Время генома. Как генетические технологии меняют наш мир и что это значит для нас - Джон Луома

По законам статистики, практически невозможно избежать получения ложноположительных результатов на ранних исследованиях с маленьким объемом выборки. Внутри сообщества мы могли бы договориться о критериях так, чтобы получалось меньше ложноположительных результатов, но тогда мы рискуем пропустить истинноположительные. Появление ложноположительных результатов в небольших медицинских исследованиях – неизбежное зло. И это одна из причин, почему правительственным организациям вроде Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов часто приходится вмешиваться, чтобы помочь оценить все имеющиеся доказательства (или их отсутствие) и решить, нужно ли как-то регулировать эту область, например запретить какие-то процедуры или лекарственные средства.

Теперь, когда на протяжении уже нескольких десятков лет рождаются дети, зачатые с помощью ВРТ, накопилась более надежная статистика. На больших выборках не обнаружилось доказательств того, что ВРТ связаны с повышенным уровнем заболеваний, обусловленных нарушением геномного импринтинга. Однако что касается более долгосрочных последствий, таких как рак у взрослых, диабет, аутоиммунные или какие-то другие заболевания, в том числе и более редкие, то здесь, чтобы увидеть результат, придется еще подождать.

При высоком риске генетического заболевания эмбрион можно обследовать с помощью методики, которая называется преимплантационное генетическое тестирование (ПГТ). Для этого используется «вспомогательный хетчинг»: специалист с помощью лазера, химических веществ или даже очень тонкой стеклянной иглы может проколоть наружную оболочку эмбриона, полученного с помощью искусственного оплодотворения. Затем из тех клеток, которые в будущем должны образовать плаценту, через полученное отверстие можно аккуратно забрать до двух-трех и провести секвенирование генетического материала, чтобы найти определенные мутации. После такой процедуры эмбрионы обычно выживают, но из них с большей вероятностью могут развиться однояйцовые близнецы. Те эмбрионы, у которых с помощью генетических тестов обнаруживаются вредные мутации, не переносят в матку.

Поскольку любая технология несовершенна, при современных методах ПГТ вероятность пропустить рецессивное генетическое заболевание (когда обе копии гена повреждены мутацией и ни одной здоровой копии нет) примерно два из 100, а вероятность пропустить доминантное генетическое заболевание (когда достаточно одной копии гена с мутацией) примерно один из десяти^[9].

В следующем десятилетии мы, вероятно, увидим преимплантационное генетическое тестирование нового поколения, когда фактически появится возможность у эмбриона, полученного с помощью ВРТ, «ремонтировать» гены, вызывающие генетическое заболевание. Недавно фундаментальная наука совершила мощный прорыв, и есть надежные доказательства того, что с помощью технологии CRISPR (произносится «криспер», а расшифровывается как «короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами») можно исправить генетические дефекты у эмбрионов нескольких модельных видов и в том числе у нечеловекообразных обезьян. Это недорогая и удивительно эффективная технология редактирования генов, она достаточно проста, чтобы можно было использовать ее буквально в тысячах лабораториях по всему миру. Эта технология позволяет редактировать изменения в последовательности ДНК, помогая и при рецессивных, и при доминантных генетических заболеваниях. Сейчас можно получить эмбриональные стволовые клетки пациента, исправить их с помощью CRISPR, а потом размножить в лаборатории и использовать для того, чтобы сгладить проявление генетических заболеваний, от которых страдают трудно поддающиеся лечению нервная и сердечная ткани. Кроме того, можно будет вносить изменения в сперматозоиды и яйцеклетки, чтобы ослабить бремя генетических заболеваний у будущих поколений^{16}.

CRISPR – это ген иммунной системы бактерий, которая защищает их от внедрения вирусов. Его называют также Cas9, и впервые он был описан в 1987 г. Поскольку его предназначение было не вполне понятно, первоначально считалось, что Cas9 – незначимый участок ДНК без какой-либо функции. Теперь мы знаем, что эти гены могут применяться для того, чтобы в прямом смысле редактировать гены человека и других видов. CRISPR умеет перерезать обе нити ДНК, его можно вводить в оплодотворенную яйцеклетку вместе с РНК-проводником, который может быть разным в зависимости от того, какие требуются изменения в геноме. Эту систему применяли для лечения мышей с генетическим заболеванием печени. Китайские ученые использовали CRISPR для внесения изменений в нормальные эмбрионы обезьян и получили животных с искусственными мутациями в трех разных генах, участвующих в работе иммунной системы и развитии диабета. У новорожденных обезьянок внесенные с помощью CRISPR изменения были обнаружены в большинстве, хотя и не во всех клетках, поскольку CRISPR-белок обычно не начинает свою работу, пока одноклеточный эмбрион не начнет делиться. И в результате секвенирования генома новорожденных обезьян не было обнаружено никаких нежелательных мутаций в других участках генома.

Впоследствии китайские генетики из Гуанчжоу опубликовали работу, в которой описывалось, как впервые с помощью CRISPR был отредактирован геном человеческих эмбрионов – ученые исправляли мутацию в бета-глобине, которая вызывает заболевание бета-талассемию. Однако в этом исследовании они работали исключительно с теми эмбрионами, которые уже предназначались для уничтожения, их нельзя было бы дорастить и выносить с помощью суррогатной матери. Как бы то ни было, в результате этого исследования выяснилось, что существующая сейчас CRISPR-технология не работает с человеческими эмбрионами так хорошо, как ожидалось. У многих эмбрионов CRISPR не исправил мутацию в бета-глобине. Но, что еще хуже, с помощью полногеномного секвенирования были обнаружены новые мутации, произошедшие в нецелевых участках, в том числе мутации в гене дельта-гемоглобина, у которого ДНК-последовательность схожа с бета-гемоглобином. В целом трудно предсказать, какими были бы последствия таких побочных мутаций, если бы эмбрионам позволили дальше развиваться.

Поскольку эта технология потенциально может стать мощным инструментом для редактирования генома, многие ученые, и в том числе создатели методики, выступили за введение полного запрета на ее применение на эмбрионах, пока врачи, ученые, правительство и общественность не определят все возможные риски.

Понятно, что многое еще предстоит сделать, тем не менее эта технология уже хорошо развита. Я ожидаю, что в ближайшие десять лет мы услышим о рождении детей, которым успешно отредактировали мутантные гены с помощью CRISPR (вероятно, сначала это будет происходить не в США). Как уже обсуждалось выше для ВРТ и ПГТ, в долгосрочном плане оценить последствия и безопасность редактирования генома с помощью CRISPR мы сумеем, вероятно, только через несколько десятилетий.