Стремительное развитие технологии редактирования генов в человеческих эмбрионах (CRISP)
Представьте, что вы идете по улице с тикающей бомбой замедленного действия в своей груди, никогда не зная, когда ваше сердце может взорваться.
Или прожив пять десятилетий жизни, иметь детей, задаваться вопросом, когда ваш ум, наконец, ускользнет от вас. Или еще хуже, зная, что в один прекрасный день это неизбежно произойдет с вашими детьми и вашими внуками.
Если бы было лекарство - способ необратимого исправления ошибок биологии в себе и своем потомстве - вы бы это сделали? И, зная, что могут быть риски, спокойно ли вам будет принимать такое решение за будущие поколения?
На прошлой неделе замечательное исследование, опубликованное в Nature, привело эти и другие вопросы к публичному дискурсу. Впервые международная команда под руководством американских ученых использовала CRISPR, генетический инструмент для редактирования, чтобы исправить мутацию, которая приводит к сердечной недостаточности у жизнеспособных человеческих эмбрионов. Я писал об этом недавно.
Новая технология просто приблизила нас к корректировке генетических ошибок у людей. И то, что можно использовать для лечения болезни, также может быть использовано для улучшения здорового ребенка, искусственно изменяя их интеллект или внешний вид.
Справедливости ради, нужно отметить. что это исследование далеко от сложных генетических изменений, необходимых для создания «дизайнерских детей».
Герминативное редактирование
Человеческое тело работает на десятках тысяч генов, которые составляют код жизни. Иногда только один дефектный ген может иметь разрушительные последствия, такие как болезнь Хантингтона или гипертрофическая кардиомиопатия - состояние, которое часто приводит к сердечной недостаточности.
На протяжении десятилетий ученые пытались взломать жизненный код, чтобы вылечить эти генетические заболевания на уровне ДНК. Процесс кажется простым: как программисты, декодирующие ошибку, ученые читают энциклопедию генов тела, идентифицируют неисправного участника, вырезают и вставляют правильный код в исходное пятно и вуаля, исправлены!
Обещание генетических излечений, казалось, было легко достигнуть, когда в 2012 году на сцену вышла технология CRISPR. Сам CRISPR не является лекарством. Скорее, это пара молекулярных ножниц, которые ученые могут направлять практически в любую точку человеческого генома и делать точный срез.
Разрез вызывает активацию программы восстановления ДНК. Почти все клетки делают это, но эмбрионы работают немного по-другому. Если они снабжены нормальной копией гена, эмбрионы будут использовать ген "плана" для восстановления сломанной части, существенно переписывая ошибочный код.
На практике, однако, эмбриональную ДНК трудно было взломать. Всего два года назад китайские ученые сообщили о том, что отказались от коррекции генетической аномалии у эмбрионов человека из-за непредсказуемых последствиях, заявив, что технология на основе CRISPR была «слишком незрелой».
И не зря. Безопасность и этические барьеры огромны при редактировании эмбрионов - так называемого «зародышевого» редактирования. Причина такова: после того, как сперма встречает яйцеклетку, образовавшаяся одна клетка превратится в тело всего человека. Это означает, что любые изменения эмбриона будут (теоретически) присутствовать в каждой отдельной клетке у взрослого человека, включая репродуктивные клетки.
Другими словами, любые изменения эмбриона будут не только влиять на человека, которым он станет, но и его или ее детей, а также их детей и т.д. Если во время процедуры пробирается какая-либо нежелательная мутация, вред проявляется во многих поколениях.
Тогда возникает проблема мозаичности. Зачастую отредактированный эмбрион может привести к созданию мозаики генотипов в результирующих клетках - некоторые фиксированные, а некоторые нет, а индивидуум все же получает заболевание.
Точное исправление
Новое исследование рассматривает обе проблемы.
Команда ученых решила сосредоточиться на гипертрофической кардиомиопатии, наследственной болезни, вызванной геном MYBPC3. Люди с таким нарушением имеют две копии гена: один нормальный, один ошибочный. Это означает, что у них есть 50-50 шансов передать условие своим детям.
Поскольку эмбрион уже содержит нормальную копию MYBPC3, у нее уже есть "план", который может использоваться для исправления ненормального гена. Команда набрала дюжину здоровых доноров яйцеклеток и одного донора спермы, который нес в себе ошибочный MYBPC3.
Обычно ученые кодируют все компоненты CRISPR во внешний код ДНК, называемый плазмидой, помещают ее в клетку и полагаются на работу клетку, чтобы сделать необходимые белки и молекулы. Команда взяла более необычный способ: используя крошечный шприц, они прямо ввели оборудование CRISPR в эмбрион, либо в яйцеклетку прямо перед оплодотворением.
В первом случае машина CRISPR работает долгое время. Это увеличивает вероятность того, что может произойти ошибка при резке генома.
При непосредственном впрыскивании компонентов CRISPR, они перерабатываются клеткой-реципиентом после того, как выполнили свою работу: это несет меньшую вероятность случайной ошибки и более высокую точность.
Эта методика сработала. Когда группа проанализировала полученные эмбрионы, они обнаружили, что 72 процента содержат только нормальные копии гена MYBPC3, по сравнению с примерно 50 процентами, обнаруженными в не отредактированных элементах.
Используя различные современные методы генетического секвенирования, команда тщательно изучила геномы эмбрионов на предмет нецелевых последствий. Они не смогли найти ничего. Во всех смыслах и целях отредактированные эмбрионы выглядели совершенно здоровыми.
Это не обязательно означает, что команда избегала всех неожиданных мутаций. Это просто означает, что любые генетические делеции или вставки не влияют на нормальное развитие эмбриона.
Это еще не все. Команда также неожиданно нашла способ свести к минимуму мозаичность. Фишка в том, чтобы вводить компоненты CRISPR в яйцеклетку в то же время, как они вводили их в сперму перед оплодотворением. Это редактирование на более ранней стадии, чем когда-либо производилось до этого.
Надо отметить, что существует еще много проблем, которые нуждаются в исправлении до того, как CRISPR сможет войти в клиническую практику. Ученые все еще надеются повысить точность. Кроме того, технологии CRISPR придется работать эффективней, чтобы оправдать свою высокую стоимость.
Действительно предсказать последствия возможных мутаций в результате редактирования пока невозможно, существует большая вероятность нарушения дальнейшего развития эмбриона, это нельзя игнорировать.
Как было сказано в докладе, когда технические трудности преодолеваются, тогда возникнут социальные и этические проблемы, которые необходимо учитывать.
