Создание генно-модифицированного человека остановит старение или превратит нас в чудовищ? Учёные всего мира уверены: остановить старение человеческого организма и возвратить ему молодость – реально. Просто нужно изменить генетический код и стать генно-модифицированным существом.
Американские специалисты в области генетики впервые в истории провели уникальный эксперимент по внедрению новых генов в организм 44-летней женщины, добровольно принявшей участие в исследовании. Авторы эксперимента считают, что старение у испытуемой остановится и запустится новый процесс – омоложение. По их плану, новые гены будут проникать в ядра всех клеток организма и включит необратимый процесс омоложения. Специалисты хотят добиться эффекта «вечной молодости», отключив программу человеческого организма по старению его ДНК.
Однако есть и противники таких технологий, ведь человек вмешивается в структуру генетического кода, пытаясь повернуть биологические часы вспять. По их мнению – такое вмешательство в «дела Бога» приведёт к гибели всего человечества. Но авторы эксперимента уверены: совсем скоро все молодые люди, чтобы не стареть, будут использовать данный метод, вводя чужеродные гены по принципу прививки. Происходить такая процедура будет один раз в жизни.
Другие американские учёные пошли ещё дальше. Было объявлено, что они могут создать человека — мутанта, которому введут 11 генов от насекомых и животных. Так, они уверены, что для полётов в космос астронавтам нужно подсаживать ген от бактерий. В таком случае они смогут выдержать высокую радиацию, которая больше обычной в 7-10 раз. Однако никто не говорит, чем всё это закончится и можно ли надеяться на успех?
Есть ли шанс остановить биологические часы и повернуть их вспять?
Некоторые противники подобных экспериментов с геномом человека уверены, что время невозможно вернуть или остановить. Его можно только замедлить, но без таких опытов. Развитие медицины, появление стимуляторов и эффективных лекарств – всё это способствует большей продолжительности жизни. Например, в Израиле, Германии, США и Франции продолжительность жизни, начиная с начала XIX века, увеличилась на 40-45 лет. Вмешиваться в геном человека не даст нашей цивилизации ничего, кроме новых болезней и мутаций. По сути, учёные хотят «родить» нового Франкенштейна.
Большинство людей на планете выступают против генно-модифицированных продуктов, и им тут же подсовывают генно-модифицированного человека. Как он будет чувствовать себя среди нас и сможет ли ужиться с жестоким обществом? А вдруг мы станем для него обузой?
Опыты по замене генома человека пока запрещены. Однако полным ходом ставятся эксперименты на животных. Так, китайские учёные сообщили миру, что смогли создать особых свиней, введя им несколько генов человека. Такие опыты помогут в будущем пересаживать внутренние органы от свиньи к человеку. При этом никакого отторжения не будет. Не нужно будет пить всю жизнь лекарства, чтобы поддерживать пересаженный орган. А совсем недавно мир узнал, что в США взрослому населению прививают генные вакцины, которые могут предотвращать глаукому и заболевания сердечно-сосудистой системы.
Многие генетики уверены, что создать человека, который сможет жить вечно – вполне возможно. При этом он не будет болеть и легко приспособится к любым условиям на планете. Можно сделать человека-амфибию или научить его летать, ведь большая часть животных генов идентичны человеческим.
Хотя сегодня есть все предпосылки создать транс-генного человека, всё это только теории. Сейчас специалистам не под силу управлять процессами встраивания генов от насекомых и животных в человеческий геном. Предсказать последствия и побочные эффекты – невозможно. Основным фактором остаётся этический вопрос. Кем будут считать человека, которому пересажен ген свиньи или медузы?
Противоречия на сегодняшний день не разрешимы, но пройдёт время, и мы увидим, какие они – генно-модифицированные люди.
В медицинском журнале «Human Reproduction» недавно была опубликована сенсационная статья «Митохондрия в человеческом детеныше произведена путем трансплантации цитоплазмы».
Средства массовой информации пустили эту статью в интенсивную ротацию...на один день, после чего все благополучно об этом «забыли». Однако факт остается фактом. В настоящее время в мире есть дети, которые «сконструированы» генетическим путем. Это звучит как научная фантастика, но это правда.... ..
Первый известный случай зародышевой генной терапии, при которой генами родителей манипулируют таким образом, чтобы это отразилось в их детях, произошел в отделении репродуктивной терапии в Нью-Джерси в марте 2001 года, когда 30 здоровых детей было рождено с ДНК от трех человек – отца, матери и посторонней женщины. Пятнадцать из них были пациентами этой клиники, остальные пятнадцать - из других медицинских учреждений.
