Редактируя человечество: Революция CRISPR и новая эра изменения генома, Davies Kevin

Редактируя человечество: Революция CRISPR и новая эра изменения генома

на обложку

Davies Kevin

Шрифт:

Когда мы подлетали к полярному кругу, я закрыл свой ноутбук, заказал порцию лапши и стал листать меню полетных развлечений. Мой выбор пал на боевик «Рэмпейдж» (Rampage, 2018). После взрыва на борту международной космической станции на Землю попадают контейнеры с таинственным химическим веществом. Естественно, один из них угодил на территорию зоопарка Сан-Диего. Происходит заражение гориллы-альбиноса Джорджа – любимца героя Дуэйна Скалы Джонсона, работающего там приматологом. Два других животных, крокодил Лиззи и волк Ральф, мутируют накануне транспортировки в Чикаго. Все это выглядело смешно и глупо, хотя и было несколько занимательно, но мутации, наносившие в кино вред животным, были причиной того, что я отправился в такое продолжительное путешествие. «Вы слышали о CRISPR [2] ?» – спрашивает Наоми Харрис нашего мускулистого героя.

CRISPR (от англ. clustered regularly interspaced short palindromic repeats – «короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами») – особые локусы бактерий и архей, состоящие из прямых повторяющихся последовательностей, которые разделены

уникальными последовательностями (спейсерами). Спейсеры заимствуются из чужеродных генетических элементов, с которыми сталкивалась клетка (бактериофагов, плазмид). – Прим. ред.

Он не слышал. Я и сам узнал о CRISPR лишь несколько лет назад. Саммит в Гонконге должен был стать продолжением встречи по этическим аспектам редактирования генома человека, проведенной в 2015 г. в Вашингтоне, округ Колумбия. Дебаты начались, как только появилась революционная технология устранения дефектов ДНК и регуляции работы генов со звучной аббревиатурой CRISPR. Ранее в том же году ученые из Китая впервые внесли изменения в структуру генов эмбриона человека в чашке Петри. Это был предварительный эксперимент, проведенный на нежизнеспособных эмбрионах (женщины от них не забеременеют), но это вызвало опасения, что кто-то где-то может попытаться переписать генетический код человека. Одна из бесспорных основоположников технологии редактирования генома Дженнифер Дудна призвала начать обсуждение этого метода на международном уровне: следует ли ограничить его использование, а может быть, и запретить? Председатель конференции в Вашингтоне лауреат Нобелевской премии Дэвид Балтимор обратил внимание участников на сюжет книги «О дивный новый мир» [Олдоса Хаксли] и предупредил, что мы сталкиваемся с «перспективой обладания новыми и мощными средствами контроля над природой человеческой популяции». Я предположил, что на этот раз, спустя три года, те же лица будут высказывать похожие абстрактные опасения.

В понедельник, 26 ноября, после полудня, я приземлился в Гонконге и включил телефон. Пока я, уставший, просматривал свой Twitter, до меня не сразу дошло, что именно я читаю. Научный репортер Антонио Регаладо опубликовал сенсационную новость: ученый из Китая наблюдает, как проходит беременность, а также развитие плода с отредактированным геномом. Это дало основания предполагать, что где-то уже могли родиться дети, гены которых были изменены с помощью CRISPR [3] . В течение нескольких часов эти слухи подтвердились, в том числе агентством Associated Press. В опубликованной ими истории рассказывалось о рождении генетически отредактированных близнецов [4] . Хештег #CRISPRbabies (рус. #CRISPRдети) стал популярным.

Antonio Regalado, "Exclusive: Chinese scientists are creating CRISPR babies," MIT Technology Review, November 25, 2018, https://www.technologyreview.com/s/612458/exclusive-chinese-scientists-are-creating-crispr-babies/.

Marilynn Marchione, "Chinese researcher claims first gene-edited babies," Associated Press, November 26, 2018, https://www.apnews.com/4997bb7aa36c45449b488e19ac83e86d.

