Прорыв будет там, где больше дозволено: зачем Китаю сомнительные эксперименты с геномом человека
«Мы были в ярости от этого крайне безответственного проступка, который явно нарушал нормативную и медицинскую этику Китая и стран всего мира», — именно так авторитетные китайские ученые оценили рискованный эксперимент своего соотечественника биофизика Хэ Цзянькуя.
В 2018 году Хэ объявил, что внес мутацию в геном двух девочек-близняшек на эмбриональной стадии, якобы защитив их от ВИЧ. Новость об этом опасном опыте приковала внимание всего мира. Ученый впервые преступил черту, которую генетики во всем мире гласно и негласно согласились не пересекать. В итоге Южный университет науки и технологий в Шэньчжэне открестился от его экспериментов и уволил ученого, а Министерство здравоохранения провинции Гуандун решило провести расследование.
Но скандал идет на спад: «китайский доктор Франкенштейн», похоже, отделался показательным осуждением со стороны коллег. Тем временем новые сообщения о развитии китайской науки звучат не менее тревожно.
Мозг прямоходящий
В том же южном Китае, только на тысячу с лишним километров к западу от лаборатории Хэ, группа биологов вырастила макак с человеческим вариантом гена, влияющего на развитие мозга. Трансгенные обезьяны получились умнее обычных — их краткосрочная память улучшилась.
И этот опыт чреват не менее серьезными последствиями. В сложившемся исследовательском климате фокус еще сильнее сместится на модификацию обезьян: станут множиться генетические эксперименты с приматами, и оттуда будет поступать львиная доля знаний о взаимодействии генов.
Ключевой вопрос в том, какие это будут эксперименты и где их проведут.
Ученые задумались о том, этично ли вносить в геном обезьяны ДНК человека, еще в 2010 году. Статья об этом была опубликована в журнале Nature Reviews Genetics и вызвала серьезную дискуссию. Соблазн был велик: появилась возможность взять уникальную для нашего вида генетическую последовательность, вырастить животное с этой последовательностью и посмотреть, как изменится его поведение. Девять лет назад авторы статьи рассуждали: если найден способ изучить, как и какие гены делают нас людьми, — нужно ли это?
Сегодня в Зоологическом институте Китайской академии наук создают трансгенных обезьян разными методами генной инженерии. Свежая работа — пять особей, выращенных с встроенным в ДНК человеческим геном MCPH1. Этот ген влияет на внутриутробное развитие мозга плода, его еще называют «микроцефалин», но его роль толком не изучена. По размеру мозга и типичному поведению трансгенные животные не отличались от обычных, а вот их краткосрочная память и скорость реакции в некоторых задачах оказались лучше.
Вероятно, человеческий ген MCPH1 все же повлиял на развитие мозга макак. Их нейроны созревали медленнее, миелиновая оболочка на нервных волокнах появилась позже, и экспрессия синаптических генов запустилась с запозданием. Авторы эксперимента пишут: «Мы предполагаем, что задержка нервного созревания у трансгенных обезьян могла увеличить их временное окно пластичности нейронной сети, сходное с неотенией в развитии мозга человека». Вот почему макаки лучше справлялись с тестами — их мозг был чуть пластичнее, они могли быстрее учиться. Кажется, авторы нашли инструмент, используя который, можно влиять на когнитивные способности.
Условия для генетического прорыва
Чтобы поиск «уникальных» человеческих генов приносил еще более внушительные плоды, нужны три условия. У Китая они есть.
Первое условие: обезьян должно быть много. Зоологический институт Китайской академии наук управляет в том числе фермой по выращиванию обезьян. Там живет свыше двух тысяч особей, многие несут в себе трансгены. На выращивание обезьяны уходит 4-5 лет, содержание обходится дороже тех же мышей, но за последние годы при поддержке правительства подобные фермы возникли также в Куньмине, Шэньчжэне, Ханчжоу, Сучжоу и Гуанчжоу. Популяция макак для исследовательских целей в стране постоянно растет и достигла многих десятков тысяч.
Второе условие — политическая воля, намерение целенаправленно использовать обезьян для изучения мозга. Нечеловекообразные обезьяны служат моделями разных заболеваний, включая нейродегенеративные болезни, аутизм, депрессию, шизофрению. Китай даже экспортирует животных в другие страны. По количеству лабораторных макак у США сравнимые цифры, но до 43% из них используются в Штатах для изучения ВИЧ/СПИД, и вдобавок американский конгресс недавно настоял на снижении объема экспериментальной работы с ними. Китай же становится мировым центром исследований приматов и будет наращивать свой обезьяний ресурс.
China Brain Project (СВР) — это научная инициатива, на которую правительство делает серьезную ставку. Подобные инициативы с 2013 года запущены в США и ЕС, но китайская выделяется акцентом на работе с нечеловекообразными приматами. Эксперименты на них прописаны в приоритетах СВР.