Ученые обнаружили, что одна из причин женского бесплодия в том, что яйцеклетки могут содержать «старые» митохондрии (напомню, что митохондрии – это часть клетки, снабжающая ее энергией). Эти «ленивые» яйцеклетки не в состоянии укрепиться на стенке матки после оплодотворения. Для их активизации ученые вводят в клутку митохондрии молодых женщин. Митохондрия клетки содержит ДНК постороннего человека, а родившиеся дети имеют генетический материал из трех источников. ДНК посторонней женщины таким образом может отразиться в потомстве по женской линии.
Большая проблема состоит в том, что нет информации, как влияет подобная операция на детей и их потомков. Фактически, подобные манипуляции не были исследованы должным образом на животных, а тем более на людях. Доктора утверждают, что дети здоровы, но они «забывают» об одном важном моменте. В результате операции были рождены не 15, а 17 детей. Одна беременность окончилась абортом, а вторая окончилась выкидышем. Почему? Два зародыша имели редкий генетический синдром Турнера, который поражает только женщин. В обычных условиях он встречается у одной женщины из 2500 рожденных, и заключается в отсутствии или повреждении одной из X-хромосом. Почувствуйте разницу - 1 из 2500 или 2 из 17!
Более того, если предположить, что 9 из 17 зародышей были женскими (около 50 процентов), тогда 2 из 9 младенцев заболели этим редким заболеванием. Во внутренних медицинских документах именно генетическая операция названа основной его причиной. Даже если не учитывать синдром Турнера, многие эксперты были шокированы фактом такой операции. Ответная статья в том же журнале гласит: «Ни безопасность, ни эффективность этого метода не были клинически обоснованы». Рут Дич (Ruth Deech), председатель Британского комитета эмбриологии, сказал в интервью корреспонденту BBC: «Есть большой риск. Не только для этих детей, но и для будущих поколений»
Количество детей, рожденных с использованием такого метода, неизвестно. Статья утверждает, что их «около тридцати» в 2001 году. На сегодняшний момент, как минимум 2 из этих детей достигли возраста в 1 год. Доктор Джозеф Кумин (Joseph Cummin), почетный профессор биологии университета Западного Онтарио, высказался, что больше никакой информации об этих 30-ти детях в масс-медиа не появлялось, как и о дополнительных случаях подобного генетического вмешательства. Доктор утверждает, что в Норвегии в 2003 году подобные операции были проведены с целью «коррекции заболевания клеток». Он подытожил, что «Похоже, подобные генетически модифицированные дети рождаются и сейчас, в обстановке строгой секретности и информационного вакуума»
Луи Пастер скрыл результаты экспериментов, противоречащие его теории.
Одно из наиболее известных научных противостояний в истории произошло между теми, кто верит, что микроорганизмы образуются в результате гниения органического вещества, и тех, кто считает, что они только переносятся с одной поверхности на другую потоком воздуха. С 1850 до 1870 года известный французский химик и микробиолог Луи Пастер столкнулся в противостоянии со сторонниками образования микробов из ничего, особенно с Феликс Пуче (Felix Pouchet).
Два лагеря непрерывно проводили эксперименты для подтверждения своей теории и опровержения противников. Как известно, Пастер выиграл. Современная наука приняла теорию, согласно которой микрорганизмы переносятся воздухом, а наука о появлении их из продуктов гниения была отправлена на свалку идей и объявлена устаревшей. Мало кто знает, что Пастер покривил душой и выиграл нечестно.
Похоже, некоторые эксперименты Пастера доказывали, что органические продукты ПРОИЗВОДЯТ жизнь. Естественно, через несколько лет эти эксперименты были объявлены некорректными, но в то время они только доказывали правоту оппонентов. Поэтому Пастер хранил такие результаты в секрете. Историк Джон Уоллер (John Waller) пишет: «Фактически, из-за своей вражды с Пуче, Пастер объявил в своих дневниках как «успешные» все эксперименты, которые проводились в доказательство своей теории, а все остальные как «неудавшиеся».
Когда идейные противники Пастера проводили эксперименты, подтверждающие их теорию, Пастер публично не повторял их. Один раз он просто отказался проводить эксперимент и как-либо его комментировать. В другой раз он так долго задержался с комментариями, что оппоненты пришли в ярость. Уоллер пишет «Примечательно, что Пастер объявлял некоторые эксперименты проведенными небрежно, в то же время со своей командой он проводил эти же эксперименты, пытаясь получить отличный результат». Как показали недавние исследования записей Пастера Геральдом Гейсоном (Gerald Geyson), команда Пастера проводила недели, проверяя выводы Бастиана и пытаясь подтвердить свои убеждения про распространение микробов по воздуху»
Пастер отделился от своих помощников и от своего наставника, объяснив это тем, что они недостаточно скрупулезно проводят эксперименты, в то же время проводя опыты так же небрежно, ослепленный своими убеждениями. Ему просто повезло, что он оказался более убедительным. Причем доказательства были не столько научные, сколько религиозные. В своих заметках он постоянно утверждает, что таинство создания живого из неживого знает только Бог-Создатель. Возможность создания человеком или природой живой материи без участия Бога была им безоговорочно отброшена без научного обоснования.
