Генно-модифицированные дети стали предметом острых споров ученых
Новаторские методы редактирования генов уже используются в клинической практике, спасая жизни и облегчая страдания от разрушительных генетических заболеваний. Однако все большее число пациентов, получающих эти методы лечения, по-прежнему рискуют передать свои болезнетворные мутации своим детям.
Научный консенсус — и законодательство в 70 странах — давно признали, что слишком опасно использовать мощную технологию редактирования зародышевой линии человека, процесс манипулирования ДНК человеческого эмбриона, чтобы избежать генетических заболеваний и предотвратить их передачу от одного поколения к другому, рассказывает CNN.
Однако новое исследование показало, что теперь можно редактировать ДНК человеческих эмбрионов с беспрецедентной точностью, что позволяет предположить, что редактирование зародышевой линии человека может стать возможным в относительно ближайшем будущем. Однако ученые предупреждают, что на пути к безопасному редактированию жизнеспособных человеческих эмбрионов остаются значительные препятствия.
“Шесть лет назад я думал, что использование редактирования генов у человеческих эмбрионов не принесет результатов”, — рассказывает Амандер Кларк, профессор молекулярной клеточной биологии и биологии развития.
“Эта работа восстанавливает возможность того, что в будущем с помощью ЭКО-эмбрионов можно будет редактировать гены в терапевтических целях”, — утверждает Кларк, который не принимал участия в исследовании.
Лабораторные исследования человеческих эмбрионов, обычно проводимые пациентами с целью экстракорпорального оплодотворения, по-прежнему строго регламентируются в большинстве стран и обычно разрешаются только в течение 14 дней после создания эмбриона, отмечает CNN. Также неясно, насколько благосклонно общество относится к детям с измененными генами; помимо вопросов медицинской безопасности, скептицизм в значительной степени обусловлен этическими соображениями, связанными с потенциальным использованием этой передовой технологии для создания так называемых “дизайнерских младенцев”, гены которых изменены или намеренно отобраны с учетом желаемых признаков.
Технология редактирования генов, известная как CRISPR-Cas9, используется в лабораториях по всему миру и произвела революцию в научных исследованиях, позволив ученым редактировать гены живых организмов для биотехнологических и медицинских исследований. В 2020 году двое ученых, разработавших эту технологию, получили Нобелевскую премию по химии, а в 2023 году Управление по контролю за продуктами питания и лекарствами США одобрило первые две генные терапии серповидно-клеточной анемии — изнурительного и сокращающего жизнь наследственного заболевания эритроцитов, которое непропорционально часто поражает афроамериканцев.
Но в некоторых отношениях CRISPR-Cas9 — это грубый инструмент, признает CNN. Когда технология редактирует ДНК, она создает двухцепочечный разрыв в нужном месте спирали, а при использовании для модификации человеческих эмбрионов, как показали несколько исследований, это приводит к значительным и непреднамеренным изменениям — возможно, даже к потере целой хромосомы.
Потенциальное неизвестное воздействие на здоровье является одной из причин, по которой научное сообщество осудило работу китайского исследователя Хэ Цзянькуя, когда в 2018 году он сообщил о существовании двух девочек, которые родились из эмбрионов, которые, по его словам, он модифицировал с помощью CRISPR-Cas9, чтобы сделать их устойчивыми к ВИЧ. В 2019 году он получил трехлетний тюремный срок, но с тех пор был освобожден. Он не ответил на запрос о комментариях.
Новая, более точная форма CRISPR, известная как базовое редактирование, позволяет изменять одну букву (или основание) ДНК за раз.
Базовое редактирование было впервые использовано в ходе клинического испытания 2022 года для модификации иммунных клеток подростка из Великобритании после того, как врачи исчерпали все другие возможности лечения этой формы лейкемии. Еще восемь детей и двое взрослых прошли курс лечения. А в прошлом году врачи использовали базовое редактирование для лечения ребенка, родившегося с тяжелым дефицитом CPS1, редким и опасным генетическим заболеванием.
В двух новых исследованиях этот метод использовался для редактирования человеческих эмбрионов на самых ранних стадиях развития, пожертвованных в исследовательских целях лицами, прошедшими процедуру ЭКО. Обе команды обнаружили, что точность метода снижает вероятность непреднамеренных хромосомных аномалий.
Кэти Ниакан, профессор физиологии репродукции и директор Центра исследований трофобластов Loke в Кембриджском университете, и ее команда использовали эту технику, чтобы лучше понять, как функционирует ключевой ген в развитии человеческого эмбриона. Они обнаружили, что ген под названием NANOG, названный в честь мифического кельтского слова Tír na nÓg (земля вечно молодых), играет ключевую роль в формировании первых эмбриональных клеток, которые в конечном итоге становятся плодом и плацентой. Исследование было опубликовано 25 июня в научном журнале Nature.
Ниакан отмечает, что базовое редактирование представляет собой значительный прогресс по сравнению с обычным CRISPR-Cas9, поскольку оно сопряжено с гораздо меньшим риском возникновения непреднамеренных хромосомных ошибок. “Редактирование оснований может точно заменить одну пару нуклеотидных оснований на другую во всем геноме человека, насчитывающем около 3 миллиардов пар оснований, — это невероятный подвиг”, — объяснила она.