Более того, 34-летний ученый из Китая Хэ Цзянькуй описал свой исторический подвиг в серии видеороликов на YouTube. «Две красивые маленькие китаянки, названные Лулу и Нана, крича, появились на этот свет несколько недель назад, – сказал он на ломаном английском. – Сейчас девочки находятся дома со своей мамой Грейс и папой Марком». Имя Хэ Цзянькуй мне ни о чем не говорило, но этот человек должен был выступать на конференции. Появится ли он в итоге на ней? Разрешат ли ему организаторы участвовать?

Через два дня Хэ Цзянькуй действительно попытался объяснить, что именно он сделал и, самое главное, почему. Это был один из самых нашумевших научных докладов: ученый выступал перед сотнями журналистов и фотокорреспондентов, в прямой интернет-трансляции это выступление увидели еще почти два миллиона зрителей. Мне довелось быть непосредственным участником этого события. Когда Хэ Цзянькуй появился в битком набитом зале и прошел по сцене, были слышны лишь щелчки затворов двух сотен фотоаппаратов. Возмущенный ученый из Америки посылал посты о том, что это пародия на коронование научной знаменитости. Я же понимал, что мы наблюдаем за тем, как идет обреченный на казнь человек. Действительно, к тому времени, как Хэ Цзянькуй покинул сцену и вернулся домой в Шэньчжэнь, рухнули все его мечты об известности и национальной славе. Вместо этого его ждали домашний арест, позор и через год – тюрьма [5] .

Sui-Lee Wee, "Chinese Scientist Who Genetically Edited Babies Gets 3 Years in Prison," The New York Times December 31, 2019, https://www.nytimes.com/2019/12/30/business/china-scientist-genetic-baby-prison.html.

Случай с #CRISPRbabies знаменует собой поворотный момент в истории человечества. Недаром документальный фильм Кена Бёрнса «Ген» (The Gene), основанный на великолепной одноименной книге Сиддхартхи Мукерджи, начинается с того, что коллега Хэ Цзянькуя осторожно вводит CRISPR в эмбрион человека. «Крисператор детей», как окрестил его журнал The Economist [6] , вырвал из рук природы контроль над наследственностью, по крайней мере в отношении одного из 20 000 генов, составляющих геном человека.

"The era of human gene-editing may have begun. Why that is worrying," The Economist, December 1, 2018, https://www.economist.com/leaders/2018/12/01/the-era-of-human-gene-editing-may-have-begun-why-that-is-worrying.

Всего за пятнадцать лет до этого международный коллектив ученых завершил проект «Геном человека» (Human Genome Project, HGP), воссоздав почти все страницы книги жизни –

сценарий из 3,2 млрд букв, составленных из четырехбуквенного алфавита. Группа ученых из Лестерского университета опубликовала данные о полной последовательности в виде энциклопедии, состоящей более чем из сотни томов, где каждой хромосоме соответствовал свой цвет переплета. Этот объем информации чудесным образом упакован в двадцать три пары хромосом, находящихся в триллионах клеток вашего организма. Имея под рукой последовательность генома человека, ученые теперь могут приступить к выявлению генов, повреждение которых приводит к развитию тысяч редких наследственных заболеваний. Кроме того, появилась возможность определять генетические варианты и буквенные ошибки, которые формируют нашу предрасположенность к распространенным болезням, таким как сахарный диабет, сердечно-сосудистые заболевания и психические расстройства. Еще до этой генетической революции ученые мечтали использовать определенные последовательности ДНК в рамках генной терапии, вводя в клетки пациентов здоровые гены с целью заменить ими дефектные. Однако идея о ДНК-хирургии – устранении повреждений в генах путем вырезания и вставки участка ДНК непосредственно в геном пациента – была лишь фантазией.