Большинство ученых не читают все материалы, на которые они ссылаются
Любая научная работа основана на результатах предыдущих исследований. Вследствие этого, научные работы изобилуют ссылками на предыдущие документы, создавая ложное впечатление, что они были всесторонне исследованы и на этом основании сделана новая работа.
После того, как были обнаружены сходные ошибки в множестве научных материалов, два исследователя из Университета Калифорния, Лос Анжелес, решили исследовать эту проблему. Они исследовали несколько хорошо известных научных работ. Например, относительно одной известной работы, связанной с кристаллами, журнал «New Scientist» написал:
Они обнаружили, что на эту работу ссылаются 4300 раз, при чем все 196 ошибок, найденных в оригинале, перекочевали во все ссылки и цитаты. 40 ошибок были впоследствии исправлены, а остальные 156 остались незамеченными во всех последующих документах.
Скорее всего, эти исследователи просто копировали ссылки из других источников, не утруждаясь их просматривать, чему успешно научились в школе. Это показывает, насколько принцип «Копипастера» применим не только к современному миру интернета и коммуникации, но и к более древнему докомпьютерному времени бумажного издательства и общения.
Китайский ученый Цзянькуй Хэ в понедельник объявил, что первые в истории генно-модифицированные люди уже живут среди нас: речь идет рождении девочек-близнецов, у которых с помощью технологии CRISPR был искусственно изменен ген, отвечающий за восприимчивость к ВИЧ. В этой сенсационной истории пока много неясного.
В первую очередь, о самом эксперименте автор объявил не общепринятым способом - с помощью публикации в научном журнале, а в видеоролике(https://www.youtube.com/watch?v=th0vnOmFltc ) на YouTube. Университет, где работал Цзянькуй Хэ, открестился от этого проекта, коллеги осудили экспериментатора, а китайские власти начали расследование. N + 1 попросил ученых рассказать, насколько реалистичной выглядит история, рассказанная китайским ученым, насколько доступен метод генной модификации человеческих эмбрионов, какие риски и опасности могут возникать в таких экспериментах, почему в большинстве западных стран такие эксперименты запрещены и можем ли мы в скором будущем ждать генно-модифицированных спортсменов, интеллектуалов или «служебных людей».
Что произошло?
Если очень коротко: Цзянькуй Хэ из Южного университета науки и технологий в Шэньчжэне отредактировал методом CRISPR/Cas9 зиготу, полученную в результате оплодотворения яйцеклетки матери сперматозоидом ВИЧ-инфицированного отца (с неопределяемым уровнем вирусной нагрузки), модифицировав в ней ген CCR5. Эта мутация делает человека маловосприимчивым к риску заражения ВИЧ. Затем эмбрион была подсажен матери с помощью стандартных методов, используемых при экстракорпоральном оплодотворении (ЭКО), и в результате родились девочки-близнецы - Лулу и Нана.
Хэ заявляет, что еще одна женщина сейчас беременна генно-модифицированным ребенком, а семь других пар участвуют в эксперименте, в настоящее время, впрочем, приостановленном «в связи с текущей ситуацией».
Что такое CRISPR-Cas
История систем CRISPR-Cas далека от человека - в природе они найдены у организмов, очень сильно отличающихся от нас: бактерий и архей. В этих сравнительно простых клетках CRISPR-Cas представляет собой аналог адаптивного иммунитета. Непосредственно CRISPR - это аббревиатура, описывающая участок бактериального генома, где записана информация о тех вирусах, с которыми встречались предки этой клетки. Эти данные хранятся в виде библиотеки коротких кусочков вирусной ДНК, которую бактерия получает по наследству и может пополнять самостоятельно.
Если бактерия сталкивается с вирусом, информация о котором записана в CRISPR-библиотеке, Cas-белки могут распознать и уничтожить «непрошенного гостя». Для этого необходимо представить данные из библиотеки в виде молекулы РНК. Комплекс Cas-РНК сканирует ДНК и ищет соответствия, а при совпадении - режет.
Причем же здесь генетические болезни человека? Ключевое здесь - умение Cas-белков резать ДНК в четко заданном участке. Идея заключается в следующем: вместо того, чтобы считывать РНК с CRISPR-библиотеки, ученые просто берут нужную короткую молекулу РНК (она называется гидовой, или направляющей), соответствующую определенному месту в геноме. В комплексе с белком Cas (из всего природного разнообразия CRISPR-Cas-систем для работы с животными клетками чаще всего используется белок Cas9 из стрептококка) направляющую РНК вводят в клетки. Там Cas9 находит нужный участок, например, содержащий мутацию, и вносит разрез.
