Трещина в мироздании. Редактирование генома. Невероятная технология, способная управлять эволюцией

Половые клетки – это любые клетки, чей геном может быть унаследован следующими поколениями, поэтому они составляют зародышевый путь организма – поток генетического материала, передаваемый от поколения к поколению. Самые известные и очевидные половые клетки в организме – яйцеклетки и сперматозоиды, но, помимо них, зародышевый путь включает в себя предшественников этих зрелых гамет, а также стволовые клетки, имеющиеся в эмбрионе начиная с самых ранних стадий развития.

Соматические клетки – это фактически все остальные клетки тела: сердце, мышцы, головной мозг, кожа, печень – любая клетка, чья ДНК не может быть передана потомкам.

Специалисты по генетике мышей (и животноводы в целом) ухватились за возможность менять геном половых клеток с помощью CRISPR. Редактирование генома клеток зародышевого пути – наиболее эффективный способ применения технологии. Обычно к тому времени, как мышь с болезнетворной генетической мутацией достигнет зрелости, исправлять ошибку уже слишком поздно: изначальная ошибка в одной оплодотворенной яйцеклетке скопировалась в миллиарды потомков этой клетки, и теперь устранить все до единого следы заболевания уже невозможно. (Представьте, что вы пытаетесь исправить ошибку в газетной заметке, когда газета уже напечатана и ее развезли по киоскам. А теперь сравните это с ситуацией, когда заметка с ошибкой все еще представляет собой лишь текстовый файл в компьютере редактора.) Сосредоточив усилия на клетках зародышевого пути, ученые могут отправить CRISPR в эмбрион на самой ранней стадии развития и устранить мутацию в единственной клетке, из которой этот зародыш состоит. На протяжении всего развития эмбриона до стадии взрослого организма “починенная” ДНК аккуратно копируется в каждую дочернюю клетку, включая половые клетки, которые в конечном счете передадут геном последующим поколениям.

Редактирование геномов клеток зародышевого пути оказалось полезным инструментом исследований на лабораторных мышах, однако его применение на человеке ставит серьезные вопросы безопасности и этики. Стоит ли нам манипулировать геномом нерожденных младенцев и подчищать генофонд Homo sapiens – причем таким образом, что эти изменения нельзя будет просто взять и отменить? Готовы ли мы как вид взять на себя управление собственной эволюцией и ответственность за нее, преднамеренно внося мутации в наш геном, – вместо того чтобы оставить это случайности? Ответы на эти чрезвычайно сложные вопросы имеют огромное значение, и я еще остановлюсь на них подробно в двух последних главах книги.

Различия между соматическими и половыми клетками

С этической точки зрения с редактированием соматических клеток для лечения генетических болезней все обстоит гораздо проще, чем с редактированием половых клеток, поскольку изменения в первых не могут передаться потомкам пациента. На практике, правда, все намного сложнее. Исправить патогенную мутацию в одной-единственной половой клетке намного проще, чем пытаться сделать то же самое примерно в пятидесяти триллионах соматических клеток, составляющих человеческое тело. Чтобы обойти это препятствие, ученым придется решить ворох новых проблем – но это нам придется сделать, если мы хотим помочь множеству мужчин, женщин и детей, страдающих генетическими заболеваниями. В таких случаях редактирование половых клеток никак не поможет облегчить страдания: уже слишком поздно. Редактирование генома соматических клеток – единственный способ.

Трудно себе представить, что редактирование генома может обратить вспять течение заболевания у любого человека, и уж тем более у взрослого, который существовал с этим заболеванием всю жизнь. Болезнь к моменту начала генной терапии может укорениться уже очень глубоко, и изменение ДНК пациента не обязательно избавит его от накопившихся в течение жизни последствий поломки генетического кода.

Разумеется, есть границы того, что мы можем делать с помощью CRISPR в этом ключе. Некоторые заболевания не имеют четко известных генетических причин, и при определенных недугах, таких как шизофрения или ожирение, генетике отводится сложносоставная роль: многие гены вовлечены в развитие патологии, но каждый привносит лишь небольшой вклад. Учитывая, как тяжело будет использовать CRISPR для безопасного и эффективного редактирования единственного гена в человеческом теле, вряд ли мы в обозримом будущем сможем одновременно редактировать несколько генов сразу.