Редактируя человечество: Революция CRISPR и новая эра изменения генома

Сейчас кажется, что научные возможности CRISPR не знают границ. Используя компоненты иммунной системы древнейших бактерий, ученые разработали удивительный молекулярный инструмент, который может просканировать 3 млрд букв человеческого генома, найти там конкретную последовательность букв генетического текста, вырезать ее, а затем восстановить или заменить. Целью проекта «Геном человека» (Human Genome Project, HGP) была расшифровка генетического кода человека. Мы нашли более 20 000 генов, которые определяют работу разных частей человеческого организма. Мы описали мутации более чем в трети тех генов, которые вызывают бесчисленные генетические заболевания. За 13 лет мы потратили около $2 млрд, чтобы прочесть эту беспорядочную последовательность букв А (A), Ц (C), Т (T) и Г (G)[33]. Все эти усилия по-прежнему приносят плоды, способствуя развитию точных методов лечения рака и многих других заболеваний.

Однако сейчас, имея в руках CRISPR, ученые обладают мощным, простым и доступным инструментом, который позволяет исследователям хирургическим путем переписать генетический код в случае сбоя. Иными словами, выступить в роли Бога. Они могут разрабатывать и создавать последовательности ДНК больших и малых организмов, от вирусов и бактерий до растений (зерновые культуры, цветы, деревья), червей, рыб, грызунов, собак, обезьян и человека. До появления CRISPR существовали и другие технологии редактирования генома, и они применялись в клинике для лечения ВИЧ и редких генетических заболеваний. Да и сама методика CRISPR уже усовершенствована: появились более точные варианты ее выполнения, а именно редактирование нуклеотидных оснований и праймированное редактирование, что приближает нас к тому, чтобы найти тот самый святой Грааль – безопасное и точное управление последовательностью ДНК.

За последние несколько столетий в медицине произошел серьезный прорыв: повышение уровня санитарии и чистоты воды, использование анестезии, открытие вакцин и антибиотиков, разработка низкомолекулярных препаратов, биопрепаратов, создание метода экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) и развитие пренатальной диагностики. Новые методы и технологии поднимают на новый уровень фундаментальные науки. Появляются инструменты для управления работой нейронов, методы картирования архитектуры клеточного ядра и проведения жидкой биопсии фрагментов ДНК, циркулирующих в кровотоке. Но CRISPR кардинально изменил науку: распространяясь как лесной пожар, со всей простотой, гибкостью и доступностью эта технология захватила воображение ученых всего мира благодаря своей потрясающей демократичности. Открытие CRISPR не было результатом целенаправленных усилий по созданию метода. Напротив, это кульминация десятилетних вложений в фундаментальные биомедицинские исследования, поддержку десятков преданных своему делу ученых, работающих в непопулярных областях науки, проводящих исследования ради острых ощущений открытий, совершаемых ради лучшего понимания окружающего нас мира и природы. Как отметил лауреат Нобелевской премии Билл Келин в статье в The Washington Post, выступая в поддержку фундаментальных исследований рака, а не показных амбициозных проектов, «технология редактирования генов при помощи CRISPR, которая произведет революцию в медицине и сельском хозяйстве, берет свое начало из исследований бактерий и их устойчивости к вирусам»[34]. Трудно представить себе менее популярную область исследований. По крайней мере, так было до открытия CRISPR.

Что можно делать с помощью CRISPR? Лечить рак и тысячи генетических заболеваний. Это простые, дешевые, мобильные инструменты для обнаружения вспышек смертельных инфекционных заболеваний, включая вирус COVID-19. Создавать более полезные и питательные сорта сельскохозяйственных культур, чтобы накормить человечество. Создавать новые, устойчивые к болезням породы скота и выводить животных для трансплантации органов. Ввести понятие «обратимое вымирание» как способ воскресить вымершие виды, такие как шерстистый мамонт, и наряду с этим предоставить экологам новый инструмент для спасения исчезающих видов. Влиять на процесс эволюции для контроля над инфекционными заболеваниями и даже их устранения. А также, к счастью или к сожалению, изменять генофонд человека за счет редактирования ДНК эмбриона человека, как это показывают в научно-фантастических фильмах.