Однако это еще не все. Чтобы исправить вредную мутацию, кроме комплекса белка Cas9 с РНК, в клетку нужно добавить еще «заплатку», содержащую нужную последовательность ДНК. Используя ее, системы репарации клетки «починят» порезанную ДНК и вместо мутации на этом месте появится другая, «нормальная» последовательность.
Нужно это не только и не столько для лечения.
Технология редактирования генома открывает новые горизонты для его исследователей. Возможность варьировать последовательность ДНК живых организмов существовала и раньше, но по сравнению с генно-инженерными методами, существовавшими до «эпохи CRISPR-Cas» (которая, к слову, началась всего шесть лет назад), предлагаемый механизм достаточно прост и эффективен. Он помогает быстро создавать модельные системы для самого разного класса задач, как из области фундаментальной генетики, так и в прикладной медицине, и уже стал своеобразным must have во многих биологических лабораториях.
Подробнее об этом методе можно прочесть в нашем материале «Запомните эти буквы»(https://nplus1.ru/material/2016/02/02/crisprfaq ).
Почему в результатах Хэ сомневаются?
Сомнения возникли из-за того, в какой форме было объявлено о новом результате. Во-первых, Хэ не опубликовал свою работу в научном журнале, нарушив обычную процедуру для объявления о результатах экспериментов. Статью в журнале перед публикацией обычно читают и оценивают несколько рецензентов и редактор.
Вместо этого Хэ записал ролик на YouTube, в котором объявил не только об успехе, но и о том, что родившихся девочек увидеть нельзя, а данные об их семье засекречены. Масла в огонь добавил Южный университет, где формально числится ученый, - там заявили, что он уже полгода находится в неоплачиваемом отпуске и об этой работе им ничего неизвестно.
Во-вторых, есть и сомнения более общего рода: почему, задается вопросом известный научный журналист Леонид Шнайдер, для столь эпохального эксперимента был выбран именно ВИЧ, а не какая-нибудь врожденная смертельная генетическая болезнь?
Со Шнайдером солидарен и Пауль Калиниченко - профессор Московского государственного юридического университета имени Кутафина (МГЮА), исследующий мировые практики законодательного регулирования генетических экспериментов. «Это очень странный пример. ВИЧ - это не генетическое заболевание, то есть при редактировании генома происходит не лечение, а лишь снижение риска заражения. Зато ВИЧ - заболевание очень известное. Потому что пороки сердца или гемофилия - редкие, они не так будоражат людей, многие о них вообще не слышали. С ними сенсации не создать, а с ВИЧ - можно, это пандемия, некая трибуна. Я из-за этого и усомнился в достоверности [заявлений Хэ]», - говорит Калиниченко.
А рождение генно-модифицированных людей вообще возможно?
Да, вполне - и с практической возможностью подобной работы согласны большинство экспертов. Более того, Хэ находится в одном из лучших мест для проведения таких исследований.
«Проверить сказанное сложно, но, оценивая гипотетическую возможность, мы можем опираться на историю предыдущих лет. И мы знаем, что первыми геном эмбриона человека отредактировали именно китайские ученые - этот эксперимент был проведен еще в 2015 году (правда не слишком успешно). Там речь шла о нежизнеспособных зиготах, то есть эмбрион не подсаживали матери. Годом позднее наш знаменитый соотечественник Шухрат Миталипов, работающий сейчас в Университете здоровья и наук Орегона, развил и закрепил этот опыт», - рассказывает Павел Волчков, заведующий лабораторией геномной инженерии Московского физико-технического института (МФТИ).
Миталипов по всем канонам опубликовал свою статью в Nature. В ней доказывается возможность редактирования генома человека на стадии эмбриона с целью избежать проявления генетического заболевания - гипертрофической кардиомиопатии, для которой сегодня существует только симптоматическое лечение. Препарат, редактирующий ген, вводили в зиготу - эмбрион на стадии его одноклеточного развития. Затем зиготе давали развиться до бластоцисты - первой многоклеточной стадии. Путем анализа генома клеток было показано, что редактирование состоялось. На этом эксперимент прервался.
«Как видно, все основополагающие работы были сделаны, оставалось только подсадить эту бластоцисту обратно матери - то есть проделать совершенно рутинную операцию, обычную при ЭКО, которым пользуются женщины, допустим, с непроходимостью маточных труб. Почему ранее эксперимент всегда прерывали? Чтобы не проводить незаконный эксперимент на человеке. Дело в том, что эксперименты на эмбрионах законны, так как в разных странах его до определенного возраста человеком не считают. Вот до этого оговоренного в законе возраста и доращивали многоклеточную стадию», - поясняет Волчков..
