Взломать Дарвина: генная инженерия и будущее человечества - Джейми Метцль

нем присутствовало повышенное содержание антиоксиданта ликопена. С технологией CRISPR мы получили восковидную кукурузу, содержащую больше кукурузного крахмала, пшеницу с повышенным содержанием клетчатки и низким содержанием глютена, помидоры, способные лучше расти в теплом климате, и рыжик с усиленными жирными кислотами омега-3. Мы, люди, уже заносим отредактированные через CRISPR гены в свой организм, употребляя эти овощи, фрукты или йогурты.

Генно-модифицированные культуры – это не только нетемнеющие грибы или картофель. Технология помогает сэкономить миллиарды долларов на возделывании сельскохозяйственных культур и спасти жизни миллионов людей из самой бедной прослойки населения[135]. Это особенно актуально для Африки и Южной Азии, где огромный процент населения составляют фермеры, занимающиеся натуральным хозяйством, средние температуры растут, а население увеличивается. По словам Билла Гейтса, филантропа и основателя Microsoft, использование генной инженерии для создания новых, более устойчивых и быстрорастущих сортов риса и других культур, которые не нуждаются в частом поливе, «может стать спасением в мировом масштабе»[136].

Кроме того, генную инженерию агрессивно используют на животных. Помимо создания генно-модифицированных лабораторных крыс и мышей для биологических исследований, с помощью CRISPR изменяют гены и экспрессию генов у множества других животных. Например, Фонд Билла и Мелинды Гейтс поддерживает деятельность Глобального альянса по ветеринарным препаратам для скота (бывший Глобальный альянс по вакцинам для скота), направленную на создание генно-модифицированных «суперкоров», которые могут выдерживать очень высокие температуры и производить гораздо больше молока, чем обычные сородичи[137]. Один ученый, дочь которого страдала пищевой аллергией на яйца, воспользовался CRISPR-Cas9 для создания гипоаллергенных куриных яиц. Исследователи используют CRISPR для генной инженерии вирусоустойчивых и быстрорастущих свиней, а также паразитоустойчивого безрогого скота, что помогает фермерам, занимающимся товарно-пастбищным хозяйством, экономить сотни миллионов долларов в год.

Если говорить о менее прагматичных достижениях, стоит упомянуть китайскую компанию BGI-Shenzhen. Она создала микропигов, которых можно держать в качестве домашних питомцев или использовать в лабораторных исследованиях. Максимальный вес этих животных достигает 15 кг, что в 16 раз меньше среднего веса взрослой свиньи[138]. Кроме того, Джордж Черч из Гарварда изучает возможность использования CRISPR в сочетании с промышленными мультиплексными автоматизированными комплексами геномного моделирования, чтобы возродить вымершего шерстистого мамонта путем одновременного изменения нескольких генов эмбрионов азиатских слонов[139].

Если не брать в расчет шерстистых мамонтов, можно сказать, что генно-модифицированные растения и животные в наших домах и источниках пищи создают более высокий уровень принятия самой концепции редактирования геномов. Невероятные возможности лечить болезни с помощью инструментов для редактирования генов способны значительно повысить уровень общественного принятия этого вида технологий.

Эта книга посвящена наследуемым генным модификациям, которые в дальнейшем изменят весь наш вид. Однако путь к новому будущему лежит через применение ненаследуемой генной терапии для лечения заболеваний и оптимизации системы здравоохранения. Конечная цель генетической революции заключается в преобразовании самого процесса эволюции, поэтому медицину можно представить в виде важной промежуточной станции, лежащей на нашем пути из точки, где мы находимся сейчас, до неизбежной финальной остановки.

* * *

Когда в 1980-х годах появилась возможность изменять гены живого человека, чтобы лечить болезни, ее сочти перспективной, но рисковой затеей. В течение последующих лет генные манипуляции для лечения или предотвращения заболеваний становились все более реальными. Вместо традиционных хирургических и медикаментозных методов предлагалось использовать генную терапию, чтобы выключать или приглушать аномальные гены, замещать их здоровыми копиями того же гена и/или добавлять новый ген, тем самым повышая резистентность организма к определенному заболеванию. Несмотря на удивительные возможности этих технологий, путь к развитию генной инженерии был весьма тернист.[140]

К 1999 году врачи из Пенсильванского университета были уверены: наука о генной терапии продвинулась вперед настолько, что ее можно использовать для лечения. У 18-летнего Джесси Джелсинджера был дефицит орнитин-транскарбамилазы (ОТК), редкое генетическое заболевание, которое повышает уровень аммиака в крови, часто приводя к повреждению мозга и преждевременной смерти. Через четыре дня после введения корректирующего ОТС-гена, для транспортировки которого использовался модифицированный вирус простуды, Джелсинджер умер.

Смерть Джесси Джелсинджера была не только личной и семейной трагедией. Этот случай оказал резкий тормозящий эффект на применение генной терапии для лечения болезней в США, которые на тот момент являлись главной площадкой для развития биоинженерии в мире. Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) запретило Пенсильванскому университету продолжать испытания генной терапии на людях и начало расследовать 69 продолжающихся испытаний в Соединенных Штатах, а также потребовало более высокого уровня безопасности пациентов при проведении исследований[141].

Однако с замедлением развития генной терапии исследователи переключились на разработку улучшенных и более безопасных протоколов генного переноса[142]. По мере дальнейшего совершенствования методов редактирования генома улучшались и перспективы генной терапии. К 2009 году журнал Science назвал «возвращение генотерапии» прорывом года[143], а последующая разработка таких усовершенствованных инструментов редактирования генов, как CRISPR, сделала будущее генной терапии еще более ярким[144].

Несмотря на то что в настоящее время активно изучаются разные протоколы генной терапии, одним из самых интересных и широко освещаемых в средствах массовой информации является генетическое повышение возможностей Т-клеток человека – лейкоцитов, играющих важную роль в естественном иммунном ответе организма. В CAR-T-терапии (терапия Т-клетками с химерными антигенными рецепторами) из организма человека с определенными формами рака извлекают клетки крови. Затем их модифицируют таким образом, чтобы увеличить способность Т-клеток к экспрессии рецептора химерного антигена (CAR), после чего повторно вводят в организм онкобольного.

В ходе первых трех месяцев клинических испытаний этого подхода фармацевтической компанией Novartis в 2017 году у 83 % пациентов отмечался высокий уровень ремиссии. В настоящее время в десятки фармкомпаний (включая Novartis, Gilead, Juno Therapeutics, Celgene и Servier), работающих над генной терапией различных форм рака, поступают миллиардные инвестиции, а во всем мире проводятся сотни клинических испытаний. CAR-T-терапии все еще предстоит решить ряд серьезных проблем, и в ходе клинических испытаний действительно умерло несколько человек. Но ни у кого не вызывает сомнений тот факт, что удаление, редактирование и повторное введение генов в будущем сыграет важную роль в борьбе с раком и другими заболеваниями. По состоянию на август 2018 года Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США получило более 700 заявок на проведение испытаний генной терапии[145].

Удаление клеток из организма для редактирования и возврата их в организм в ходе генной терапии – это огромный шаг вперед. Но еще большее значение имеет наша возможность использовать CRISPR и другие инструменты для редактирования больных клеток внутри организма. Редактирование клеток внутри тела открывает новый спектр возможностей не только для излечения болезней, но и для генного редактирования человеческих эмбрионов.

Например, в недавнем исследовании для лечения печеночных заболеваний человека клетки