Как учёный создал генетически модифицированных детей и связанные с этим риски для здоровья

28 ноября Хэ Цзянькуй заявил на Втором международном саммите по редактированию генома человека в Гонконге, что отредактировал геномы двух девочек-близнецов, Лулу и Наны, родившихся в Китае.

Хэ представил общий обзор своей работы. Хотя подобные исследования обычно публикуются в рецензируемых журналах, что Хэ утверждает, что намерен сделать, можно понять, как он создал этих модифицированных детей. Он говорит, что три года тестировал процедуру на мышах и обезьянах, прежде чем перейти к работе с человеческими эмбрионами.

Инструментарий

Самый популярный сегодня метод модификации ДНК — инструмент редактирования генов CRISPR/Cas-9, который позволяет вносить точные генетические изменения в живые клетки. Этот подход проще, легче, точнее и дешевле.

Принцип работы прост. Компонент Cas-9 — это молекулярные ножницы, которые разрезают ДНК в месте, указанном небольшим фрагментом ДНК, называемым «CRISPR-шаблон». После разреза ген можно модифицировать в этом месте. Разрез затем восстанавливается ферментами, уже присутствующими в клетках.

В данном случае Хэ нацелился на ген, который производит белок CCR5 на поверхности клеток. Вирус ВИЧ использует этот белок для прикрепления и заражения клетки. Идея Хэ заключалась в том, чтобы генетически изменить CCR5, чтобы ВИЧ больше не мог заражать клетки, сделав девочек устойчивыми к вирусу.

Как он это сделал

Судя по представленной Хэ схеме, он ввёл систему CRISPR/Cas-9 в яйцеклетку одновременно со сперматозоидом для её оплодотворения. После этого яйцеклетка разделилась и образовала шар из десятков клеток — эмбрион. На этой стадии Хэ удалил несколько клеток из каждого эмбриона, чтобы определить, было ли внесено желаемое генетическое изменение. Вероятно, эмбрионы были заморожены на этом этапе. После анализа Хэ, вероятно, разморозил модифицированные эмбрионы и перенёс лучшие из них обратно в матку матери для вынашивания до срока.

Для многих применений идеально вносить изменения в гены на стадии одной клетки. Тогда, когда эмбрион дублирует свою ДНК и делится, генетическая модификация также дублируется. В результате каждая клетка будущего ребёнка имеет генетическое изменение.

Однако в данном случае генетическая модификация, по-видимому, произошла только на стадии двух клеток или позже, потому что некоторые клетки у детей имели модификацию, а другие — нет. Эта ситуация называется мозаицизмом, так как ребёнок представляет собой мозаику из нормальных и отредактированных клеток.

Риски редактирования эмбрионов

Что может пойти не так? Многое.

Первый сбой — модификация не была внесена, что происходит часто. Другой вариант — изменение происходит в некоторых клетках эмбриона, но не во всех, как случилось с этими детьми.

Самое распространённое опасение — так называемые нецелевые эффекты, когда генетическая модификация вносится, но другие непреднамеренные изменения происходят в других местах генома. Изменение не в том месте может вызвать всевозможные проблемы развития: аномальное развитие органов, выкидыш и даже рак.

Судя по его слайду, Хэ секвенировал геномы — полный генетический план каждого ребёнка — на нескольких стадиях беременности, чтобы определить, были ли нежелательные модификации, хотя их не всегда легко найти. Пока независимые учёные не смогут изучить ДНК этих двух девочек, мы не узнаем результатов. Также из представленных Хэ результатов не ясно, может ли это генетическое изменение передаваться следующему поколению.

Другая распространённая проблема — уже упомянутый мозаицизм, который, по-видимому, произошёл у одного из близнецов. Если одни клетки отредактированы, а другие нет, у ребёнка, например, могут быть клетки печени с отредактированным геном и клетки сердца с нормальной версией. Это может привести к серьёзным проблемам, а может и нет.

Ещё одна проблема — манипуляции с эмбрионами in vitro (вне их нормальной среды в репродуктивном тракте), где невозможно точно воспроизвести нормальное питание, уровень кислорода, гормоны и факторы роста. Это может привести к аномалиям развития, включая крупный плод, метаболические проблемы и т.д. Иногда это происходит даже при обычных процедурах, таких как экстракорпоральное оплодотворение (ЭКО), когда не предпринимается попыток внести генетические изменения.

Мы уже создаём «дизайнерских» детей — и в этом есть польза

Хотя я подчеркнул, что может пойти не так, я считаю, что наука будет развиваться так, что генетически модифицированные дети будут здоровее немодифицированных. И эти улучшения будут передаваться будущим поколениям. Тяжёлые генетические аномалии, такие как синдром Тея-Сакса, можно будет удалить из семьи с помощью генетической модификации.

Можно утверждать, что «дизайнерские» дети уже рождаются с помощью техники, называемой преимплантационной генетической диагностикой (ПГД). Несколько клеток эмбрионов проверяются на десятки, а потенциально и сотни генетических аномалий, таких как синдром Дауна, муковисцидоз и синдром Тея-Сакса. Родители также могут выбрать эмбрионы желаемого пола. На мой взгляд, выбор того, какие эмбрионы имплантировать, — это явное создание «дизайнерских» детей.

ПГД не ограничивается только устранением болезней. Будущий родитель также может выбрать другие черты. Когда один из будущих родителей бесплоден, существуют каталоги, которые предоставляют информацию о расе, росте, весе и даже уровне образования донора спермы или яйцеклетки, который также признан свободным от основных генетических дефектов, СПИДа и других венерических заболеваний.

По моему мнению, если процедуры будут признаны этически и морально приемлемыми, большинство генетических модификаций, вероятно, будут включать удаление вредных признаков, а не добавление желаемых. Поскольку изменения будут целевыми, они будут более точными и менее вредными, чем мутации, которые случайным образом происходят в ДНК практически всех сперматозоидов и яйцеклеток естественным путём.

Со всей этой репродуктивной технологией есть ещё одно соображение: огромные затраты на описанные процедуры. В какой степени общество должно вкладывать ограниченные медицинские ресурсы в применение таких методов, особенно если любые выгоды, скорее всего, достанутся в основном более богатым семьям?