Александр Панчин - Сумма биотехнологии. Руководство по борьбе с мифами о генетической модификации растений, животных и людей
Последняя проблема клонирования, которую стоит обсудить, заключается в том, что для клонирования нужны суррогатные матери и доноры яйцеклеток. Тут возникает множество юридических и этических вопросов, требующих урегулирования. Кого будут считать родителями, можно ли покупать и продавать яйцеклетки, сколько яйцеклеток можно взять у одного донора? Все это важные, но решаемые вопросы.
У женщин с клонированием дела обстоят легче, чем у мужчин. Они могут сами дать яйцеклетку, ядро и выносить плод. Проблему нехватки донорских яйцеклеток, возможно, удастся решить, используя яйцеклетки животных – например, шимпанзе (хотя не факт, что это будет дешевле). Это спорный момент, хотя использование животных яйцеклеток для терапевтического клонирования уже возможно410.
Скорее всего, проблема нехватки яйцеклеток будет решена, когда мы научимся создавать в пробирках любые нужные нам линии клеток человека, в том числе половые. Когда мы в мельчайших деталях поймем, что именно превращает стволовую клетку в нервную или половую. Не так давно, в 2006 году, было показано, что в пробирке из эмбриональных клеток мышей можно получить линию клеток, способных превращаться в сперматозоиды. Было установлено, что эти половые клетки могут оплодотворять яйцеклетки, а из оплодотворенных яйцеклеток получаются здоровые мышата, если их имплантировать в матку взрослой самке411. К 2014 году научились создавать сперматозоиды и яйцеклетки из стволовых клеток взрослых мышей, а также сперматозоиды из стволовых клеток людей. Увы, полноценна ли функциональность последних, трудно проверить из-за юридических ограничений, наложенных на эксперименты с людьми и их эмбрионами412. Человеческие яйцеклетки пока что создавать не научились, но это лишь вопрос времени.
Такие клеточные биотехнологии имеют огромный потенциал для лечения мужского и женского бесплодия. Но они также открывают и совсем новые, фантастичные перспективы неклассического воспроизводства людей. Например, что, если мы сделаем яйцеклетку, используя стволовые клетки мужчины, или сперматозоиды, используя стволовые клетки женщины? В таком случае мы сможем добиться того, что полноценный половой процесс, обмен генами, станет возможен не только между мужчиной и женщиной, но и между любыми двумя людьми независимо от сочетания их полов.
Уже сегодня существуют дети от трех генетических родителей. От двух родителей такие дети унаследовали обычные хромосомы, а от третьего – митохондрии с их митохондриальной ДНК. Дело в том, что некоторые люди страдают от наследственных заболеваний, связанных с нарушением работы генов митохондрий. Митохондрии активно участвуют в метаболизме и кислородном дыхании и наследуются по женской линии, поэтому, если женщина страдает генетически обусловленным нарушением митохондрий, заболевание передастся и ее ребенку. Вот почему для зачатия здорового ребенка матерям с такими болезнями предлагают перенести ядро оплодотворенной или неоплодотворенной яйцеклетки в безъядерную яйцеклетку донора, обладающего хорошими митохондриями.
Американская девочка Алана Сааринен, успевшая появиться на свет благодаря этой технологии в 2000 году, – здоровый подросток. Увы, существует множество людей, которых новые технологии пугают больше, чем возможные страдания от генетических заболеваний – как собственных, так и чужих детей. Хотя, казалось бы, почему кого-то должен волновать тот факт, что соседи или знакомые решили обратиться за помощью к современной науке? Никого силой не заставляют использовать эти методы. К сожалению, во многих странах законность процедуры зачатия детей от трех родителей оспаривается. С другой стороны, желающие могут поехать и осуществить эту процедуру в Великобритании, где данная технология недавно была официально одобрена.
Если вам показалось, что с детьми от трех родителей мы достигли предела возможных нестандартных комбинаций партнеров по репродукции, то посмотрите на таблицу ниже и подумайте еще раз.
Возможные комбинации генетических родителей будущего
Несколько комментариев к таблице. Многие из вариантов пока что технически недостижимы, но станут доступны в будущем. В ячейках предложен лишь один из нескольких вариантов взаимодействия между генетическими родителями. Например, в варианте мужчина плюс женщина возможно усложнение: создание искусственных яйцеклеток мужчины, искусственных сперматозоидов женщины и последующее искусственное оплодотворение. Это может быть целесообразно, например, если и мужчина, и женщина бесплодны. Кроме того, во всех случаях суррогатное и обычное материнство в будущем можно будет заменить искусственной маткой. Все случаи искусственного оплодотворения и клонирования являются непорочным зачатием!