Насколько это сложно?
Судя по всему, вывести генно-модифицированных людей не очень сложно - конечно, в условиях современной лаборатории, занимающейся редактированием генома и, желательно, работающей при большой репродуктивной клинике.
«Технология микроинъекции в оплодотворенную зиготу, с помощью которой проводится редактирование генома, - это несложно, - говорит Павел Волчков. - А Хэ работал в лаборатории, где делают ЭКО. В такой лаборатории всегда под руками имеется большое количество оплодотворенных яйцеклеток от родителей, которые пытаются родить, - обычно для ЭКО забирают больше яйцеклеток, чем необходимо, на случай неудач, и они остаются в клинике. Значит, там постоянно есть возможность закалывать инструменты генетического редактирования в зиготы, давать им развиваться до определенной стадии и оценивать эффективность это процедуры».
«Методика состоит из нескольких процедур. Эмбриологические процедуры - работа с эмбрионом, с зиготой, с микроманипулятором, инъекция - могут варьироваться от лаборатории к лаборатории. Хэ, по крайней мере, по его словам в ролике, осуществлял их тем же способом, что и мы в нашей работе», - говорит генетик, проректор Российского национального исследовательского медицинского университета (РНИМУ) имени Пирогова, заведующий лабораторией редактирования генома научного центра имени Кулакова Денис Ребриков. Ранее научная группа под его руководством провела практически такой же эксперимент с человеческими эмбрионами, с той только разницей, что отредактированные яйцеклетки не были подсажены матери.
По словам Ребрикова, речь идет о стандартной процедуре лечения мужского бесплодия по протоколу ИКСИ (ICSI, Intracellular Sperm Injection Protocol), применяемой в том случае, когда сперматозоиды слишком неподвижны для зачатия: «Одновременно со сперматозоидом мы микроманипулятором вносим в яйцеклетку смесь для генного редактирования, получая тем самым зиготу», - говорит ученый.
«Для редактирования обычно используют стандартные покупные ферменты типа Cas9. Вариантов ферментов на сегодня довольно много, поэтому нельзя сказать, какой именно фермент использовал Хэ. А вот остальные компоненты реакционной смеси: направляющую фермент гидовую РНК, олигонуклеотиды и специальную "ДНК-заплатку" (фрагмент ДНК, выступающий в качестве шаблона в процессе зашивания) - как правило в каждой лаборатории делают самостоятельно», - продолжает объяснять Ребриков.
Мутация, которую вносили в эмбрионы, также не является совершенно новой. Более того, она не является и искусственной - около одного процента жителей Европе врожденным образом устойчивы к ВИЧ, то есть несут два аллеля этого мутантного гена, а 10 процентов несут один аллель.
«Эта модификация соответствует присутствующему в популяции варианту гена, который представляет собой возникший в процессе эволюции аллель, вариант гена без 32 букв. И в этом есть некое этическое облегчение ситуации, потому что мы не говорим, что мы создали новый аллель, новый вариант гена, который не встречается у людей. Тысячи людей совершенно естественным путем родились и живут именно с таким вариантом гена», - подчеркивает Ребриков.
Насколько это опасно?
Методика уже опробована, но переход из лаборатории к клинической практике - совсем другое дело, и у фармацевтических компаний на это уходят годы, если не десятки лет. С чисто технической стороны дела, для обеспечения безопасности нужно быть уверенным в двух вещах: метод эффективно редактирует целевой участок ДНК, причем это происходит на статистически значимой выборке с малым процентом отказов (редактирование таргетного локуса), и при этом редактированию не подвергаются другие участки генома (нередактирование неспецифичного локуса).
«Учитывая масштабы центра, с которым работал Хэ, эту методику, скорее всего, отрабатывали три-четыре года. Набрали информацию на эмбрионах и, исходя из своих статистических данных, разрешили себе поставить подобного рода эксперимент», - предполагает Волчков.
Сама по себе генетическая терапия ВИЧ - тоже не абсолютная новость. Компания Songamo тестирует этот метод для лечения вируса, но только на соматических, «обычных» клетках, а не стволовых клетках эмбрионов. Дело дошло до клинических испытаний, а это значит, что по проблеме накоплено очень много данных. Это и данные компании, и открытые данные в научных публикациях.
«Этот ген и система таргетирования - они хорошо изучены, китайцы не вслепую это делали, они лишь перенесли эту технологию на редактирование эмбриона, а не соматических клеток», - замечает Волчков.
Однако и он не уверен в стопроцентной правильности проделанной процедуры.
