Наука

У нас есть универсальный и простой способ редактирования ДНК

admin
Всего просмотров: 142

Среднее время на прочтение: 17 минут, 16 секунд

Колючая трава и неряшливые сосны окружают старинные здания конференц-центра Асиломар, расположенного на стоакровом песчаном пляже в месте, где калифорнийский полуостров Монтерей врезается в Тихий Океан. Здешний пейзаж суров и способствует размышлениям о постоянно изменяющейся роли людей на планете. Поэтому неудивительно, что 140 ученых собрались здесь в 1975 году на первой конференции подобного рода.

Они были обеспокоены так называемой «рекомбинантной ДНК» — манипуляциями с исходным кодом жизни. Прошло всего 22 года с тех пор, как Джеймс Уотсон, Фрэнсис Крик и Розалинд Франклин описали, что такое ДНК — дезоксирибонуклеиновая кислота, четыре разные структуры, называемые основаниями, прикрепленные к костяку из сахара и фосфата, в последовательностях длиной в тысячи оснований. ДНК — то, из чего сделаны гены, а гены — основа наследственности.

Выдающиеся ученые-генетики, такие, как Дэвид Балтимор, в то время работавший в МIT, отправились в Асиломар, чтобы справиться с логичными последствиями способности расшифровывать и переставлять гены. Перемещать гены из одного организма в другой — поистине богоподобная сила. При мудром использовании она могла спасти миллионы жизней. Но ученые также знали, что их открытия могли выйти из-под контроля. Они хотели обдумать то, что должно было стать запретным.
К 1975 году другие области науки, например, физика, уже были подвержены обширным ограничениям. Почти никому не разрешали работать, например, над ядерными бомбами. Но с биологией все было иначе. Биологи еще позволяли витой дорожке науки вести их самой. Иногда контролирующие органы действовали постфактум — после Нюрнберга, Таскиги и экспериментов с радиацией на людях внешние органы говорили биологам, что им нельзя делать эти плохие вещи снова. Целью Асиломара, однако, было установить правила на будущее, что было весьма открытым и проницательным шагом.

Под конец встречи Балтимор и четыре других молекулярных биолога всю ночь писали резолюцию. Они изложили пути изоляции потенциально опасных экспериментов и решили, что клонирование и прочие опыты с опасными патогенами должны быть запрещены. Некоторых из присутствовавших волновала идея модификаций человеческой зародышевой линии — изменений, которые передавались бы из поколения в поколение — но большинство считали, что это настолько трудно совершить, что по сути нереально. Генная инженерия микробов и та была достаточно сложна. Правила, которым должна была следовать биология согласно надеждам ученых Асиломара, не заглядывали дальше идей и предложений, которыми уже занималось научное сообщество.

В начале этого года Балтимор вместе с другими семнадцатью учеными участвовал уже в другой конференции в Калифорнии, теперь в гостинице Карнерос в долине Напа. «У меня было дежавю», — признается Балтимор. Он снова обсуждал с одними из умнейших ученых мира возможные последствия генной инженерии.

Ставки, однако, изменились. У всех на конференции в Напа имелся доступ к технике изменения генов под названием Crispr-Cas9. Первый термин — аббреватура, означающая «Короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами», описание генетического основания метода. Cas9 — название белка, благодаря которому он действует. Если опустить технические детали, Crispr-Cas9 позволяет легко, дешево и быстро перемещать любые гены в любом живом организме, от бактерий до людей. По словам Балтимора, «это монументальные моменты в истории биомедицинских исследований. Они случаются не каждый день».

Используя эту разработанную три года назад технику, ученые уже смогли обратить мутации, вызывающие слепоту, остановить размножение раковых клеток и сделать клетки устойчивыми к вирусу, вызывающему СПИД. Агрономы сделали пшеницу неуязвимой для грибков-вредителей вроде мучнистой росы, так что появилась возможность прокормить девятимиллиардное население на планете, становящейся все теплее. Биоинженеры изменили с помощью Crispr ДНК дрожжевых грибков, чтобы они поглощали растительную материю и выделяли этанол, приблизив нас к концу зависимости от нефтехимических продуктов. Запустились стартапы, занимающиеся Crispr. Международные фармацевтические и сельскохозяйственные компании начали свои исследования и разработки по Crispr. Два сильнейших университета США ведут ожесточенную войну за основополагающий патент. В зависимости от того, какой вы человек, вы увидите в Crispr прекрасный мир будущего, Нобелевскую премию или кучу денег.