Третье условие для прорыва в исследованиях человеческих генов — подготовка нужных специалистов. Китай интенсивно их готовит. Это видно по динамике участия китайских университетов в iGEM (International Genetically Engineered Machine), главном международном соревновании по синтетической биологии и генной инженерии. Если в 2012 году заявки подали 29 китайских команд (из 250 участников со всего мира), то в 2016-м их уже было 63 (из 299), в 2017-м — 83 (из 312), в 2018-м — 103 (из 343), а на iGEM-2019 уже заявились 117 китайских команд (из 376). Для сравнения статистика США, ближайшего конкурента: 94, 76, 73, 79, 65. Прочие позади с большим отрывом.
Человеческий дефект
Главные попытки уникальных генно-инженерных опытов последних лет пришли из Китая. Как и Хэ Цзянькуй, ученые из Куньмина преступили черту, создав макак с ДНК человека не для клинических (то есть жизненно важных для человека), а именно для генетических испытаний. И неспроста их статья вышла лишь в китайском журнале, а у Хэ публикации нет вовсе.
Китайские исследования с заменой и редактурой человеческих генов будут накапливаться. Генов у человека много. Если вводить их обезьянам по два и три, изучая эффекты комбинаций, то поле деятельности непаханое. И мало ввести трансген человека: тогда уж нужно удалить соответствующий ген обезьяны, чего авторы не сделали (но непременно сделают на следующем витке).
Таким образом, ученые именно этой страны в перспективе могут получить ценнейшие знания — в частности, как конкретные изменения ДНК сказываются на уме и психике.
Что можно сделать с такими знаниями с учетом технической возможности еще на стадии эмбриона отредактировать ДНК человека? Практика вмешательства в зародышевую линию будет приходить в мир малыми шажками, стартуя с исправления очень редких и неустранимых иным способом дефектов. Все зависит от того, насколько она будет успешной.
Впереди маячит развилка: либо быстро проявятся некие побочные эффекты и тема надолго закроется, либо поначалу все пойдет гладко, а возможные «баги» скажутся, например, лишь через два-три поколения. Или же багов не будет вовсе? Короткий ответ: мы не знаем. Для этого и нужны исследования.
Еще одна развилка: от исправления дефектов и далее через снижение рисков заболеть к конструированию новых свойств человека. Цвет глаз или кожи не интересует, это мелочи. Речь идет о мозге. В нем определенно найдется что «исправить».
Границы ДНК
Ожидается, что августе 2019 года родится третий ребенок с блокированным Хэ геном. Судя по острой реакции ученых и медиков на выходку Хэ и по доминирующему тону их комментариев, стандарты на ближайшие годы скорее будут ужесточаться, нежели наоборот, и опыты по редактированию ДНК человека начнут сдерживать даже в Китае.
Международная группа ученых выступила в журнале Nature с открытым письмом к мировому сообществу с предложением ввести мораторий на клиническое редактирование ДНК зародышевой линии человека (спермии, яйцеклетки, эмбрионы). Не осталась в стороне и экспертная комиссия ВОЗ, которая также имеет собственную позицию: «В настоящее время безответственно применять клиническое редактирование генома зародышевой линии человека».
Тем не менее очевидно, что технология редактирования генома будет развиваться, причем все быстрее. И выиграет в этой гонке тот, кто не только активно вкладывается в науку с финансовой точки зрения, но и меньше других готов себя ограничивать.
Китай может считаться одним из фаворитов этой гонки. Здесь вырастили огромную колонию обезьян для исследований, делают серьезную ставку на генную инженерию и запускают проект по изучению мозга, в основе которого — трансгенные и геноредактирующие технологии плюс нечеловекообразные приматы как модели.
У США потенциал в нейронауках выше, обезьян в распоряжении не меньше, но их BRAIN Initiative не нацелена напрямую на генетическую модификацию обезьян, и эксперименты такого рода, вероятно, испытают там больше ограничений.
В России тоже есть неплохой потенциал для развития генетических исследований, в том числе на стыке с нейронаукой. Однако Роспотребнадзор в ближайшее время намерен внести на рассмотрение Госдумы законопроект о защите генетических данных своих граждан. Перед любым исследованием человеческого ДНК законопроект требует получить письменное разрешение от гражданина.
Ту же самую меру вводит и Китай, который также намерен включить здоровые человеческие гены и эмбрионы в число неотъемлемых прав граждан страны. Это теоретически может означать, что исследователи генома будут нести ответственность за эксперименты, которые потенциально угрожают здоровью человека.
Впрочем, в КНР не собираются вводить другое ограничение, которое рекомендует Роспотребнадзор. Всем, кто совершает любые манипуляции с человеческой ДНК, российский законопроект даст статус оператора персональных данных. Фактически документ обяжет научные центры создавать отдельные системы защиты генетических персональных данных. Это дорого и долго. Введение такой нормы если не остановит перспективные генетические исследования в России, то уж точно сильно замедлит.
Статья подготовлена при участии ресурса Laba.media