Хочете народити дитину, яка точно стане успішним спортсменом? Ось вам набір генів, що зробить його потенційним чемпіоном зі стрибків у довжину. Мрієте про майбутнього Моцарта? Не проблема – ось вам “музичний” набір генів. Що ж, світ розділився на чітко спланованих та придатних для успіху людей і тих, хто народжений без спеціального планування.
Утім не лякайтеся, що проспали якісь революційні зміни на планеті. Поки що описане – лише сюжет фільму “Гаттака”, знятого режисером Ендрю Ніколом у 1997 році. Але хотіла би я поспілкуватись із Ендрю тепер, після того, як у Китаї народилися перші ГМО-двійнята: Лулу і Нана. Про їх появу на світ повідомив професор Цзянькуй Хе з Південного університету науки та технологій. Чи думав Ендрю, що такий фантастичний сценарій ми цілком серйозно будемо обговорювати вже за 22 роки після виходу фільму?
Як відомо, близнючки народились із відредагованим, тобто штучно зміненим, геномом за допомогою технології CRISPR-Cas9. Цю систему ще називають “молекулярний скальпель” або ж “молекулярні ножиці”.
То що ж це таке: CRISPR-Cas9?
Це – один білок, який здатен зв’язуватись із ДНК та різати обидві її нитки (так, хто забув шкільний курс біології, ДНК – це дволанцюгова спіраль). Цей білок також зв’язується із короткими РНК, які визначають, де саме буде пошматовано ДНК.
Таку просту та ефективну систему “придумали” бактерії для того, щоб захищатися від атак вірусів – бактеріофагів. Коли вірус нападає на бактерію і впорскує їй свою ДНК, то саме цей білок разом із РНК шматує вірусну ДНК та нейтралізує агресію. Потім бактерія мовби колекціонує такі шматки у спеціальні місця свого геному і передає як генетичну пам’ять усім своїм нащадкам. Це – така собі імунна система.
Ці генетичні конструкції виявили випадково, вивчаючи кишкову паличку ще наприкінці 1980-х. Вчені їх описали та на якийсь час забули, і лише у 2006 – 2007 роках біологічний сенс цієї системи став зрозумілим і ми сповна дізналися, як саме бактерії рятуються від своїх ворогів.
Цю систему ще називають “молекулярний скальпель” або ж “молекулярні ножиці”.
Ок, це бактерії. А до чого тут люди? – чую я ваше справедливе зауваження. Річ у тім, що після розкриття механізму роботи CRISPR-Cas9 вчені збагнули: створену природою систему можна використовувати і для потреб людини. Науковці виявили, що РНК, про які я згадувала, можна спростити та синтезувати штучно. Згодом було досліджено, що білок Cas9 добре працює і шматує ДНК там, де ми вкажемо штучно синтезованими РНК.
Що відбувається із клітиною, коли CRISPR-Cas9 поріже її ДНК? Існує два сценарії. Перший: щоб вижити, клітина починає швидко латати чим знайде розриви ДНК, які зробив CRISPR-Cas9. І тоді можуть статися помилки або мутації. Вони здатні навіть спричиняти "мовчання" гену (це ще називають його нокаутом). Другий сценарій: ми можемо дати клітині якусь матрицю – штучно синтезовану послідовність ДНК, що кодує потрібну нам інформацію. І клітина вбудує її, ремонтуючи розриви ДНК. В такому разі ми можемо або цілеспрямовано змінити ген так, як нам треба, або виправити мутацію, яка була у цьому гені, додавши ДНК із правильним фрагментом інформації.
Тож, наразі ми маємо систему, яка дає нам змогу або вимкнути ген, який нас цікавить, або відремонтувати мутований ген. Але щоб ви не думали, що все так просто – система CRISPR-Cas9 має й недоліки. Іноді вона ріже ДНК не лише там, де потрібно, а й у ще кількох місцях, про які ми, іноді, і не підозрюємо.
Тепер повернімось до Нани і Лулу. Отож за допомогою технології штучного запліднення професор Хе та його команда на рівні заплідненої яйцеклітини, застосувавши CRISPR-Cas9, внесли мутацію в ген CCR5. Кожна клітинка організму цих дівчат містить мутований ген, і цю мутацію вони будуть передавати у спадок своїм дітям та онукам.