Все изменилось, когда летом 2012 г. разгорелся ажиотаж вокруг CRISPR. Двое ученых – женщина-микробиолог из Франции Эмманюэль Шарпантье и женщина-биохимик из США Дженнифер Дудна – сообщили о революционном открытии. Они воспользовались знаниями многих исследователей со всего мира, которые трудились, не привлекая внимания общественности, стараясь понять биологическое предназначение CRISPR. Эти короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами (от англ. Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats), были известны как важнейший компонент естественной иммунной системы бактерий, микробного щита противоракетной обороны, призванной нейтрализовать атаки определенных вирусов. Ученые из лабораторий Дудны и Шарпантье изменили конфигурацию молекулярного механизма, создав инновационный метод точного определения и вырезания генов и других ДНК-мишеней. Спустя полгода несколько групп, возглавляемых Фэн Чжаном из Института Броуда и Джорджем Чёрчем из Медицинской школы Гарвардского университета, показали, что с помощью CRISPR можно редактировать ДНК клеток млекопитающих. Возможность точного редактирования практически любой последовательности ДНК, будь то геном человека, бактерии или любого другого организма, была невероятной. По простоте использования метод CRISPR был не сравним ни с одним из известных на тот момент методов. Концептуальный, а не технический прорыв, который изменит науку и медицину, а возможно, и саму природу человечества.

Благодаря этим исследователям и многим другим ученым по всем миру теперь мы можем с беспрецедентной легкостью и точностью управлять наследственностью. Мы можем стирать или переписывать варианты генов, вызывающих болезни у человека или эмбриона. Можем изменять геномы домашних животных, растений и паразитов, чтобы улучшить жизни миллионов людей, особенно в развивающихся странах, страдающих от изменения климата. Можем спасать исчезающие виды и даже воссоздавать те, что уже давно погибли. И хотя мы еще недостаточно знаем о сложности генетических взаимодействий, лежащих в основе нашей предрасположенности к сахарному диабету, сердечно-сосудистым заболеваниям и психическим расстройствам, не говоря уже о формировании нашего поведения, личности и интеллекта, мы можем представить день, когда нам удастся улучшить или изменить некоторые из этих характеристик.

Преимущество CRISPR заключается в том, что эта методика проще, быстрее и гораздо дешевле, чем более ранние разработки по редактированию генома. Ученые и специалисты отредактировали целый Ноев ковчег растений и животных: фрукты и овощи, насекомых и паразитов, сельскохозяйственные культуры и домашний скот, кошек и собак, плодовых мушек и рыбок данио-рерио, мышей и человека. Биохакеры-любители начали экспериментировать на себе и своих питомцах. Самые престижные научные журналы захлестнуло цунами статей, поскольку ученые применяли CRISPR ко всему, до чего могли дотянуться. CRISPR-сумасшествие, как назвал это журнал Science, охватило все средства массовой информации [7] . The Economist на своей обложке изобразил невинного ползающего младенца, а рядом – список того, чего можно для ребенка этой технологией добиться, включая абсолютный слух, стопроцентное зрение и отсутствие вероятности облысеть [8] . The Spectator шутливо заметил, что «евгеника возвращается», добавив к этому карикатуру с изображением ребенка, сидящего в чашке Петри (предпочтительным цветом волос был указан «не рыжий») [9] . Журнал MIT Technology Review назвал CRISPR «величайшим биотехнологическим открытием» [10] . А заглавная статья Эми Максмен в Wired гласила: «Больше никакого голода, загрязнений, болезней… И жизни, которую мы знаем» [11] .

Elizabeth Pennisi, "The CRISPR Craze," Science 341, (2013): 833–836, https://science.sciencemag.org/content/341/6148/833.

"Editing Humanity," The Economist, August 22, 2015, https://www.economist.com/leaders/2015/08/22/editing-humanity.

Fraser Nelson, "The return of eugenics," The Spectator, April 2016, https://www.spectator.co.uk/article/the-return-of-eugenics.

Antonio Regalado, "Who Owns the Biggest Biotech Discovery of the Century?," MIT Technology Review, December 4, 2014, https://www.technologyreview.com/s/532796/who-owns-the-biggest-biotech-discovery-of-the-century/.

Amy Maxmen, "The Genesis Engine," Wired, August 2015, https://www.wired.com/2015/07/crispr-dna-editing-2/.