Песнь клетки. Медицинские исследования и новый человек - Сиддхартха Мукерджи
На протяжении десятилетий ученые пытались проделать это с эмбрионами животных. В конце 1980-х годов удалось ввести генетически измененные клетки в бластоцисты мыши. В результате многоступенчатого процесса была получена живая “трансгенная” мышь с преднамеренно и перманентно измененным геномом. Следом появились трансгенные коровы и козы, созданные по аналогичной схеме. В сперматозоидах и яйцеклетках этих животных содержались измененные гены, передающиеся следующим поколениям.
Но методы, применяемые для создания таких животных, нелегко перенести на человека. Есть значительные технические проблемы. Не менее сложна этическая сторона процедуры генетического вмешательства – встает вопрос о евгенике. Мечта о создании трансгенного человека (человека с навсегда измененным геномом, передающимся следующему поколению) все еще оставалась нереализованной.
Однако в 2011 году была создана удивительная новая технология. Ученые нашли способ модификации генов, который значительно проще в использовании и теоретически применим для изменения человеческих эмбрионов на ранних стадиях развития[60]. Этот метод, названный редактированием генов, основан на действии бактериальной системы защиты.
Редактирование генов (внесение в геном направленных, намеренных и специфических изменений) используется в различных вариантах, но самая распространенная стратегия основана на применении бактериального белка Cas9. Этот белок можно ввести в человеческие клетки и направить к специфическому участку генома, чтобы произвести конкретные изменения – обычно это разрез в последовательности ДНК, отключающий конкретный ген. Бактерии используют эту систему, чтобы расщеплять гены нападающих на них вирусов, тем самым “разоружая” захватчиков. Новаторы в области редактирования генов, включая Дженнифер Даудну, Эммануэль Шарпантье, Фэна Чжана, Джорджа Чёрча и других ученых, адаптировали эту бактериальную систему защиты и изменили ее для направленного редактирования человеческого генома.
Представьте себе человеческий геном в виде обширной библиотеки. Все книги в этой библиотеке написаны на языке с алфавитом всего из четырех букв: А, С, G и Т – это четыре химических “кирпичика”, из которых построена ДНК. В человеческом геноме содержится более трех миллиардов таких букв – по шесть миллиардов в каждой клетке, если учитывать геномы обоих родителей. Если вернуться к аналогии с библиотекой и предположить, что в каждой книге из примерно трехсот страниц на каждой странице напечатано около двухсот пятидесяти слов, мы можем сравнить себя – или, точнее, инструкции для создания, поддержания и починки нашего тела – с библиотекой из приблизительно восьмидесяти тысяч книг.
Можно сделать так, чтобы белок Cas9 в паре с направляющей его РНК производил в человеческом геноме конкретные изменения. Это аналогично обнаружению и устранению одного слова в одном предложении на одной странице одной книги в такой библиотеке из восьмидесяти тысяч томов. Иногда белок ошибается и непреднамеренно стирает еще и другие слова, но в целом точность его действия поразительна. Относительно недавно система была модифицирована таким образом, чтобы не просто стирать слова, но и совершать более широкий спектр генетических изменений, например вводить новую информацию или производить более тонкие изменения. Белок Cas9 можно назвать этаким ластиком, работающим по военному принципу “найти и уничтожить”. Продолжая аналогию с библиотекой, можно сказать, что он способен заменить слово Verbal на Herbal в предисловии к первому тому “Дневника” Сэмюэла Пипса в школьной библиотеке, содержащей восемьдесят тысяч томов. Все другие слова во всех других предложениях и во всех остальных книгах по большей части останутся прежними.
По словам JK, в марте 2017 года комитет по медицинской этике Госпиталя Шэньчжэня для женщин и детей одобрил его исследования по редактированию генов человеческого эмбриона. “В комитет входило семь человек, – рассказывал он. – Нам сообщили, что до принятия положительного решения [на заседании] велось всестороннее обсуждение потенциальных рисков и пользы”. Позднее представители руководства госпиталя отрицали, что читали или одобрили тот протокол. Не сохранилось никаких документов, подтверждающих это “всестороннее обсуждение” и вынесение положительного решения. Кроме того, все еще не установлены личности тех семерых человек, которые якобы утвердили протокол.
JK предлагал отредактировать в человеческом эмбрионе ген CCR5, связанный с иммунитетом и являющийся точкой проникновения в человеческий организм вируса иммунодефицита человека (ВИЧ). Предыдущие исследования показывали, что люди с двумя неполноценными копиями гена CCR5 с естественной мутацией, названной дельта-32, невосприимчивы к ВИЧ-инфекции5.
Но с этого места логика эксперимента Хэ Цзянькуя начинает прихрамывать. Во-первых, в выбранных парах от хронической, но контролируемой ВИЧ-инфекции страдал отец, а не мать. Риск передачи ВИЧ через сперму, очищенную для проведения ЭКО, равен нулю. В целом риск инфицирования ВИЧ у эмбриона данной пары был не выше, чем риск инфицирования у эмбриона, зачатого парой, не зараженной ВИЧ. Еще хуже, что, по некоторым данным, инактивация гена CCR5, координирующего важнейшие аспекты иммунного ответа, может повысить тяжесть инфекционных заболеваний, вызываемых другими вирусами, такими как вирус Западного Нила или вирус гриппа (который чрезвычайно распространен в Китае). JK выбрал ген, редактирование которого не давало эмбриону очевидных преимуществ, однако позднее могло привести к угрожающим жизни последствиям. Вдобавок нет уверенности в том, что пары были проинформированы о возможном негативном эффекте и что от них действительно было получено информированное согласие. В сущности, стремясь стать первым человеком, осуществившим редактирование человеческого гена, JK нарушил все этические принципы, касающиеся привлечения людей к клиническим испытаниям в качестве подопытных.
Сложно восстановить во всех подробностях, что и когда происходило дальше, но где-то в начале января 2018 года у одной женщины были взяты двенадцать яйцеклеток и оплодотворены очищенной спермой ее мужа. Из отчетов JK следует, что он вводил в яйцеклетку единственный сперматозоид с помощью микроиглы – эту процедуру называют интрацитоплазматической инъекцией сперматозоида. Должно быть, одновременно с этим он вводил в яйцеклетку белок Cas9 и молекулу РНК, чтобы разрезать ген CCR5.
По данным JK, через шесть дней четыре одноклеточные зиготы выросли до состояния “жизнеспособной бластоцисты”.
Вскоре он взял клетки из внешней оболочки бластоцисты, чтобы проверить, произошло ли редактирование6.
“Две бластоцисты были успешно отредактированы”, – писал генетик. В одной из них оказались отредактированы обе копии гена CCR5, в другой – только одна. Однако произведенное JK изменение отличалось от естественной мутации дельта-32, которая встречается в человеческой популяции. Он получил другую мутацию этого гена, которая, вероятно, обеспечивала