Згаданий ген кодує білок, що присутній на поверхні білих клітин крові і він важливий для імунної системи людини. Саме цей білок є своєрідними "воротами" для вірусу імунодефіциту людини першого типу (ВІЛ-1). Коли цей ген зламаний, немає його продукту – білка на поверхні лейкоцитів і немає шляху для вірусу.
Ми маємо систему, яка дає нам змогу або вимкнути ген, який нас цікавить, або відремонтувати мутований ген.
Батьки Нани і Лулу: здорова мама і ВІЛ-позитивний тато. За словами професора Хе, дівчатка народилися абсолютно здоровими. Вчений каже, що його метою було дати їм захист від ВІЛ, і він в жодному разі не намагався створити "покращених" або ж "дизайнерських" дітей. Утім гострої критики на свою адресу він не уникнув. І навіть більше: його лабораторія та біотехнологічна компанія у Китаї зараз закриті, а сам вчений перебуває під слідством.
Щоб зрозуміти, чому прорив науковця Хе є неоднозначним, спершу треба розібратись детальніше, що таке CCR5 та якою є його роль в організмі.
Білок CCR5 взаємодіє з білками, які називаються β-хемокінами. Це необхідно для формування імунної відповіді організму проти флававірусів, що переносяться кліщами, вірусів, які викликають лихоманку денге та жовту лихоманку, а також вірусу Західного Нілу. Відомо, що люди з мутацією гена CCR5 важче переносять кліщовий енцефаліт, а також вакцинацію проти жовтої лихоманки.
Дослідження на мишах показали, що цей білок у легенях контролює залучення спеціальних клітин пам’яті імунної системи (CD8 + Т-клітин) на ранніх стадіях грипу. Вчені з’ясували, що люди з мутованим геном CCR5 у чотири рази частіше гинуть від грипу. А також, як виявилось, хворі на розсіяний склероз вмирають частіше, якщо є носіями цієї мутації.
Тож отримавши генетичний імунітет від ВІЛ-1, дівчата здобули також високі ризики не подолати вірусу грипу, кліщового енцефаліту, жовтої лихоманки та лихоманки Денге.
Утім також виявилось, що цей ген активно експресується у нейронах після інсульту та черепно-мозкових травм і його вимкнення або блокування прискорює відновлення моторних та когнітивних функцій хворого.
Разом з тим, як доведено у новому дослідженні, мутація гена CCR5 може впливати і на тривалість життя, скорочуючи його до 76 років. Утім те, що сьогодні наука з’ясувала про ССR5 – ще точно не вся можлива інформація про цей ген.
Так, незважаючи на колосальний прогрес у генетиці, нині ми таки не знаємо досконало всіх можливих функцій кожного гену нашого організму. І вносити зміни у геном на рівні ембріону безвідповідально, бо в прагненні зробити добро, ми можемо створити додаткові проблеми.
Генетично ми усі дуже подібні і дуже різноманітні водночас. Кожен з генів нашого геному має багато варіантів і саме через це ми такі, які є: високі, руді, чорняві, з швидким метаболізмом чи з різною здатністю до закислення м’язів. Біолог сказав би – наш вид дуже пластичний, що і забезпечує нам еволюційний успіх та виживання. З іншого боку: вже сьогодні відомо багато варіацій генів, які роблять свого носія кращим атлетом чи більш схильним, скажімо, до створення музики. Звісно, існує величезна спокуса все це застосувати і хакнути геном. Але чи варто?
Я свідомо не торкаюсь релігійного аспекту таких дій, це окрема розмова і окрема дискусія. Але з точки зору науки, я певна – такі модифікації не є доцільними, якщо мова не про лікування генетичних хвороб, що дасть шанс на нормальне і якісне життя індивіду. Адже ціна невдалих чи завчасних експериментів може бути вкрай високою.
Дізнайтеся також, чому засмага чіпляється не всіх, як через сонце старіє шкіра і до чого тут помідори.