Это революционная техника, и как все революции, она опасна. Crispr идет далеко за рамки того, что обсуждалось на Асиломарской конференции. Она может наконец дать генетикам сотворить все, чего они так боялись — дети под заказ, инвазивные мутации, формы биологического оружия, действующие лишь на отдельные виды, и с десяток других апокалиптических историй из научной фантастики. Она приносит с собой совершенно новые правила практики исследований в науках, изучающих жизнь. Но никто не знает, что это за правила, и кто первым их нарушит.


В каком-то смысле люди занимались генной инженерией задолго до того, как узнали, что такое ген. Мы могли придавать живым организмам новые свойства — делать кукурузу слаще или морды бульдогов площе — путем селекции. Но это занимало много времени и не всегда срабатывало. К тридцатым годам XX века вносить поправки в природу можно было уже быстрее. Ученые бомбардировали семена и яйца насекомых рентгеновскими лучами, и в результате мутации рассыпались по геному, будто шрапнель. Если одно из сотен растений или насекомых вырастало с нужными чертами, исследователи давали ему плодиться, а остальные выбрасывали. Так появились красные грейпфруты и бо́льшая часть ячменя для современного пива.

Модификация генома стала менее хаотичной. В 2002 году молекулярные биологи научились удалять или заменять отдельные гены с помощью ферментов под названием «цинк-пальцевые нуклеазы». В технике следующего поколения применялись ферменты TALEN.

Но эти процедуры были дорогими и сложными. Они работали только на тех организмах, чьи молекулярные внутренности были уже подробно изучены — например, на мышах или дрозофилах. Генетики продолжали поиск чего-нибудь получше.

Так уж случилось, что нашли это те, кто совсем не занимался генной инженерией. Простые исследователи пытались найти источник жизни на Земле, изучая последовательности геномов древних бактерий и микробов, называемых Archaea (от греч. «древний»), потомков первых живых организмов на Земле. Глубоко в азотистых основаниях, во всех этих A, T, G и C, образующих последовательности ДНК, микробиологи заметили повторяющиеся сегменты, которые одинаково читались в ту и другую сторону — палиндромы. Исследователи не знали, что делали эти сегменты, но знали, что они были странными. Подобрав название так, чтобы лишь ученые оценили всю его прелесть, они окрестили эти группы палиндромных повторов Crispr.

Затем, в 2005 году, микробиолог по имени Родольф Баррангу, работавший на датскую пищевую компанию Danisco, заметил некоторые из этих палиндромных повторов в Streptococcus thermophilus, бактериях, которые компания использовала для приготовления йогурта и сыра. Баррангу с коллегами обнаружили, что неопознанные участки ДНК между палиндромами Crispr совпадали с последовательностями вирусов, заразивших их колонии S. thermophilus. Как большинство живых существ, бактерии атакуются вирусами — в данном случае их называют бактериофагами, или просто фагами. Команда Баррангу в дальнейшем показала, что эти сегменты играли важную роль в защите бактерий от фагов, будучи чем-то вроде иммунной памяти. Если фаг заражал микроб, Crispr которого обладал его «отпечатками пальцев», бактерия могла опознать фаг и отбиться от него. Баррангу и коллеги поняли, что они могли сэкономить некоторое количество денег для компании, отобрав S. Thermophilus с последовательностями Crispr, сопротивляющимися распространенным молочным вирусам.

Все больше ученых исследовали большее количество бактерий, и они находили Crispr снова и снова — у половины всех объектов. У большинства Archaea они тоже были. И самое странное: в некоторых последовательностях Crispr не было зашифровано строение белка, что типично для генов. Вместо этого они вели к РНК — одноцепочечному генетическому материалу (ДНК, разумеется, двухцепочечная).

Это указывало на новую гипотезу. Большинство современных животных и растений защищаются от вирусов структурами, сделанными из РНК. Поэтому некоторые ученые задались вопросом, не являются ли Crispr эдакой древней иммунной системой. Среди людей, работавших над этой идеей, была Джилл Бэнфилд, геомикробиолог в университете Беркли, обнаружившая последовательности Crispr в микробах, которые она собрала в кислотной воде температурой в 43 градуса из нерабочей шахты Железная гора в округе Шаста, штат Калифорния. Но чтобы убедиться в собственной правоте, она нуждалась в мнении со стороны.