Во время создания таблицы, в которой я хотел удивить читателя необычными схемами размножения, я по случайному совпадению посмотрел серию анимационного сериала “Гриффины". Там одаренный ребенок мужского пола, который все еще носит подгузники, решил создать машину для искусственного оплодотворения, чтобы забеременеть от говорящей собаки, используя ДНК из ее шерсти! Мне кажется, что фантазию сценаристов этого мультфильма мне превзойти не удалось.
В таблице упомянуты химеры – так называются организмы, которые имеют клетки с разными геномами. Химеры можно получить, если взять две оплодотворенные яйцеклетки и соединить их вместе, позволив им развиться в один-единственный организм. Химеры встречаются в природе, в том числе и среди людей. В 2002 году американка Лидия Фэйрчайлд обратилась за социальной поддержкой по воспитанию детей. Генетический анализ показал, что хотя муж Лидии является отцом детей, она не является их матерью. На этом основании удивленную бедную женщину обвинили в попытке обмануть государство. В ходе судебного разбирательства Лидия родила третьего ребенка, и на этот раз во время родов присутствовали независимые свидетели. Оказалось, что и этот ребенок Лидии не принадлежит! Адвокат, узнавший о явлении химеризма, предложил провести дополнительные тесты. Выяснилось, что хотя ДНК из волос и кожи Лидии не является материнской ДНК ее детей, ДНК ее шейки матки таковой является. В утробе матери этой женщины было два эмбриона, которые слились. В результате некоторые ткани Лидии имели один набор генов, а остальные – другой.
Искусственно можно создавать межвидовые химеры, причем в ряде случаев это оказывается важным инструментом в разработке новых лекарств и изучении физиологии человека. Например, созданы генетически модифицированные мыши, у которых нет собственной иммунной системы. Зато таким мышам можно перенести иммунные клетки человека413, а после этого заразить их ВИЧ. В норме мыши не заболевают от этого вируса, но предложенная технология позволяет обойти это ограничение. В результате удается ставить на мышах эксперименты по заражению ВИЧ, а потом проверять действие противовирусных препаратов. Другой пример – создание мышей с нервными клетками человека. Оказалось, что если взять эмбриональные стволовые клетки человека, способные превратиться в другие клетки организма, и поместить их в мозг мыши, то из них начинают формироваться нейроны. Полученные нейроны с человеческими генами образуют связи с окружающими их нервными клетками мышиного происхождения и интегрируются в работу нервной системы. Это позволяет использовать мышей как модель для изучения процессов развития человеческих нервных тканей или нейродегенеративных заболеваний414. Аналогично можно подсаживать мышам клетки человеческой печени, чтобы исследовать на них токсичность лекарств415.
Пересадка в мышиный мозг еще одного типа человеческих клеток – астроцитов, позволила вывести более умных химерных мышей, с улучшенной памятью и способностью к обучению416. Возможно, мышонок Брейн из мультфильма “Пинки и Брейн” был получен именно таким способом? Или мышка Гайка из анимационного сериала “Чип и Дейл спешат на помощь”? Человеческие астроциты (или “звездчатые клетки”) крупнее и сложнее, чем астроциты мышей. У них множество функций, среди которых – обеспечение нейронов питанием и защитой, регуляция работы нервной системы, регенерация поврежденных участков мозга. Поэтому и возникла гипотеза, что повышенный уровень интеллекта людей по сравнению с другими животными может быть отчасти связан с улучшением астроцитов в процессе эволюции.
Конечно, найдутся те, кто начнет задавать каверзные этические вопросы: а не является ли мышь с человеческими нервными клетками человеком? Гуманно ли ставить на ней опыты? Что будет, если мы получим слишком умную мышь – не захочет ли она захватить или уничтожить мир? Но есть один важный практический вопрос, ответ на который мы не получим без опытов на подобных животных: а что, если пересадка дополнительных нервных клеток поможет улучшить мозг человека, сделать нас умнее? Вспоминается научно-фантастический рассказ (впоследствии дописанный до полноценного романа) Дэниела Киза “Цветы для Элджернона”. В этом произведении описывается судьба персонажа, который благодаря частично удавшемуся эксперименту становится сначала очень умным, а потом, из-за того, что технология была слишком сыра, начинает снова глупеть. Этот переход до определенного момента сопровождается глубокими личными переживаниями. Но реальность оказалась оптимистичнее вымысла, по крайней мере в опытах на мышах: поумневшие мыши не глупеют со временем.