В другом исследовании Дитрих Эгли, доцент кафедры биологии развивающихся клеток одного из американских университетов, использовал базовое редактирование для введения одной из двух генетических мутаций во вновь оплодотворенные яйцеклетки. Один из них был нацелен на ген, известный как PCSK9, который регулирует уровень холестерина, а другой — на HBG, который кодирует эмбриональную форму гемоглобина, белка, переносящего кислород. Он выбрал эти два гена, потому что они были хорошо изученными мишенями для редактирования генов, не передающихся по наследству.
Хотя оба исследования представляют собой шаг к наследственному редактированию генов, Эгли отмечает, что до использования в клинических условиях еще далеко. Хотя базовое редактирование, по-видимому, не вызывает серьезных хромосомных повреждений, остаются по крайней мере два серьезных недостатка.
Эгли, Ниакан и их коллеги обнаружили, что у некоторых из эмбрионов, которые они редактировали, проявлялось то, что они назвали “мозаицизмом”, когда предполагаемое изменение вступало в силу не во всех клетках. Кроме того, они оба обнаружили некоторые “нецелевые” эффекты, при которых были изменены непреднамеренные гены. Это представляет риск при редактировании человеческого эмбриона, поскольку этот эмбрион даст начало каждой клетке организма.
“Это длинная лестница со множеством различных ступеней и, возможно, несколькими возвышенностями между ними”, — констатирет Эгли. “Мы начали с самого низа и сделали несколько шагов в этом направлении, но я думаю, что мы можем оценить достигнутый прогресс и обсудить плюсы и минусы дальнейшего продвижения”.
Редактирование генома человеческих эмбрионов имеет большое значение, позволяя ученым понять правила, управляющие самыми ранними стадиями человеческой жизни, сказала Хелен О’Нил, доцент кафедры репродуктивной и молекулярной генетики в Институте женского здоровья Университетского колледжа Лондона.
“Это может помочь нам понять, почему так много эмбрионов при ЭКО не развиваются, не задерживаются, не имплантируются и не прогрессируют, несмотря на то, что кажутся морфологически приемлемыми, — говорится в заявлении О’Нил. – В долгосрочной перспективе это может помочь нам более четко и с состраданием относиться к очень небольшой группе пациентов с серьезными наследственными заболеваниями, для которых предимплантационного генетического тестирования недостаточно”.
О’Нил добавила, что дебаты вокруг редактирования эмбрионов часто формулируются так, как будто единственная возможная конечная точка — это искусственно созданные дети. “В таких формулировках упускается реальная научная и клиническая ценность”, — отметила она.
Лори Золот, профессор религии и этики Чикагского университета, сказала, что исследование вновь активизировало этические дебаты об изменении человеческих эмбрионов, отметив, что редактирование эмбрионов сопряжено с риском и, за исключением использования в научных исследованиях, должно быть пока запрещено только по соображениям безопасности. Она отметила, что уже существуют способы избежать рождения детей с генетическими отклонениями — с помощью генетического скрининга до зачатия и во время беременности, а также тестирования эмбрионов перед имплантацией во время ЭКО.
“Проблема мозаичности не решена; они на самом деле не понимают долгосрочных последствий вмешательства; и нет никакого способа провести пробную беременность без реальной беременности и ребенка”, — отмечает она, добавив, что существуют также более обширные теологические и философские проблемы, связанные с “проектированием” младенцев, которые должны обладать желаемыми чертами характера.
“Они становятся еще более глубокими, когда кажется, что они разрабатывают детей, которые в отдаленном будущем будут подвергаться меньшему риску сердечно-сосудистых заболеваний, которые могут быть решены путем выбора образа жизни и, возможно, в любом случае будут полностью излечимы с помощью лекарств в этом гипотетическом будущем”.
“Может быть, этот путь приведет нас к будущему, которое будет еще более несправедливым, когда дети самых богатых будут находиться под опекой, а дети бедных — без средств к существованию, неспособные конкурировать в условиях демократии”, — сказала она.
“Поразительно, что, с одной стороны, мы можем потратить так много ресурсов и внимания на изменение генетического кода эмбриона, чтобы привести его в точное соответствие с тем, что мы считаем нормальным или оптимальным, когда мы не можем понять, как обеспечить чистые, безопасные и привлекательные начальные школы для детей с хорошо оплачиваемыми учителями, как только они появляются на свет”, — добавила Золот, отметив, что знания о том, как генетика человека влияет на физические особенности и поведение, все еще очень ограничены.
Недавно опубликованный опрос об отношении общественности к исследованиям на человеческих эмбрионах в четырех странах показал, что большинство респондентов в Великобритании, Нидерландах и Испании поддерживают использование редактирования генома эмбрионов, которое помогло бы установить беременность путем устранения тяжелого или опасного для жизни состояния. Однако в Италии этот показатель составил 46%, указывает CNN.
Золот отметила, что, хотя специалисты по биоэтике обязаны размышлять и задавать вопросы, запрет науки также сопряжен с определенными рисками. “Мы не хотим запрещать исследования”, — сказала она. “Вот почему важно установить барьеры для новой науки, которые защитят как исследования, так и общество”.