К счастью, один из известнейших в стране экспертов по РНК, биохимик Дженнифер Даудна, работала на другом конце университетского кампуса в офисе с видом на бухту Сан-Франциско. Она и не мечтала о таком, когда была простой девочкой с Большого острова Гавайского архипелага. Ей просто нравились математика и химия, и это увлечение привело ее в Гарвард, а затем к научной работе в университете Колорадо. Там она сделала свои первые важные находки, открыв трехмерную структуру сложных молекул РНК, способных, подобно ферментам, служить катализатором химических реакций.

Обнаруженные бактерии заинтересовали Даудну, но когда она разобрала Crispr, то не увидела там ничего, что указывало бы на связи между бактериальной иммунной системой и той, что используется растениями и животными. Тем не менее, она решила, что эту систему можно адаптировать к диагностическим тестам.

Бэнфилд была не единственной, кто попросил Даудну о помощи с проектом Crispr. В 2011 году Даудна была на встрече Американского микробиологического общества в Сан-Хуане, Пуэрто-Рико, когда энергичная темноволосая ученая-француженка спросила, не могла ли она выйти из конференц-зала поговорить. Это была Эммануэль Шарпантье, микробиолог из шведского университета Умео.

Во время прогулки по аллеям старого Сан-Хуана Шарпантье объяснила, что один из связанных с Crispr белков, Csn1, показался ей необычным. Казалось, что он ищет особые последовательности ДНК в вирусах и разрезает их, как микроскопический швейцарский нож. Шарпантье попросила Даудну помочь ей разобраться, как он работает. «Она так это сказала, что у меня буквально — будто сейчас чувствую — мурашки по спине пробежали. Когда она произнесла „загадочный Csn1“, у меня сразу же возникло чувство, что там будет нечто стоящее», — вспоминает Даудна

Вернувшись в Швецию, Шарпантье поместила колонию Streptococcus pyogenes в хранилище биологически опасных веществ. Мало кто хочет оказаться поблизости S. pyogenes. Эта бактерия может вызвать стрептококковое воспаление горла и некротический фасциит — пожирающее плоть заболевание. Но именно с ней работала Шарпантье, и именно в S. pyogenes она нашла этот загадочный и могучий белок, переименованный в Cas9. Шарпантье собрала свою колонию, очистила ее ДНК и отправила почтой образец Даудне.

Работая вместе, команды Шарпантье и Даудны обнаружили, что Crispr образовывали две короткие цепочки ДНК и что к ним крепился Cas9. Последовательность цепочек РНК соответствовала участкам вирусной ДНК и могла наводиться на эти сегменты, как генетический GPS. А когда комплекс Crispr-Cas9 достигает цели, Cas9 совершает нечто из разряда магии — меняет форму, захватывая ДНК, и разрезает его точным молекулярным скальпелем.

Вот что важно: когда они разобрали этот механизм, научный сотрудник из команды Даудны, Мартин Жинек, совместил две цепочки РНК в один фрагмент — «направляющую РНК» — которую Жинек мог программировать. Он мог сделать направляющую РНК из любых генетических букв — не только из вирусов, но, насколько они могли понять, из всего. В пробирке комбинация направляющей РНК и белка Cas9 оказалась программируемой машиной для разрезания ДНК. По сравнению с TALEN и цинк-пальцевыми нуклеазами это было как поменять ржавые ножницы на компьютеризированный лазерный резак. «Я помню, как в Беркли натыкалась на некоторых коллег и говорила им, что у нас эти фантастические результаты, и что это будет прорыв в инженерии генома. Но, по-моему, они не совсем понимали, о чем я. Они как будто просто поддакивали и говорили «о, ну да, здорово», — вспоминает Даудна

Двадцать восьмого июня 2012 года команда Даудны опубликовала результаты в журнале Science. В работе и сделанной ранее соответствующей заявке на патент они предположили, что их технология могла стать инструментом для изменения генома. Она была элегантной и дешевой. Ей мог пользоваться каждый аспирант.

Открытие заметили. За десять лет до 2012 года Crispr упоминался в 200 работах. К 2014 году это число более чем утроилось. Даудне и Шарпантье недавно присудили премию Breakthrough 2015 года размером в 3 миллиона долларов каждой. Журнал Time включил их в список ста самых влиятельных людей мира. Больше из вежливости ей никто не поддакивал.


