Взломать Дарвина: генная инженерия и будущее человечества - Джейми Метцль

с отредактированным геномом выращивались внутри живых мышей[146]. В другом исследовании использовались редакторы оснований CRISPR, чтобы точно корректировать генетические мутации, вызывающие метаболическое заболевание печени у взрослых мышей[147]. Эти типы генной терапии in vivo (то есть проводимые внутри организма) еще не готовы к массовому применению. Тем не менее уже сейчас они показывают многообещающие результаты в возможном лечении врожденной слепоты, гемофилии В, бета-талассемии, миодистрофии Дюшенна, муковисцидоза и спинальной мышечной атрофии. Новые компании, например Editas, основанная Джорджем Черчем, Фэном Чжаном и другими, и Caribou Biosciences, основанная Дженнифер Даудна и другими, стремительно продвигаются к разработке новых способов лечения заболеваний с помощью CRISPR-редактирования генов. В ноябре 2017 года 44-летний мужчина из Калифорнии стал первым человеком с отредактированным геномом in vivo. В его случае генную модификацию использовали для лечения метаболического нарушения – синдрома Хантера.

В ответ на это в августе 2018 года FDA и Национальные институты здравоохранения совместно объявили о сокращении специальных процессов по надзору за генной терапией, поскольку «нет достаточных оснований утверждать, что риски генной терапии совершенно уникальны и непредсказуемы или что эта область все еще требует особого надзора, который выходил бы за рамки наших существующих стандартов обеспечения безопасности»[148].

Стремительное наступление эры генотерапии сопровождается и другими разработками, направленными на усовершенствование редактирования генома. Например, стартап из Силиконовой долины под названием Synthego продает специальные клеточные линии, включая CRISPR-отредактированный человеческий геном, и их доставляют исследователям в течение нескольких дней. Другая компания, Inscripta, пытается сделать все инструменты, необходимые для CRISPR, доступными по щелчку мыши. Эти компании, как писал Wired в мае 2018 года, делали ставку на то, что «биология превратится в перспективную вычислительную платформу, ДНК станет ее кодом, а CRISPR превратится в язык программирования»[149]. Несмотря на то что нынешнее поколение медицинских вмешательств в генетику не передастся следующим поколениям пациентов, популярность и востребованность этих методов лечения сыграют важную роль в повышении лояльности населения к самой концепции редактирования человеческого генома.

Ни в одной книге мы не смогли бы перечислить все экспериментальные разработки и их разнообразие в сочетании с влиянием, которое точное редактирование генома оказывает на систему здравоохранения каждый день. Вот лишь несколько примеров прогресса, достигнутого в последние годы:

• в 2013 году исследователи из Нидерландов опробовали CRISPR-Cas9 на стволовых клетках человека, чтобы устранить дефект, способствующий развитию муковисцидоза[150];

• в 2014 году ученые использовали CRISPR-Cas9 для изменения клеток печени у мышей, моделируя наследственную тирозинемию человека[151];

• в 2015 году исследователи внедрили CRISPR-Cas9 для редактирования эндогенных бета-глобиновых генов в клетках человека, мутация которых вызывает заболевание крови – бета-талассемию[152];

• в 2016 году ученые использовали CRISPR-Cas9 для извлечения ВИЧ из ДНК иммунных клеток человека и предотвращения повторного инфицирования неотредактированных клеток[153];

• в 2017 году исследователи впервые успешно использовали CRISPR-Cas9 на эмбрионе человека, чтобы исправить дефект в гене MYBPC3, который вызывает гипертрофическую кардиомиопатию[154];

• в 2018 году ученые показали, как новая методика редактирования генов с помощью CRISPR-разрывов отдельных точек в ДНК пациента потенциально исправляет большую часть 3000 мутаций, вызывающих миодистрофию Дюшенна[155];

• в 2019 году исследователи показали, что CRISPR-Cas9 можно комбинировать со специальной гРНК, чтобы предельно точно редактировать человеческие клетки и исправлять генетическую мутацию, вызывающую серповидно-клеточную анемию.

