Человек редактированный, или Биомедицина будущего - Киселев Сергей Владимирович

Проблема в том, что на самом деле ген CCR5 играет важную роль для клеток иммунной системы. В частности, некоторые из них, а именно Т-лимфоциты, как раз из-за наличия гена CCR5 становятся мишенями ВИЧ. Очень показательна история Тимоти Рэя Брауна, американца, у которого в 1995 году во время учебы в Берлине диагностировали ВИЧ. На фоне иммунодефицита у Тимоти развился острый миелоидный лейкоз — разновидность лейкемии (рака крови). Самым эффективным способом лечения лейкемии является химическое устранение всех клеток крови, включая стволовые, поскольку они-то как раз и становятся раковыми. А взамен нужно было трансплантировать пациенту кроветворные клетки костного мозга от подходящего донора, и если они приживутся, пациент будет жить долго и счастливо.

Трансплантация состоялась в 2007 году. Несколько лет после этого события имя пациента скрывалось из соображений конфиденциальности. Из шестидесяти доноров был выбран человек, имевший мутацию гена CCR5 в обоих аллелях, доставшихся ему и от папы, и от мамы. Люди с этой мутацией встречаются достаточно редко — примерно в одном проценте случаев. Именно такие клетки костного мозга получил ВИЧ-инфицированный пациент для лечения своей лейкемии. То, что произошло дальше, назвали берлинским чудом: пациент оказался полностью излеченным от ВИЧ, потому что тот вид вируса, которым он был инфицирован, проникал в здоровые клетки именно через рецептор CCR5. Мутация дельта-32 приводит к тому, что вирус не связывается с рецептором на Т-лимфоцитах и не проникает в них, инактивируя в дальнейшем всю иммунную систему. Этот человек вылечился и прожил еще тринадцать лет. К сожалению, в 2020 году Тимоти Браун умер в результате рецидива лейкемии. Ему было пятьдесят четыре года.

Известен всего один случай успешного повторения этой лечебной процедуры у другого человека, известного как лондонский пациент. Случай аналогичный: у больного нашли лимфому, и при этом он был ВИЧ-инфицированным. Он тоже получил костный мозг от донора, который, по счастливому совпадению, имел ген CCR5 с мутацией дельта-32 в обоих аллелях. Лондонский пациент выздоровел и в 2019 году сообщил свое имя — Адам Кастильехо.

В этих двух случаях использовалась весьма дорогостоящая и сопряженная с повышенным риском медицинская процедура, ориентированная в первую очередь на онкологических больных. Но сегодня для целого ряда компаний, работающих по редактированию генома, мишенью является именно ген CCR5. Его редактируют, но не на уровне эмбриона, чтобы последствия этого редактирования не передавались по наследству, а берут у пациента кроветворные стволовые клетки костного мозга, вне организма редактируют их, а потом помещают обратно. Таким образом, зародышевый путь не затрагивается, наследования не происходит, но зато часть стволовых клеток крови получает мутацию дельта-32, и они становятся устойчивыми к инфицированию вирусом иммунодефицита человека.

Китайский эксперимент: за и против

Сегодня человечество находится еще в самом начале клинических исследований в области методов лечения ВИЧ с помощью технологии геномного редактирования. Задача, которую поставил себе Хэ Цзянькуй, была более сложной, чем у других исследователей, потому что в китайских популяциях мутация дельта-32 гена CCR5 не встречается. Ученый надеялся, что та мутация, которую он внес Нане и Лулу, в случае образования как гомозиготы, так и гетерозиготы повлияет не только на них, но — за многие годы — и на всю китайскую популяцию в плане защиты от ВИЧ. В самом деле, если клетки с подобной мутацией попадут в женскую репродуктивную систему и сформируют яичник, то либо половина яйцеклеток (у той девочки, у которой гетерозигота), либо все яйцеклетки (у второй девочки, у которой гомозигота) будут нести мутацию дельта-32 и передадут ее потомкам.