По средам большую часть вечера Фэн Чжан, молекулярный биолог из института Броуда в составе MIT и Гарварда, изучает журнал Science, когда в сети публикуют свежие выпуски. В 2012 году он тоже работал над Crispr-Cas9. Так что когда он прочитал материал Даудны и Шарпентьера, то вполне мог решить, что его обставили. Но это было не так.

«Меня это не взволновало. Мы добивались изменения генома, а в этой работе речь шла о другом», — рассказывает Чжан

Команда Даудны выделила отрезок ДНК в пробирке, но для Чжана всё, что не затрагивало человеческие клетки, было тратой времени.

Подобная серьёзность свойственна Чжану. В одиннадцать он переехал из Китая в Де-Мойн, Айова, вместе со своими родителями, каждый из которых был инженером — один в области компьютеров, другой в области энергетики. В шестнадцать он устроился в интернатуру института генной терапии при госпитале Айова-Методист. К окончанию школы Чжан выиграл несколько научных конкурсов, включая третье место на Intel Science Talent Search.

Когда Даудна рассказывает о своей карьере, она уделяет внимание учителям; Чжан перечисляет свои личные достижения, начиная с тех самых наград времен окончания школы. Даудна кажется понимающей и предпочитает не вмешиваться в чужую работу. Чжан… настойчив. Мы запланировали видеочат на 21:15, и он предупредил, что пару часов мы будем обсуждать данные.

«Сначала послеобеденный сон», — заявил он

Чжан получил должность в Броуде к 2011 году, когда ему исполнилось 29 лет. Вскоре после начала работы он услышал, как на научной консультации кто-то обсуждал Crispr.

«Мне было скучно. Так что я нашел Crispr в Гугле, пока оратор распинался», — рассказывает Чжан

После этого он поехал в Майами на конференцию по эпигенетике, но большую её часть провел в своем номере, читая материалы о Crispr и Cas9, посвященные человеческому геному.

«Это были крайне занимательные выходные», — ухмыляется он

Незадолго до публикации команды Даудны в Science Чжан запросил правительственный грант на изучение Crispr-Cas9 как инструмента для изменения генома. Публикация Даудны заставила его ускориться в разы. Чжан знал, что это вдохновит остальных протестировать Crispr на геномах, и хотел оказаться первым.

Даже Даудна, при всем её хладнокровии, доложила о своем открытии незамедлительно, хотя она не продемонстрировала работу системы с человеческими клетками.

«Честно говоря, когда у тебя есть результат — это потрясающе. И им хочется сразу же поделиться», — признается Дженнифер

В январе 2013 года команда Чжана опубликовала в Science материал, показывавший, как Crispr-Cas9 меняет гены в клетках мышей и людей. В том же выпуске исследователь из Гарварда Джордж Черч тоже изменил человеческие клетки с помощью Crispr. В этом месяце команда Даудны также доложила о своем успехе в изменении человеческих клеток, хотя Чжан уверен, что его методы редактирования ДНК намного эффективнее.

Это важно потому, что Чжан просил у Института Броуда и MIT, где он работает по совместительству, обратиться за патентом от его имени. Даудна публично обратилась за ним семь месяцев назад, но заполнявший документы за Чжана чиновник поставил крестик в графе «срочно» и заплатил взнос, обычно составляющий от двух до четырех тысяч долларов. Между патентными адвокатами Броуда и агентами Ведомства по патентам и товарным знакам США завязалась переписка, причем первые уверяли, что их претензии на патент имеют под собой основания.

Чуть меньше чем через год после того, как вышли материалы о человеческих клетках, по пути на работу Даудна получила письмо, где говорилось, что Чжан, Институт Броуда и MIT действительно получили грант на использование Crispr-Cas9 для редактирования геномов.

«Я очень удивилась. Потому что мы оформили все бумаги на несколько месяцев раньше них», — рассказывает она

Победа Броуда вылилась в бардак. Калифорнийский Университет возместил Даудне её заявку и в прошлом апреле отправил в патентное бюро 114-страничное заявление на коллизионную процедуру, призванную установить, кому принадлежит Crispr. В Европе сразу несколько сторон оспаривают патент Чжана на основании того, что он слишком поздно его подал. Чжан же использует заявление на грант как доказательство того, что самостоятельно дошел до этой идеи. Он говорит, что мог бы достичь результатов Даудны ещё в 2012 году, но хотел сначала доказать, что Crispr работал на человеческих клетках. Ведомство вынесет свой вердикт по этому делу к концу года.

