На прошлой неделе ученый из китайского Южного научно-технологического университета Хэ Цзянькуй заявил, что ему удалось отредактировать гены человека. В этом месяце на свет появились девочки-близнецы, и в результате модификации одна из них стала полностью невосприимчивой к ВИЧ-инфекции.
В сущности, китайские ученые сделали то же самое, что генетики делают давно — техника получения генетически-модифицированных животных существует уже не первое десятилетие. Ученые особенно любят мышей, так как у них короткий репродуктивный цикл. Мы можем за 1,5-2 месяца получить генетически модифицированных мышей, которые будут иметь мутацию в гене, похожем на человеческий, и использовать их как модельный объект для изучения человеческих заболеваний.
В чем суть эксперимента китайцев? С точки зрения технологии, это экстракорпоральное оплодотворение (ЭКО) плюс генетическая модификация. Технология ЭКО существует уже давно. Она состоит в том, что берут сперму мужчины, яйцеклетки женщины и проводят оплодотворение in vitro. В результате образуется зигота — оплодотворенная яйцеклетка. Затем эта зигота начинает делиться. Без генетической модификации такая процедура называется просто ЭКО. Но в эту систему можно добавить редактирование генома на стадии зиготы. Как только яйцеклетка оплодотворилась сперматозоидом, производят микроинъекцию, доставляя в зиготу систему редактирования — CRISPR/Cas9, как было в случае с близнецами, — чтобы изменить какой-то участок в геноме.
Что редактировали
Китайцы выбрали ген CCR5, отсутствие которого делает людей устойчивыми к вирусу иммунодефицита человека. Этот рецептор не настолько необходим — один процент людей в Европе обходятся вовсе без него. Эти люди имеют природную мутацию CCR5-Δ32 этого гена в обеих хромосомах, поэтому они естественным образом резистентны к ВИЧ. На этом наблюдении основаны все клеточные терапии ВИЧ-1, сочетающие редактирование генома, — например, вот эта. Компания SANGAMA была первой, кто начал использовать редактирование гена CCR5, который нужен Т-клеткам для миграции по организму. Поскольку у человека этот рецептор не единственный, выполняющий подобную функцию, его отсутствие почти ни на чем не сказывается, за исключением чуть большей чувствительности к отдельным инфекционным заболеваниям.
Стоит отметить, что мутация Δ32 относительно миролюбивая, и у нее практически нет вредных последствий. Научная работа с этим геном ведется давно, и человечество успело накопить большую историю наблюдений значимости его отсутствия. Многие компании и ученые пытались направленно создать эту мутацию с помощью редактирования генома в клетках.
Что предшествовало появлению генетически модифицированных детей
Технологическая часть редактирования генома эмбрионов хорошо изучена на мышах. Исследовательская группа из Китая первыми клонировала приматов — макак. Шимпанзе, гориллы и орангутанги — следующие эволюционно самые близкие к человеку виды. А в 2015 году другие китайские ученые впервые опубликовали статью о редактировании эмбриона человека. Это был триплоидный геном эмбриона, неспособного развиться в ребенка. Такие эмбрионы доживают лишь до определенной стадии развития, на которой их анализировали. Год спустя и американцы в лице нашего соотечественника Шухрата Миталлипова показали, что тоже могут редактировать геном человека на стадии эмбриона. Обе группы дали развиться эмбриону до бластоцисты и не подсаживали эмбрионы к матери, а утилизировали их. Конечно, напрашивался следующий шаг — подсадить эмбрион к матери и дать развиться в ребенка.
Китайцы пока не предоставляли научно-технический отчет о том, как они проводили эксперименты. У нас есть только их заявление для прессы. На данный момент оно выглядит немного голословным, но возможно, что рано или поздно данные будут представлены в высокоцитируемый журнал, где редакторы и рецензенты смогут тщательно их проверить.
Что могло пойти не так
Обычно регуляторы — Минздрав РФ или FDA (США) — просят, чтобы весь объем доклинических исследований был предварительно собран еще до того, как работы перейдут в клиническую стадию. Но так как эта область науки сравнительно молодая, не во всех странах есть сформированное законодательство или даже рекомендации. Их только предстоит сформировать. Как это сделать?
Во-первых, необходимо показать безопасность микроинъекций системы редактирования генов в яйцеклетку человека — это отчасти уже сделано.
Если оба родителя ВИЧ-инфицированы, существует высокая вероятность передачи ВИЧ-инфекции эмбриону. Китайские исследователи подобрали случай, в котором редактировать геном эмбриона имело смысл, чтобы гарантировать рождение неинфицированного ребенка. Это в значительной степени оправдывает такое исследование перед мировым научным сообществом.
