Танец жизни. Новая наука о том, как клетка становится человеком

Дженнифер Дудна из Калифорнийского университета в Беркли и Эммануэль Шарпантье из Университета Умео в Швеции умудрились трансформировать бактериальную систему CRISPR-Cas9 в простой программируемый инструмент для редактирования генома. Это было выдающееся открытие.

Здесь тоже не обошлось без опасений. Одно из них касается «эффектов мимо цели», когда ДНК разрезается в ненужном месте [53]. Чтобы не допустить подобное и улучшить попадание в цель, были разработаны новые варианты Cas9 [54]. Однако и в нужном месте редактирование может быть неточным. И даже попав в цель и аккуратно отредактировав, можно спровоцировать у некоторых людей иммунный ответ [55].

В США национальные академии наук, инженерии и медицины призывают к осторожности, но подчеркивают, что «предостережение не означает запрещение» [56]. В случае зародышевых линий они рекомендуют редактировать только те гены, которые приводят к тяжелым заболеваниям, и только при отсутствии других подходящих методов лечения.

В ноябре 2018 года Хэ Цзянькуй из Южного университета науки и техники в Шэньчжэне, Китай, нагнал на всех ужас, когда выяснилось, что он предположительно создал первых генномодифицированных детей. Он описал, как с помощью CRISPR/Cas9-технологии изменил гены, кодирующие рецептор, необходимый для проникновения ВИЧ (вирус, который вызывает СПИД) в белые кровяные клетки. Однако этот случай является примером плохой науки и плохой этики, поскольку существуют противоречивые предположения о вероятных молекулярных процессах и последствиях геномного редактирования [57]. Бен Хёрблут отмечает, что данная ситуация «создает возможность и насущную потребность внесения изменений в глобальное управление наукой» [58].

Что касается моей области, геномное редактирование способно улучшить наши представления о работе генов. С его помощью мы изучаем влияние генов на развитие мышиных эмбрионов. Этот метод используется и для человеческих эмбрионов, и первая лицензия на проведение таких экспериментов выдана Управлением по оплодотворению и эмбриологии человека моей коллеге Кэти Ниакан из Института Фрэнсиса Крика в Лондоне.

Чтобы проверить принцип действия, Кэти устранила с помощью геномного редактирования экспрессию гена ОСТ4, о котором мы говорили ранее и который важен для развития плюрипотентности клеток. В результате выяснилось, что ОСТ4 нужен человеческому эмбриону для того, чтобы правильно сформировать бластоцисту, а мышиному — для создания эпибластной линии плюрипотентных клеток в бластоцисте. Это подчеркивает ценность мышиных эмбрионов как модельных систем и одновременно демонстрирует, почему для понимания развития человека надо исследовать именно человеческие эмбрионы.

Это исследование, опубликованное в Nature, является важной вехой; впервые геномное редактирование было использовано для изучения функции генов человеческих эмбрионов [59]. Разобравшись в том, какие гены критически важны для успешного эмбрионального развития, мы сможем установить причины выкидышей. Кроме эмбрионального развития человека, ген ОСТ4 важен для изучения биологии стволовых клеток, поскольку участвует в самообновлении недифференцированных ЭС-клеток.

Вторая половина инноваций

Сегодня мы можем делать в лаборатории невероятные вещи: микрохирургию эмбрионов, проверку наличия болезнетворных генов, замену митохондрий и даже можем попытаться превратить клетки кожи в сперматозоиды и яйцеклетки или в эмбрион. Как я рассказывала в предыдущей главе, мы даже можем создать искусственные эмбрионоподобные структуры из стволовых клеток, чтобы разобраться в том, как эмбрион строит самого себя.

Но важно понимать, что у науки есть пределы. Хотя в последние десятилетия был достигнут значительный успех в снижении материнской смертности, ежегодно сотни женщин умирают от осложнений беременности или родов, таких как кровотечение и инфекция [60]. В основном это происходит в развивающихся странах, где осложнения беременности и родов остаются ведущей причиной смертности девушек подросткового возраста. Большинство таких смертей можно было предотвратить, но науке не справиться с подобной проблемой в одиночку. Требуются деньги и участие политиков.

Однако и в более богатых странах то, что на сегодняшний день может предложить женщинам репродуктология, вызывает, мягко говоря, разочарование. Даже сорок лет спустя ЭКО остается удивительно неэффективной процедурой. Для рождения Луизы Эдвардсу и Стептоу понадобилось десять лет и четыреста шестьдесят семь попыток ЭКО у двухсот пятидесяти пациентов, и сегодня средний уровень успешности этой процедуры у женщин до тридцати пяти лет по-прежнему лишь 29% на каждый цикл [61]. И несмотря на шумиху вокруг скрининга ЭКО-эмбрионов для создания «дизайнерских детей», у этой процедуры есть множество серьезных ограничений, упомянутых ранее, которые замалчиваются и сильно ограничивают ее успех.