«Что бы я хотел увидеть, чтобы убедиться в корректности работы? Прежде всего, это предварительные эксперименты на клеточных линиях (эмбриональных столовых клеток). Статистически значимое количество экспериментов на эмбрионах с прерванным развитием - допустим, 25-50 случаев, где четко показывается, что редактируется таргетный ген и отсутствует или почти отсутствует неспецифическое таргетирование других аллелей, которые могли бы дать негативный вклад в состояние будущего человека. Лишь после этого можно было бы переходить к следующей фазе», - говорит Волчков.
Но, по его словам, тут возникает вопрос о правовом регулировании подобных экспериментов. «Только регулятор, в данном случае китайский аналог FDA, может установить критерий этого „почти отсутствует". Пока нет критерия, сложно рассуждать, что допустимо, а что недопустимо», - рассуждает ученый.
«Но представим, что этот этап пройден. Дальше я бы хотел видеть испытания на животной модели. Самая близкородственная человеку модель - это человекообразная обезьяна. Если бы генетическое редактирование продемонстрировали сначала на них, а не на человеческих близнецах, это было бы более правильно, - продолжает Волчков. - Тем более, что работы в этой области уже ведутся: в этом году у китайских же ученых вышла статья в Nautre о том, что они клонировали макаку (нечеловекообразную обезьяну), и еще одна - о том, что они отредактировали ее геном».
А вот Хэ и его группа, по-видимому, не хотят тратить время на опыты над обезьянами. «То, что они пропустили эту важную стадию и перешли к экспериментам на людях, говорит не в их пользу», - заключает Волчков.
Вместе с тем, эмбриогенез человека - это высоко саморегулирующаяся система, и если в ней что-то идет не так, то эмбриональное развитие терминируется (происходит выкидыш на той или иной стадии беременности). Впрочем, этот механизм, к сожалению, работает не всегда, замечает ученый. Но если положиться на высокую вероятность его работы, это значит, что сам факт появления девочек на свет подтверждает неповрежденность их генома.
Профессор Сколтеха и университета Ратгерса Константин Северинов отмечает, что выводы о безопасности, строго говоря, можно будет делать, только доведя эксперимент до логического конца: после генетической манипуляции с яйцеклеткой должен родиться ребенок, повзрослеть, произвести на свет собственных детей, прожить более или менее нормальную жизнь. «Так было с овечкой Долли. Успех эксперимента с ней, в частности, заключался в том, что она произвела на свет еще одну овечку. Но у людей срок жизни сравним со сроком жизни исследователей. В этом смысле очень сложно поставить эксперимент, чтобы он соответствовал тому уровню доказательности, который хочется иметь перед тем, как использовать процедуру», - сказал ученый.
Что именно сделано
28 ноября Цзянькуй Хэ выступил с докладом на GeneEdit Summit в Гонконге, где извинился за досрочную «утечку информации» и рассказал про технические детали своей работы (транскрипт доклада и слайды презентации посетители конференции выложили в Твиттере).
Итак, целью работы было внесение в жизнеспособные человеческие эмбрионы природной мутации CCR5-delta32, то есть делеции в 32 нуклеотида, которая нарушает работу гена и защищает ее носителей от заражения ВИЧ.
По словам Хэ, прежде чем редактировать человеческие эмбрионы для трансплантации, они тщательно подобрали направляющую РНК и проверили ее на нежизнеспособных эмбрионах и эмбриональных клеточных линиях. Кроме того, используя подобранную «затравку», сотрудники Хэ вырастили макаку с нужной мутацией в геноме.
Самой важной частью доклада Хэ стал анализ ДНК отредактированных близняшек. После рождения из пуповинной крови девочек выделили ДНК и полностью отсеквенировали их геномы. Кроме того, ДНК была выделена из нескольких других тканей. В результате секвенирования нецелевой активности Cas9 обнаружено не было.
Была ли достигнута заявленная цель? Последовательности белка CCR5 у обеих девочек действительно не совпадают с белком «дикого типа». Однако, судя по всему, нужной мутации (дельта-32) у них тоже нет. На представленном слайде видно, что у одной из девочек в одной копии гена появилась делеция в 15 нуклеотидов, то есть в пять аминокислот, а другая копия осталась нетронутой. Таким образом, белок CCR5 лишился небольшого кусочка, но все еще может быть функциональным.
У ее сестры оказались затронуты обе копии гена - в одной из них небольшая делеция в четыре нуклеотида, а в другой однонуклеотидная вставка. Белок в обоих случаях будет укороченным, но как это повлияет на устойчивость к вирусу, непонятно.
Последовательности CCR5 девочек указывают на то, что редактирование достигло цели лишь частично - направляющая РНК сработала, белок Cas9 внес разрез, но клеточные системы репарации, вместо того чтобы воспользоваться нужной «заплаткой», залечили разрез без всякого разбора. Кроме того, обе девочки, судя по всему, получились «мозаиками», то есть некоторая часть клеток у них осталась неотредактированной.
