Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • Vitacoin
  • БиоМолТекст17

Редактируя геном, надо ожидать непредвиденных последствий

Gene Editing Must Reckon With the Unforeseen
Jim Kozubek, Nautilus
Перевод – Дмитрий Райдер, XX2 век

Почти ровно год назад я принял участие в Международном Саммите по редактированию генома человека (Summit of Human Gene Editing) в Национальной академии наук (National Academy of Sciences) США. Он был организован Дженнифер Дудной (Jennifer Doudna), возможно, одной из изобретателей CRISPR/Cas9. Это новый биотехнологический инструмент – дешёвый, простой в использовании и надёжный, что позволяет тысячам учёных по всему миру изменять гены в растениях, модельных организмах и живых клетках человека.

Одним из самых главных пунктов повестки дня было обсуждение редактирования зародышевой линии, наследственного кода, содержащегося в сперме и яйцеклетке, передающегося будущим поколениям. Главный интерес представляет то, что CRISPR/Cas9 откроет новую почву для «рыночной евгеники» – редактирование генома будет сочетаться с методами экстракорпорального оплодотворения. Безусловно, существует мотивация для изучения этой перспективы: многие матери, когда им прогнозируют, что у их ребёнка будет, например, синдром Дауна, выбирают аборт. Если им прогнозируют, что у их ребёнка будет аутизм, или большая депрессия, и если у них будет возможность изменить генетические маркеры интеллекта или признаки риска психического заболевания, у них может возникнуть соблазн воспользоваться ею. Действительно, страховщики могут даже предоставить возможность оплаты за модификацию in vitro генов, связанных с аутизмом, или, например, генов, которые предполагают риск развития рака молочной железы.

CRISPR/Cas9 уже применяется для «моногенных» расстройств, таких как кистозный фиброз, серповидноклеточная анемия, X-SCID (X-сцепленный тяжёлый комбинированный иммунодефицит) и редких, трудно поддающихся лечению глазных заболеваний. Многие «заболевания, вызванные дефицитом фермента», такие как дефицит липопротеинлипазы, будут хорошими кандидатами, а исследователи рака используют CRISPR/Cas9, чтобы изменить нашу собственную иммунную систему, помогая бороться с раком. Но CRISPR/Cas9, вероятно, будет менее полезен во влиянии на такие переменчивые особенности, как расстройства аутического спектра, или на маркеры, которые предсказывают интеллект, тревогу и депрессии. Последние два могут даже не быть сами по себе заболеваниями, а просто способами существования в мире. Тем не менее, существует сильный массовый интерес к изучению этих маркеров, их эксплуатации и маркетингу, и, возможно, когда-нибудь, изменения их в лучшую сторону.

В 1979 году философ Мишель Фуко придумал выражение «биовласть». Он писал: «Представленного, на мой взгляд, достаточно важной группой феноменов, а именно совокупностью механизмов, посредством которых то, что определяет основные биологические признаки человеческого вида, может проникать внутрь политики, внутрь политической стратегии, внутрь генеральной стратегии власти. Я, иначе говоря, хотел бы выяснить, каким образом социум, в лице новых западных обществ, начиная с XVIII века опять стал принимать в расчёт данный фундаментальный биологический факт: человеческий род есть человеческий вид животного царства. В сущности, именно это я и назвал и по-прежнему называю словом „биовласть“».

Вы можете подумать, что появление CRISPR/Cas9 сделало и будет продолжать делать его (Фуко) концепцию более актуальной. Учёные уже создали «Cas9-мышь», что ещё больше упрощает процесс генной модификации: в клетках такой мыши содержится тот же, что в CRISPR/Cas9, белок – который делает разрезы в ДНК – таким образом, для модификации гена требуется только легко доставляемая молекула РНК. Это определяет предварительную работу для создания «Cas9-человека», в клетках которого стабильно экспрессируется белок Cas9, и которого можно было бы более легко модифицировать, возможно, даже с помощью простой инъекции. («Когда мы будем контролировать гены, как обещают сторонники такого контроля, мы будем хозяевами своей судьбы», – пишет историк науки Натаниэль Комфорт (Nathaniel Comfort) в статье «Гены переоценены» (Genes Are Overrated), опубликованной в The Atlantic в июне.)

Но биотехнологический контроль над жизнью не приходит без сопротивления. Законодатели, со своей стороны, через несколько недель после саммита добавили положение, препятствующее тому, чтобы Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США рассматривало любую генетическую модификацию эмбриона. Природа также создаёт устойчивость к биотехнологическому контролю. Методы лечения многофакторных или сложных заболеваний или признаков могут никогда не разработать. На самом деле, соблазнительно думать о психических расстройствах как о «в высшей степени разрешимых вопросах» генетики или данных, и удалить их из контекста социальных факторов стресса, таких как финансовые ситуации. Но это иллюзия. На саммите, Эрик Лэндер (Eric Lander), директор Института Броудов (Eli and Edythe L. Broad Institute of MIT and Harvard, Broad Institute), научно-исследовательского центра геномики в Кембридже (Cambridge Resource Centre for Comparative Genomics), в котором я когда-то работал, намекнул, почему.