Научные достижения наступают необычайно быстро, а идеи и инновации взаимно обогащают друг друга. Поэтому нет сомнений, что после выхода этой книги будет объявлено о новых чудесах, связанных с CRISPR. Кроме того, в ближайшие годы обязательно появятся еще более точные технологии, чем CRISPR. Официальный представитель FDA Скотт Готлиб в 2018 году метко сказал: «Генная терапия станет основой для лечения и, возможно, даже способом лечения многих самых разрушительных и трудноизлечимых болезней человека»[156]. Одобрение концепции по редактированию человеческих клеток для лечения ужасных заболеваний позволит нам легче и увереннее использовать CRISPR и аналогичные инструменты для точного и безопасного редактирования генома человека. По мере того, как уровень комфорта будет расти, ученые, врачи и будущие родители станут все чаще спрашивать, почему эти возможности нельзя использовать в первую очередь для предотвращения страшных заболеваний.

* * *

Митохондрии – это крошечные энергоблоки клетки. Митохондриальные структуры, плавающие в цитоплазме клетки (если сравнить клетку с яйцом, то ядро будет желтком, а цитоплазма – белком), достались нам от симбиотических бактерий, которые попали в наши клетки сотни миллионов лет назад. Практически все наши гены (а их около 21 000) находятся в клеточном ядре, однако 37 из них расположены в митохондриях. В отличие от ядерной ДНК, представляющей собой комбинацию ДНК от обоих родителей, митохондриальная ДНК (мтДНК) почти полностью передается от матери.[157]

У большинства людей митохондрии здоровые и позволяют телу получать всю необходимую энергию из клеток. Однако у 1 из 200 человек встречается особая мутация мтДНК, вызывающая заболевания, и примерно у 1 из 650 проявляются симптомы митохондриального заболевания. В основном эти опасные мутация поражают детей, часто вызывая полиорганную недостаточность. Как правило, с возрастом симптоматика осложняется, приводя к значительному поражению клеток мозга, печени, сердца и других систем организма.

Если бы каждый человек с митохондриальной болезнью умирал в юном возрасте, эта болезнь давно бы исчезла из нашего генофонда. Но, как правило, потомкам митохондриальные патологии матери передаются неравномерно, из-за чего одни дети успевают прожить здоровую жизнь, другим приходится учиться существовать с этой болезнью, а третьи умирают страшной смертью в юном возрасте.

Тысячелетиями родители с митохондриальным заболеванием не понимали, почему их дети страдают, и во всем обвиняли судьбу. Но шведский эндокринолог Рольф Люфт не стал винить злой рок. Он первым поставил диагноз «митохондриальное заболевание» пациенту в 1962 году. Несмотря на то что в первые годы в понимании природы митохондриальных заболеваний был достигнут огромный прогресс, поиски лекарства и способов предотвращения его передачи от матери ребенку успехом не увенчались.

В 1990-х годах Жак Коэн и его коллеги из Института репродуктивной медицины и науки в Нью-Джерси первыми ввели жидкость из цитоплазмы здоровой яйцеклетки в яйцеклетку, цитоплазматические аномалии которой могли приводить к бесплодию. Несмотря на то что у 17 детей, рожденных после этой процедуры, митохондриальных заболеваний не было, у двух плодов обнаружили серьезное генетическое заболевание[158]. В ответ на это в 2001 году FDA обязала клиники подавать заявки на одобрение этой процедуры. Из-за слабых показателей безопасности на этот шаг решились лишь немногие клиники. И ни одна из них не получила нужного разрешения.

И все же основная наука не стояла на месте. За последнее десятилетие команды из США и Великобритании разработали две новые процедуры митохондриального переноса. В первом случае здоровое ядро, извлеченное из яйцеклетки предполагаемой матери с дефектной митохондрией, удаляли и помещали в