С этими проблемами ученые сталкивались во всех опубликованных статьях, посвященных редактированию человеческих эмбрионов, и результат первого эксперимента на людях подтверждает: как бы ни было интересно проверить прорывную технологию «в бою», для свершения революции она все же еще недостаточно отработана.
Генно-модифицированный человек - организм, в который искусственно ввели чужие гены, а значит, новые наследственные признаки.
Недавно автор первого искусственного генома Крейг Вентер предложил экспертам НАСА сканировать геномы космонавтов. Так, мол, легче отбирать идеальных небожителей. Скажем, обнаружат у кандидата гены, кодирующие восстановление костной ткани, ему и карты в руки. Ведь от микрогравитации разрушаются кости, а такому все нипочем. Но это не все. Вентер уверяет: геном человека можно изменять. Например, "подсадить" космонавту ген от бактерии Deinococcus radiodurans, которая выдерживает уровень радиации в 7 раз выше смертельного. И оп-па! Забудь об угрозе солнечной радиации. Фантастика? Ничуть! Общественная организация The new Life (США) уже вовсю обсуждает в СМИ возможность создания генно-модифицированных людей. Эдаких новых Франкенштейнов с иммунитетом к любым болезням и неограниченным сроком жизни.
Пока опыты с заменой генов у человека запрещены. Зато идут на животных. Китайцы оповестили мир, что создали генно-модифицированных свиней, введя хрюшкам тройку человеческих генов. Теперь свиное сердце или легкие можно пересаживать человеку и отторжение им не грозит.
Недавно стало известно - в США сегодня вводят генные вакцины! В массовом порядке взрослым подсаживают гены, которые в дальнейшем предотвратят сердечно-сосудистые заболевания и глаукому. Только в США такие «прививки» получили 9 тысяч человек, а в Таиланде 12 тысяч! По признаниям той же The new Life ведущие американские фармацевтические компании уже прикрыли разработку новых химических лекарств, взяв курс на генную инженерию.
Как же гены из одного организма внедряют в другой?
При помощи вирусов, - поясняет профессор Стоянов. - Из него «вырезают» все лишнее и закладывают нужный ген. Ну как письмо в конверт. С током крови он и попадает в клетку-мишень.
Если встроить ген, отвечающий за половое удовольствие у свиньи, человек тоже испытает 30-минутный оргазм?
Почему нет? Хотя не факт. Ведь перенести ген мало. Нужно заставить его работать. Командой к действию для клеток являются участки ДНК - промоторы. Но и у вирусов есть свои промоторы, которые не подчиняются командам. В результате клетки-мишени не всегда могут получить донорский ген. Механизм пока неясен. Так что с оргазмом в 30 минут придется подождать.
А теперь представьте, что человек сможет жить на дне океана (разве не об этом мечтал фантаст Беляев!). Многие ученые не сомневаются: создать человека-амфибию можно, если «обработать» человеческий зародыш правильным набором генов, взятых от животных-амфибий. Можно даже научить человека летать.
Подавляющее большинство генов животных полностью аналогичны генам человека. Homo Sapiens можно усовершенствовать, достаточно лишь пересадить ему (см. иллюстрацию ниже) :
1.Ген сурка. Для создания идеального космонавта (зимняя спячка у сурков длится до 9 месяцев). Необходимость при длительных космических полетах.
2.Ген американского электрического угря. Для самозащиты. Угорь способен производить электрический разряд напряжением в 680 вольт.
3.Ген пятнистой акулы. Для создания иммунитета против всех известных болезней, в том числе и рака (живет до 120 лет).
4.Ген сокола-сапсана. Острота зрения повышается в 15(!) раз. Можно разглядеть голубя на расстоянии 8 километров.
5.Ген кошки, чтобы расширить диапазон слуха до 60 000 Гц (человек слышит до 10 000 Гц).
6.Ген бабочки семейства Saturniidae (павлиноглазка). Может уловить запах на расстоянии до 11 километров.
7.Ген кролика. У него никогда не болят зубы (растут всю жизнь). Для предотвращения у человека кариеса и пародонтоза. Проблема: зубы необходимо периодически стачивать.
8.Ген аквариумной рыбки Danio rerio. Для восстановления тканей внутренних органов и регенерации конечностей при травмах.
9.Ген крысы. Для защиты печени и усиления пищеварения. Печень крысы легко нейтрализует любую отраву, а желудок способен переварить даже пластмассу.
10. Ген кенгуру. Для прекращения... газообразования! Накопившийся в организме метан будет непрерывно перерабатываться и поглощаться самим организмом.