Безусловно, мы можем дискутировать, насколько это в принципе уместно. Профессор MIT Фен Чжан (Feng Zhang) высказался за мораторий на редактирование генома эмбрионов человека, так как технология еще сырая и требует совершенствования. При этом его руководитель Джордж Черч (George Church), наоборот, поддерживает данные исследования, мотивируя это тем, что ВИЧ инфекция стала серьезной мировой проблемой, в том числе в РФ (в России порядка 1%). Текущие методы лечения, в том числе высокоэффективная антиретровирусная терапия, уже недостаточны для борьбы с ВИЧ-пандемией, поэтому необходимы более радикальные подходы. Профессор Черч считает, что редактирование генома могло бы создать заслон от этой болезни уже на уровне генетики.
Какие возможности дарит китайский эксперимент с близнецами
С точки зрения научного знания ничего нового этот эксперимент не дал, но он открыл для нас эпоху «редактирования людей». Генетическое редактирование на уровне эмбрионов началось, и первыми это сделали китайцы.
Дальше будет несколько сценариев развития событий. В каких-то странах, особенно высокорелигиозных, наверняка попробуют закрыть эту тему и объявить мораторий на редактирование генома людей. Такие страны, как Китай и США, скорее всего не будут вводить запрет из-за высокой коммерческой и технологической ценности этого направления и создадут законодательную базу для развития технологии. Надеюсь, что в нашей стране также конструктивно подойдут к этому вопросу.
Уже сейчас вид Homo sapiens самостоятельно влияет на собственную эволюцию. Во многих странах разрешены аборты. Если говорить о технологиях ЭКО, то во многих клиниках семейная пара может выбрать эмбрион, то есть решить, кому жить, а кому умереть. Иными словами, клиенты ЭКО-клиник хотят иметь гарантированно здорового ребенка, поэтому для них отбирают здоровых эмбрионов, а те, которые имеют генетические мутации, утилизируются. Технология редактирования генома — это возможность избежать ситуации нелегкого выбора. Она позволяет устранить патологическую мутацию, и это весомый этический довод в пользу редактирования генома эмбрионов.
Большая часть людей считает, что неправильно вторгаться в процессы собственной эволюции. Редактируя геном, мы фактически начинаем управлять эволюцией самостоятельно. Такой возможности не было ни у одного живого существа на планете, включая до недавнего времени и человека. До этой публикации мы жили в другой эре. Близнецы разделили всю историю на эпохи до и после их рождения.
Борьба с болезнями до рождения
Мы можем улучшать геном с точки зрения уменьшения вероятности развития заболеваний — сначала самых массовых, затем и более редких. Мы попытаемся продлить продолжительность жизни человека. Когда технология станет эффективной, она может найти применение даже в косметологии. У женщин горят глаза при посещении косметологических кабинетов и магазинов — и эта ниша наверняка также будет заполнена.
Уже сейчас мы способны заведомо уменьшить риск возникновения онкологических заболеваний. Условно говоря, если основной пик развития онкологических заболеваний приходится на 50-60 лет, то мы можем повлиять на процесс и отсрочить этот возраст до 70-80 лет. Гипотетически мы также можем значительно уменьшить риски инфаркта и инсульта. Технология способна сделать людей резистентными ко многим текущим вирусным и бактериальным патогенам человека.
И, конечно, мы можем работать над увеличением продолжительности жизни, чтобы человек был более разумным, более социальным. Это, очевидно, будет вторжением на грани дозволенного. Но предела в принципе нет.
Можно ли это делать в России?
С точки зрения технологии это действительно доступно. В России достаточного высококвалифицированных клиник ЭКО, чтобы повторить китайские исследования. Однако есть и технологическая сложность.Тот же Фен Чжан считает, что технология пока недостаточно эффективна и специфична для применения в эмбрионах человека. Она достаточно хорошо отработана для животных, потому что в этом случае мы можем позволить себе какое-то количество брака. Но можем ли мы допустить брак в редактировании человека? Здесь ошибки неприемлемы. При этом нужно понимать, что не бывает систем со 100%-м кпд, и как бы мы ни улучшали технологию, какое-то количество ошибок будет возникать.
Для китайцев принципиально было стать первыми. Это своеобразное продолжение космической гонки: КНР не удалось первой полететь в космос, но страна хочет стать первой в биомедицинских направлениях. И действительно, биомедицина в Китае развивается семимильными шагами — количество государственных средств, которое вливается в отрасль, и число привлекаемых ученых из Америки, Европы, Австралии и России впечатляют.
Китай прикладывает значительные усилия, которые выражаются в конкретных результатах. Стоит отметить, что сейчас и правительство РФ рассматривает и утверждает программу развития генетических технологий до 2027 года. У нас есть шансы включиться в технологическую гонку, которая перевернет если не мир, то уж точно систему здравоохранения.