового коронавируса был расшифрован и представлен научному сообществу.
В рамках глобального проекта «Геном человека» исследователям всего мира открыт доступ к геномам разных организмов, их можно анализировать в графическом интерфейсе Genome Browser. Теперь там же опубликован полный биомолекулярный код 2019-nCoV, чтобы показать учёным структуру вируса и помочь им найти скорейшее решение.
Глоссарий
Аденоассоциированный вирус (AAV) – вирус, инфицирующий делящиеся и неделящиеся клетки человека, не вызывает у него заболевания и, соответственно, вызывает слабый иммунный ответ. Таким образом, AAV может встраивать свой геном в геном хозяина, не заражая его.
Аллель – одна из двух или более альтернативных форм гена, каждая из которых характеризуется уникальной последовательностью нуклеотидов.
Аутосома – любая неполовая хромосома. У человека 22 пары аутосом.
Вектор – молекула ДНК, способная к включению чужеродной ДНК, носитель генетической информации.
Гамета – зрелая половая клетка.
Ген – последовательность нуклеотидов в ДНК, которая кодирует определённую РНК.
Генетический таргетинг – процесс, при котором в геном организма вносятся искусственные изменения.
Генная терапия – лечение наследственных и приобретенных заболеваний путем введения в соматические клетки пациента генетических элементов для восстановления или подавления функций генов и придания клеткам заданных свойств.
Генный дрейф – технология, позволяющая распространить измененный человеком ген в дикой популяции животных или растений.
Геном – совокупность всего наследственного материала, заключённого в клетке любого живого организма.
Генотип – генетическая характеристика организма.
Гены материнского эффекта – гены, проявляющиеся в яйцеклетке и определяющие фенотип потомства вне зависимости от генотипа самца.
ДНК – макромолекула, которая обеспечивает хранение и передачу генетической информации для функционирования живых организмов.
Зародышевые клетки – любые клетки, геном которых может быть унаследован последующими поколениями; составляют зародышевую линию организма – поток генетического материала, который передается из поколения в поколение.
Изменчивость – разнообразие признаков среди представителей одного вида.
Иммунитет – механизм борьбы организма с инфекционным агентами типа вирусов и микробов.
Иммунодефицит – нарушение иммунологической активности, обусловленное выпадением одного или нескольких компонентов иммунного аппарата.
Поделиться книгой: