Лабораторные тесты показывают риски использования CRISPR-редактирования генов на эмбрионах

Эксперимент по исправлению дефектной ДНК в человеческих эмбрионах демонстрирует, что может пойти не так при таком редактировании генов, и почему ведущие учёные считают его слишком небезопасным. Более чем в половине случаев редактирование вызвало непреднамеренные изменения, такие как потеря целой хромосомы или её крупных фрагментов.

Исследователи из Колумбийского университета описали свою работу в журнале Cell. Они использовали CRISPR-cas9 — тот же инструмент, который китайский учёный применил на эмбрионах в 2018 году для создания первых в мире детей с отредактированными генами, что привело его в тюрьму и вызвало международное осуждение.

Этот инструмент позволяет учёным разрезать ДНК в определённом месте и обладает огромным потенциалом для блага — он уже используется для выведения лучших сельскохозяйственных культур и скота, обещает новые методы лечения болезней, а его первооткрыватели получили Нобелевскую премию в этом месяце.

Однако использование его на эмбрионах, сперматозоидах или яйцеклетках вносит изменения, которые могут передаваться будущим поколениям. Несколько международных комиссий учёных и этиков заявили, что ещё слишком рано знать, можно ли это делать безопасно, и новая работа из Колумбии показывает возможный вред.

«Если бы наши результаты были известны два года назад, я сомневаюсь, что кто-либо пошёл бы вперёд» и попробовал это на эмбрионах, предназначенных для беременности, — сказал биолог Дитер Эгли, руководивший исследованием.

Исследователи создали 40 эмбрионов из яйцеклеток здоровых доноров и спермы мужчины с генной мутацией — отсутствием одной «буквы» в алфавите ДНК — которая вызывает слепоту. Целью редактирования было добавить недостающую «букву», чтобы ген работал.

• В части эмбрионов редактирование пытались провести при оплодотворении, что считается лучшим временем для таких попыток.
• Другие эмбрионы редактировали на стадии двух клеток (почти два дня развития).
• Затем клетки анализировали на разных стадиях развития, чтобы увидеть, у скольких мутация была исправлена.

Неожиданно, это не сработало ни в одной из клеток эмбрионов, отредактированных при оплодотворении. Это сработало только в трёх из 45 клеток эмбрионов, отредактированных на более поздней стадии.

Во многих остальных «мы обнаружили, что вместо исправления мутации исчезает хромосома, несущая мутацию» — серьёзное изменение, которое, вероятно, обрекает эмбрион, сказал Эгли. Многие другие клетки показали изменения в других хромосомах, которые также могут нанести вред.

Предыдущие исследователи, которые думали, что исправили дефект в эмбрионах, могли быть введены в заблуждение, потому что обычные лабораторные тесты больше не обнаруживали мутацию. Однако более обширное тестирование, как в этом исследовании, показывает, что могли произойти другие изменения, например, полное уничтожение хромосомы, пояснил Эгли.

Новая работа предполагает, что редактирование генов может быть перспективным для коррекции нарушений, вызванных лишней копией хромосомы, таких как синдром Дауна. Однако опасность, выявленная в новом исследовании, «ещё больше подтверждает, что мы не готовы, даже близко» к таким попыткам, написал в электронном письме доктор Эрик Топол.

«Это выводит уже высказанные опасения по поводу редактирования человеческих эмбрионов на другой уровень», — добавил Топол, возглавляющий Научно-исследовательский трансляционный институт Скриппса в Сан-Диего и не участвовавший в новой работе.

В США федеральные средства не могут использоваться для исследований на человеческих эмбрионах, поэтому исследователи из Колумбии использовали частные деньги двух фондов. Несколько учёных имеют связи с компаниями по генной терапии или анализу.