В этом Хэ Цзянькуй видел главный положительный момент, когда обосновывал свой эксперимент по редактированию эмбриона. Но тут надо оговориться, что есть несколько подтипов ВИЧ, использующих для проникновения в организм разные рецепторы, и CCR5, который выбрал в качестве мишени китайский ученый, — только один из них. Поэтому если мы изменили ген CCR5, то это не означает, что человек будет полностью защищен от инфицирования вирусом иммунодефицита человека.

Насколько важно наличие или отсутствие участка гена CCR5, лежащего в области дельта-32? Люди, естественным образом имеющие гомозиготную мутацию по этому рецептору, живут без него и каких-то особых проблем из-за этого не замечают — даже на Фарерских островах, где частота мутации дельта-32 максимальна и достигает трех процентов общей численности населения. По-видимому, ген CCR5 — не тот ген, вариации которого представляют опасность для здоровья в настоящее время.

Эксперимент китайского исследователя неожиданно возродил интерес и к полиморфизму гена CCR5. Так, в июне 2019 года в журнале Nature Medicine (это один из наиболее авторитетных научных журналов) была опубликована статья, что от варианта гена дельта-32 бывают и негативные последствия. Проанализировав результаты генотипирования и данные о смерти четырехсот тысяч британцев, исследователи из Университета Беркли пришли к выводу, что мутация CCR5-дельта-32 в гомозиготном состоянии увеличивает для ее обладателей риск смерти от любых причин! И это в довесок к тому, что она вроде бы приводит и к повышенной восприимчивости к вирусу гриппа. Шокирующая информация была опровергнута через полгода, когда три независимых анализа той же самой базы данных о смертности и генотипе дельта-32 опровергли данные статьи, поскольку обнаружили техническую ошибку в расчетах. В октябре 2019 года исходная статья о риске смерти была отозвана авторами из журнала. Ситуация как в старом анекдоте: ложки-то мы нашли, но осадочек остался... Тем не менее многие функции этого гена остаются неизвестными. Например, мы не знаем, для чего ген CCR5 экспрессируется в мозге, в опухолях и т. д. Насущная потребность в изучении таких вопросов отсутствует, а значит, и средства на их решение не выделяются.

Так каких же негативных эффектов можно ожидать от того, что в этих двух девочках, Нана и Лулу, Хэ Цзянькуй полностью или наполовину изменил рецептор CCR5? Прежде всего надо упомянуть, что они — возможные генетические мозаики, а в природе таких организмов не существует, и нам трудно оценить их дальнейшее развитие. В этом большой риск, потому что рецептор CCR5 экспрессируется не только на Т-лимфоцитах, но и на других клетках, и каким теперь будет взаимоотношение клеток с разными вариантами гена в одном организме — остается пока загадкой.

Одного из факторов риска — по крайней мере, со слов Хэ Цзянькуя — ему удалось избежать. Он сказал, что не обнаружил у этих девочек никаких внемишенных изменений в геноме. Да, система CRISPR/Cas9 действительно обладает высокой точностью распознавания генетического текста, но ведь «и на старуху бывает проруха»! Если система должна из шести миллиардов букв (по три миллиарда от папиного и маминого генома) генетического текста найти двадцать уникальных буквенных сочетаний, понятно, что она может и ошибаться. По утверждению китайского ученого, в случаях с этими девочками система нигде не ошиблась и совершенно четко произвела мутацию дельта-32, которую он и хотел получить.

Какой еще может быть риск от ее введения? Есть небольшое количество публикаций, в которых говорится, что при природной мутации дельта-32 в гене CCR5 у людей повышается риск заболеть лихорадкой Западного Нила. Но болеют ею люди нечасто. Возможно, более серьезная опасность, согласно единственной публикации, состоит в том, что эта мутация повышает чувствительность к гриппу. Но опять-таки надо учитывать некий баланс. От гриппа ежегодно умирает в мире, по разным оценкам, от трехсот до шестисот тысяч человек (а болеют шестьсот миллионов или больше), а от СПИДа каждый год погибает около миллиона, — при том, что болеют им гораздо реже, чем гриппом.

Возможно, удастся изучить, будут ли эти китайские девочки более чувствительными — пусть не к лихорадке Западного Нила, которая случается все-таки очень редко, а к гриппу.