Он пояснил, что исследователи, связанные с Институтом Броудов, определили вариант в гене иммунной системы под названием C4, который также связывается с «нейрональными синапсами, дендритами, аксонами и клеточными телами» и маркирует избыточные синаптические связи в головном мозге, чтобы их удалить. Варианты этого гена (который может слишком увеличить интенсивность удаления этих связей), по всей видимости, увеличивают риск развития шизофрении, но не намного – от 1 процента в общей популяции до всего лишь 1,25 процента. Более того, 10 процентов риска развития шизофрении связаны с тысячами других генетических вариантов по всему геному. Остальные 88,75 процентов риска развития шизофрении называются «тайной пропавшей наследуемости» – это может быть связано с эпигенетическими маркерами, взаимодействием нескольких генетических вариантов, которые мы ещё не понимаем, или тем, что происходит в личном опыте, связано с развитием или экологическими стресс-факторами. Так Лэндер, в своей речи, правильно предостерегает от какого-либо энтузиазма в отношении использования CRISPR/Cas9 для воздействия на такие сложные признаки, как шизофрения.

Но в течение нескольких месяцев его настроение явно изменилось. Вернувшись в Институт Броудов, которому филантроп Тед Стенли (Ted Stanley) однажды дал 650 миллионов долларов на исследование основы психоневрологических расстройств, команда Лэндера выпустила видеоролик «Открывая чёрный ящик шизофрении», в котором предполагается, что мы находимся на пути к расшифровке механизмов, лежащих в основе психических заболеваний. На самом деле, мы далеки от этого. Этой осенью, например, выяснилось, что дефекты в DIXDC1 – гене, непосредственно взаимодействующем с «геном-кандидатом» шизофрении DISC1, и играющем роль в регулировании синаптической плотности – связаны с биполярным расстройством, шизофренией или расстройствами аутического спектра. Есть ещё один похожий ген, SHANK3. Но ассоциации в обоих случаях очень слабые, увеличивающие риск этих заболеваний на долю процента.

Было бы неплохо, если бы существовал ген психического расстройства – тогда мы могли бы просто изменить или вырезать его с помощью инструмента, такого как CRISPR/Cas9. Однако многие из этих вариантов, отвечающих за различные формы психоза, могут быть плейотропными, что означает, что они оказывают разные, часто не связанные, эффекты в различных клетках и тканях. Также их положительные и отрицательные эффекты могут варьировать в зависимости от их генетического фона и других генетических вариантов, с которыми они наследуются. Сиддхартха Мукерджи (Siddhartha Mukherjee) в своей книге The Gene, признаётся, что возможно мы никогда не создадим каталог генетических вариантов шизофрении, которые позволили бы нам предсказывать, основываясь только на геноме человека, вероятность развития болезни.

Многие или большинство из этих генетических вариантов могут даже давать эволюционное преимущество. Мы не должны исключать вероятность того, что основополагающие черты («эндофенотипы»), вызывающие предрасположенность к таким заболеваниям как биполярное расстройство, депрессия, шизофрения или даже аутизм, могут (при правильной комбинации десятков или сотен других генетических вариантов) представлять собой эволюционные адаптивные преимущества, которые мы пока не можем обнаружить – аутизм и шизофрения остаются у нашего вида на высоком уровне зарегистрированных случаев. Вклад людей с аутизмом почти легендарен. Некоторые люди с депрессией, как Дэвид Фостер Уоллес (David Foster Wallace) и Эндрю Соломон (Andrew Solomon) оказываются фантастическими писателями. В 1995 году Арнольд Людвиг (Arnold Ludwig) сообщил о 77-процентном уровне психических расстройств у известных писателей. (Когнитивист Стивен Пинкер (Stiven Pinker) сомневается, что расстройства среди писателей и поэтов так уж часты. «Существует романтический культурный стереотип, за который сами авторы любят цепляться – писательство это болезненный процесс, требующий уединённой хижины, вы должны ненавидеть турне в поддержку книги, – сказал он мне. – Я сомневаюсь, что это верно для большинства авторов».)

Как отмечает Комфорт в The Atlantic, «великая догадка Дарвина заключается в том, хотя виды изменяются, они не прогрессируют к заданной цели: организмы адаптируются к местным условиям, пользуясь средствами, доступными в то время». Средства, доступные в наше время, радикальны: биотехнология хочет оптимизировать функции генов для достижения наибольших преимуществ – в здоровье, интеллекте, спортивных способностях и так далее, чтобы создать лучшее будущее.

Но вот что часто остаётся непризнанным, так то, что не существует совершенных генов. Скорее каждой версии гена сопутствуют побочные эффекты. Поэтому к генетической модификации нужно относиться с осторожностью: она может, в зависимости от нашей экологической ниши, вызывать новый недостаток или утрату силы, которые мы не можем предвидеть.

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
 15.02.2017


Читать статьи по темам:

генотерапия генная инженерия геном человека Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

50 оттенков биотехнологий

Стенограмма лекции популяризатора науки, кандидата биологических наук, старшего научного сотрудника Института проблем передачи информации РАН, члена Совета Фонда «Эволюция» Александра Панчина.

читать

Модифицированные эмбрионы – теперь и в Японии

Применять редактирование генома человеческих эмбрионов в клинических условиях по-прежнему запрещено, поскольку оно может иметь непредсказуемые последствия для ребенка и его будущего потомства.

читать

«Людей Икс» ждать пока рано

Эксперименты по редактированию геномов человеческих эмбрионов проводятся исключительно в научных целях. Цвет глаз, пол, IQ и т.д. в ближайшее время никто редактировать не собирается.

читать

Человек генномодифицированный

В тех странах, где эксперименты с предимплантационными человеческими эмбрионами не запрещены напрямую, наверняка вскоре появятся новые исследовательские проекты, стремящиеся заглянуть в святая святых.

читать

Отключение генов поможет решить проблему выкидышей

Модифицируя эмбрионы человека, исследователи хотят определить гены, активнее всего действующие в первые дни жизни плода, когда эмбрион формирует клетки – основу будущей плаценты.

читать