Ген. Очень личная история

Этим возможные манипуляции с системой не ограничиваются. После разрезания гена высвобождаются два конца ДНК, похожие на обрывки струны и подлежащие «подравниванию». Вообще разрезание и подрезание цепей ДНК предназначены для починки сломанного гена, так что после этих событий клетка пытается восстановить потерянную информацию, используя неповрежденную копию гена, если такую удается найти. Материя должна сохранять энергию; геном создан так, чтобы сохранять информацию. Обычно системы геномной починки пытаются восстановить утраченную информацию по другой копии гена в этой клетке. Но если заполнить клетку подходящей чужеродной ДНК, они скорее бездумно скопируют информацию с нее, чем с одной вспомогательной копии гена. Информация, записанная в «подставном» фрагменте ДНК, таким образом, попадет в геном прямиком и надолго – как если бы в предложении стерли одно слово и написали другое, нужное, на его месте. Этим способом в геном можно вносить целенаправленные, заранее заданные изменения: например, нуклеотидную последовательность АТГГГЦЦЦГ превратить в АЦЦГЦЦГГГ (или любую другую). Мутантный ген, вызывающий муковисцидоз, можно подправить до его обычной версии; в организм можно внедрить ген устойчивости к определенным вирусам; мутантный BRCA1 можно вернуть к норме; мутантный ген хантингтина с его унылыми, монотонными повторами, можно частично удалить. Не случайно эту технологию назвали редактированием генома, или геномной хирургией.

В 2012 году Даудна и Шарпантье опубликовали[1166] свои данные по микробной защитной системе, названной CRISPR/Cas9, в журнале Science. Работа тут же воспламенила воображение биологов. В первые же три года после выхода этой эпохальной статьи применение новой технологии приобрело взрывной характер[1167]. У метода все еще оставались принципиальные ограничения. Прежде всего, разрезание иногда было нецелевым. Время от времени давала сбои починка, что затрудняло «переписывание» информации в конкретном месте генома. Однако метод работал, и он был проще, мощнее и эффективнее, чем любой другой известный способ изменения генома. В истории биологии наберется лишь горстка научных озарений подобного масштаба[1168]. Тайная защитная система, разработанная бактериями, открытая специалистами по йогуртовым культурам и перепрограммированная РНК-биологами, произвела на свет преобразующую технологию, которую генетики так жадно искали десятки лет: метод направленной, эффективной, высокоспецифичной модификации генома человека. Ричард Маллиган, пионер генотерапевтической отрасли, когда-то мечтал о «простой и чистой генной терапии». Эта система редактирования генома сделала простую и чистую генотерапию достижимой.

Но чтобы достичь устойчивой целенаправленной модификации генома в организмах людей, нужно было сделать еще один, последний шаг. Генетические изменения, внесенные в человеческие ЭСК, необходимо было встроить в эмбрион. Прямая трансформация ЭСК в жизнеспособный человеческий эмбрион немыслима как по техническим, так и по этическим причинам. Хоть человеческие ЭСК и способны производить все типы тканей в лабораторных условиях, невозможно даже вообразить, чтобы кто-то имплантировал эти клетки в женскую матку напрямую в надежде, что они автоматически организуются в нормальный эмбрион. Когда ЭСК помещали в животных, максимальным их достижением было формирование рыхлых базовых слоев эмбриональных тканей – что даже отдаленно не походило на тот уровень анатомической и физиологической координации, которого достигают оплодотворенные яйцеклетки в ходе человеческого эмбриогенеза.

Одна из возможных альтернатив заключалась в генетической модификации эмбриона целиком, in toto, после обретения им базовой анатомической формы – то есть в интервале от нескольких дней до нескольких недель после зачатия. Но эта стратегия тоже трудновыполнима: оформившийся человеческий эмбрион становится совершенно устойчивым к генетическим модификациям. И даже если оставить в стороне технические препятствия, этические сомнения по поводу такого эксперимента значительно перевешивают любые другие соображения: попытка модифицировать геном «живого» человеческого эмбриона, несомненно, породит целый шквал вопросов, отголоски которых распространятся далеко за пределы биологии и генетики. В большинстве стран такой эксперимент окажется за пределами допустимого.

Но есть еще и третья стратегия – возможно, самая доступная. Предположим, что генетическое изменение внесено в человеческие ЭСК стандартными способами модификации ДНК. А теперь вообразим, что эти модифицированные ЭСК удалось превратить в репродуктивные клетки – сперматозоиды и яйцеклетки. Если ЭСК действительно плюрипотентны, то они должны быть способны на такое превращение (реальный эмбрион ведь производит же собственные половые клетки – мужские или женские).