11. Ген золотистого хомяка или ген броненосца. В течение года хомяк 7-8 раз приносит потомство. А самка броненосца, наоборот, способна задерживать родоразрешение.
Мнение председателя Московского некоммерческого общества «Горизонт», биолога Адольфа Штакермана:
Мы уже готовы экспериментировать, несмотря на табу. Человек слишком несовершенен. Главная задача - победить старость. И если внедриться в геном и исправить ход биологических часов клетки, это станет возможным. Ведь замедлится метаболизм, половое созревание, и человек проживет минимум 150 лет, а то и больше. А информация? Ее с каждым годом все больше, и нужно многократно увеличить скорость реагирования нейронов мозга, а значит, увеличить объемы памяти. И без генетической трансформации человека тут никак!
Мнение вирусолога Александра Пухнера:
Человечеству в будущем угрожают пандемии гриппа. Ведь вирус быстро мутирует. Но если учесть, что скорость мутаций возбудителя СПИДа выше в 65(!) раз, то в будущем ВИЧ наверняка приобретет воздушно-капельный путь передачи. Чтобы обезопасить человечество от смертельных напастей, нужен мощнейший искусственный иммунитет. Без внедрения в геном - это невозможно.
Свой взгляд на проблему у многих ученых и по поводу пищевых запасов. Оказывается, сегодня мы вынуждены «выращивать, убивать и есть» потому, что наш организм не производит ряд жизненно важных веществ. Но ведь можно выделить гены необходимых ферментов и встроить их в геном человека! При желании можно даже встроить в кожу (путем генной инженерии) систему фотосинтеза или фиксации углекислого газа. Вот когда трансгенный homo sapiens мог бы сам создавать себе все необходимое для построения тела из окружающих газов, воды и солнечного света. Правда, этот трансгенный потомок не будет похож на нас внешне. Он превратится в зеленого человечка (фотосинтез) с прочной кожей (невозможность кровопотери и внедрения инфекции из-за мощного иммунитета) и большой головой (огромный объем памяти). Зато станет бессмертным!
Идея вечной молодости или хотя бы более долгой и здоровой жизни волновала человечество на всех этапах развития цивилизации. Ученых всегда интересовала возможность увеличения продолжительности жизни человека, и вот, когда достижения в области правильного питания и активного образа жизни были исчерпаны, они обратили свой взор в сторону генных изменений.
Когда мы видим сюжеты о том, что генетики проводят эксперименты на лабораторных животных, изменяют геном, например, с целью замедлить старение клеток, нам кажется, что все это из области фантастики и отдаленного будущего. Но, оказывается, что фантастика стала реальностью. На Земле уже живет человек с искусственно измененными генами.
Это американка Элизабет Пэрриш, которая согласилась на вмешательство генетиков ради того, чтобы остановить старение своего организма, ну и, разумеется, чтобы принести пользу миру. На самом деле она еще и является одним из руководителей научно-медицинской компании BioViva, которая и проводит этот смелый эксперимент.
Чтобы понять суть искусственных изменений, необходимо немного осветить проблему старения с точки зрения генетики. Сам процесс старения заложен в нашей ДНК, а начинается он с процесса уменьшения концевых отростков хромосом, так называемых теломер. Чем старше биологический возраст человека, тем короче его теломеры. В процессе роста клеток происходит деление ДНК, что сопровождается укорачиванием теломер и в конечном итоге приводит к старению и гибели клетки.
В конце 2015 года Элизабет Пэрриш ввели генетический материал, который, проникнув внутрь ядра каждой клетки ее организма, должен был запустить изменения, и способствовать увеличению длины теломер. Таким образом, по предположению ученых, будет остановлен процесс старения и произойдет общее омоложение организма.
Принимая во внимание то, что результаты такого эксперимента могут быть самыми непредсказуемыми, вплоть до летального исхода, Элизабет даже записала обращение, в котором подтверждала свое согласие на инъекцию и озвучила понимание серьезности генетического вмешательства. Для введения генетического материала ей даже пришлось ехать в Колумбию, так как на территории Соединенных Штатов подобные опыты с людьми запрещены законодательно.
И вот ученые уже обнародовали первые результаты эксперимента. Пока все выглядит более чем оптимистично: биологический возраст женщины уменьшился примерно на 20 лет. Это выражается в состоянии лейкоцитов ее крови, а также в теломерах хромосом, которые удлинились, вместо того, чтобы дальше разрушаться. Во внешности 45 летней женщины также произошли некоторые изменения. Ее кожа стала более упругой и улучшилось состояние волос.
Безусловно, окончательные выводы делать пока рано, но полученные результаты уже можно считать прорывом в области борьбы со старением человеческого организма. Ученые надеются, что подобная технология поможет миру в борьбе с возрастными заболеваниями, а также с некоторыми генетическими отклонениями.