Ставки высоки. Любая компания, которая хочет работать не только с микробами, должна будет залицензировать патент; выплаты по нему могут достичь миллиардов долларов, а получившиеся в итоге продукты могут стоить на несколько миллиардов больше. Вот пример: в 1982 году ученые Колумбийского университета запатентовали метод внедрения чужеродного ДНК в клетки, что было названо котрансформацией. К 2000 году, когда сроки патентов истекли, доход от них составил 790 миллионов долларов.

Доказательством важности Crispr служит то, что, несмотря на неразбериху с патентами, появляется всё больше компаний, основанных на его использовании. В 2001 году Даудна и её студент основали компанию Caribou ради первых испытуемых Crispr; Калифорнийский университет предложил Caribou эксклюзивную лицензию на патент, который намеревалась получит Даудна. Caribou использует Crispr для создания промышленных и исследовательских материалов, а также потенциальные ферменты с помощью детергентов и лабораторных реагентов. Чтобы сосредоточиться на болезнях, — в которых заключается финансовое будущее Crispr-Cas9 — Caribou основало ещё одну биоинженерную компанию под названием Intellia Theraupetics, и выдало ей лицензию на использование Crispr. Фармацевтический гигант Novatris вложился в оба предприятия. В Швейцарии Шарпентье выступила соосновательницей Crispr Theurapics. А в Кембридже, Массачусетс, Чжан, Джордж Чёрч и ещё несколько человек основали Editas Medicine, полагаясь на патент, который Чжан все-таки сумел получить.

На данный момент венчурные капиталисты вложили в эти четыре компании 158 миллионов долларов.

Обычно у любого гена есть 50-процентный шанс на то, что он будет унаследован. Потомок получит его копию либо от матери, либо от отца. Но в 1957 году биологи обнаружили исключения из этого правила — они открыли гены, которые буквально манипулировали делением клеток и помещали себя в большее количество потомков, чем те гены, которые полагались на удачу.

Десять лет назад эволюционный генетик Остин Бёрт предложил хитрый метод использования этих «эгоистичных генов». Он предложил ограничиваться отдельным геном, который нужно было распространить на всю популяцию. Сработай это, его можно было бы передать каждому индивиду в заданных пределах. Необходимый ген в этом случае с общественного транспорта пересаживается на кортеж лимузинов, мчащийся сквозь популяцию с вопиющим пренебрежением ПДД. Бёрт предложил использовать это «генное редактирование» на малярийных москитах, которые ежегодно убивают около миллиона людей. Это хорошая идея. Собственно, ученые уже давно пытаются изменить геном москитов для того, чтобы сделать их иммунными к малярийным плазмодиям и менее плодовитыми, что уменьшит их популяцию. Но это дорогого стоит, и, если ученые не закончат работу над мутантами, обычные москиты вскоре вернут себе господство в экосистеме.

Но с генным редактированием у обычных москитов не будет и шанса. Проблема в том, что применить его к москитам было невозможно — во всяком случае, до появления Crispr-Cas9.

Сегодня за четырьмя закрытыми и запечатанными дверями Гарвардской школы общественного здравоохранения особые личинки москитов, принадлежащие к виду Anopheles gambiae, извиваются на дне неглубоких резервуаров с водой. Впрочем, это не обычные Anopheles. В лаборатории используют Crispr, чтобы ввести устойчивость к малярии в их геном. Пока что это не сработало, но уж если сработает… пожалуй лучше рассмотреть это с точки зрения москитов. Проект не меняет одну особь. Проект меняет весь вид.

Кевин Эсвельт, эволюционный инженер, который запустил проект, понимает всю важность этой задачи. Рутинная процедура может истребить весь вид. Ученым придется годами изучать москитов, чтобы убедиться в том, что они не передадут «отредактированные гены» схожим видам. А ещё они хотят знать, что случится с летучими мышами и другими хищниками, которые питаются насекомыми, если москиты вымрут.

«Работая над генным ускорением, я рискую открыть ящик Пандоры. И поэтому я пытаюсь следить за тем, чтобы ученые принимали все меры предосторожности и выглядели достойными общественного доверия — может, мы его и не достойны, но я из кожи вылезу, чтобы доказать всем обратное», — поясняет Эсвельт

Эсфельт обговорил всё это со своим консультантом — Чёрчем, который также работал с Чжаном. Вместе они решили опубликовать свою концепцию генного ускорения ещё до того, как она принесла ощутимые плоды. Они хотели распланировать меры предосторожности, которые не ограничиваются пятью запечатанными дверями. Как говорится в их работе, генное редактирование должно использоваться в тех случаях, когда подопытный вид не эндемичен и его представители вряд ли пустят корни. Также они предложили деактивировать ускорение после спаривания подопытного с неодомашненным сородичем — тогда его генетический срок действия подошел бы к концу. Эсвельт оформил патент на генное редактирование Crispr; по его словам, отчасти это было сделано ради того, чтобы оградить от него те компании, которые могут и не соблюсти всех мер предосторожности.

Не прошло и года, как биологи из Университета Сан-Диего, не зная о разработках Эсвельта, использовали Crispr для внедрения генного редактирования в дрозофил — они назвали это «мутагенными цепными реакциями». Они тоже вели свои исследования за пятью дверями, но не соблюдали другие меры предосторожности. Черч утверждает, что в Сан-Диего «зашли слишком далеко» — таких слов не ожидаешь услышать от человека, который якобы планирует использовать Crispr для воскрешения шерстистого мамонта, извлекая гены из замерзших туш и вводя их в слоновьи эмбрионы. (По словам Черча, работать с одним мамонтом не так опасно, как с целой популяцией быстро размножающихся насекомых. «Я боюсь всего. И призываю людей представлять себе непредвиденные обстоятельства их работы так же ясно, как и ожидаемый результат»— заявляет он)

Итан Бьер, работавший в полевой лаборатории Сан-Диего, согласен с тем, что генетическое редактирование довольно рискованно. Но он подчеркивает, что у москитов Эсвельта нет генетического барьера, на котором настаивает сам Эсвельт. (Справедливости ради, с барьером генетическое редактирование было бы бессмысленным) А экологический барьер он считает чепухой.

«В Бостоне жаркое и влажное лето, так что тропические москиты могут выжить, хоть это и не их родная среда. Если беременная самка вырвется на свободу, она и её потомство смогут размножиться в грязи, долететь до кораблей в Бостонской гавани и поплыть в Бразилию», — утверждает Бьер

Проблемы не ограничиваются москитами. Одно из достоинств Crispr в том, что он работает с любым живым организмом. Из-за такого потенциала Даудна считает, что открыла ящик Пандоры. Можно ли использовать Crispr, дабы вылечить, например, болезнь Хантингтона — изнуряющее неврологическое расстройство — ещё в утробе, когда эмбрион является лишь комком клеток? Наверное. Но этим же методом можно изменять менее важные с медицинской точки зрения гены — к примеру, вызывающие морщины на коже. «У нас не было времени обсудить в рамках сообщества безопасность и этику», — признается Даудна. — «Как и то, будет ли от этого какая-то клиническая польза по сравнению с другими способами лечения генетических заболеваний».

Поэтому она созвала собрание в Напа. Все проблемы рекомбинированного ДНК, которые пытались разрешить на собрании в Асиломаре, никуда не делись — и сейчас они ещё более серьёзны. А если ученые не поймут, как их решать, этим может заняться кто-то другой. Мало кто хочет, чтобы Конгресс принимал законы о науке, и Балтимор не является исключением. «Законодательные акты не прощают ошибок. Если он прошел, отменить его очень сложно», — уверен он

Иными словами, если биологи не начнут думать об этике, спонсирующие их работу налогоплательщики подумают об этом за них.

Всё это имеет значение, только если касается всех ученых. Через месяц после конференции в Напа ученые университета Сунь Ятсена, Гуанчжоу, объявили, что они использовали Crispr на человеческих эмбрионах. Их главной целью было исправление мутаций в гене, который вызывает бета-талассемию — расстройство, влияющее на способность организма производить здоровые эритроциты.

Их работа не увенчалась успехом — как оказалось, Crispr справлялся с генами в эмбрионах хуже, чем с генами в изолированных клетках. Китайцы попытались загладить этические осложнения своей работы, заявив, что они использовали нежизнеспособные эмбрионы, на которых это вообще не могло сработать. Но их работа привлекла внимание. Через месяц Академия наук США объявила о создании ряда рекомендаций для ученых, законодателей и надзорных органов на тему, когда может быть позволена эмбрионная инженерия и может ли вообще. Следующий доклад Академии будет посвящен генному редактированию. Хотя эти рекомендации не являются законом, финансирование государства частично влияет на то, что именно будет исследоваться, а инвесторы по всему миру части придерживаются рекомендаций Академии.

Правда в том, что большинство ученых не хочет делать ничего спорного с Crispr. К примеру, когда-то нельзя было понять, почему у пауков есть тот же ген, который отвечает за строение вен в крыльях мух. Можно было выяснить, что «крылатый ген» являлся частью генома, но вы бы узнали лишь то, что он не отвечает за крылья. Теперь, меньше чем за сто долларов, любой арахнолог может выделить этот ген из паучьего эмбриона и посмотреть, что будет, когда паук созреет. Если результат очевиден — к примеру, клыки не сформировались — вы узнаете, что у «крылатого гена» была своя задача до того, как насекомые в ходе эволюции отклонились от своего общего с пауками предка. Выбери существо, выбери ген, и можно поспорить, что где-то кто-то за это возьмется.

В лабораториях академий и фармацевтических компаний уже начали создавать основанные на Crispr инструменты, к примеру, раковых мышей — они идеальные для тестирования новых видов химиотерапии. Работавшая с Чжаном команда MIT, например, использовала Crispr-Cas9, чтобы за пару недель создать мышей, которые гарантированно умрут от рака печени. Раньше не это уходило больше года. Другие команды тестируют лекарства на клетках с отклонениями в один ген, чтобы понять, почему лекарства работают в одних случаях и не действуют в других. Команда Чжана использовала её, чтобы понять, какие генетические вариации делают людей иммунными к лекарству от меналомы под названием Вемурафениб. Идентифицированные им гены могут дать фармацевтам пищу для исследований.

Но золотой жилой является терапия на людях. К примеру, ученые работают с геномами так называемых особых носителей, которые могут быть ВИЧ-позитивны, но никогда не болеют СПИД-ом. С помощью Crispr ученые могут выделить ген под названием CCR5, выделяющий протеин, который помогает ВИЧ заражать клетки. Это бы превратило испытуемого в особого носителя. Ещё можно использовать Crispr для прямого удара по иммунодефициту; это больше всего походит на лекарство. А ещё — претворение этой идеи в жизнь займет десятки лет — можно выяснить, какие гены делают людей уязвимыми к ВИЧ, убедиться, что они не служат более важным целям, и «поправить» их на эмбриональной стадии. Это сделает человека иммунным к вирусу с рождения.


Но прямое вмешательство в развитие эмбриона поднимает множество вопросов как в плане этики, так и в плане законодательства. Это идет вразрез с политикой Министерства здравоохранения США и как минимум по духу противоречит декларации ООН о геноме человека и правах человека. (Конечно, когда правительство США заявило, что не будет спонсировать исследования стволовых клеток эмбрионов, частные компании потратили миллионы долларов на то, чтобы сделать это самостоятельно). Генномодифицированные люди — это немного перебор, но никто больше не думает, что они могут существовать лишь в научной фантастике.

Даже если ученые никогда не попытаются модифицировать ребенка, опасения, мучавшие гостей Асиломара сорок лет назад, сейчас кажутся ещё более пророческими. Мир изменился.

«Изменение генома началось с пары больших лабораторий, кучи усилий и одной-двух успешных попыток на тысячу неудачных», — утверждает Хэнк Грили, биоэтик из Стэнфорда. — «Теперь этим может заняться любой, у кого есть соответствующее образование и оборудование на пару тысяч долларов. То, что раньше было непрактичным, сегодня является обыденностью. Это важно».

В 1975 никто не задавался вопросом, стоит ли размещать генетически модифицированные овощи на прилавке. Никто не мог проанализировать гены нерожденного ребенка и уж тем более перебрать их все. Сегодня толпы инвесторов стремятся вывести ГМО-пищу на рынок. Идея Crispr плавно проникает в современную культуру.

Как ни странно, больше всего это пугает ученых, а не обывателей. Когда я спросила Чёрча о самом ужасном применении Crispr, он прошептал что-то об оружии и затих. Он надеется унести детали этого, какими бы они ни были, с собой в могилу. Но над Crispr работают тысячи других ученых, и не все из них будут столь же осторожны. «Науку нельзя остановить от развития. Она такая, какая есть», — утверждает Джинек. И он прав. Наука дает людям власть. А власть непредсказуема.

Автор: Эми Максмен.
Оригинал: Wired

Перевели: Георгий Лешкашели и Кирилл Козловский.
Редактировали: Артём Слободчиков и Евгений Урываев.