Трещина в мироздании - Дженнифер Даудна

Используя новые возможности прицельного редактирования генома, открывшиеся благодаря CRISPR и подобным технологиям, ученые создали коров, свиней, овец и коз с отредактированными геномами, которые обладают большей физической силой и имеют бóльшую мышечную массу, чем обычно; они выглядят как настоящие животные-бодибилдеры (этот признак называется гипертрофией мышц). Причем эта искусственная мутация – вовсе не эксцентричная причуда ученых: она вдохновлена самой природой, как и выработка у ячменя устойчивости к мучнистой росе.

Животноводам давно известно явление гипертрофии мышц, поскольку оно часто наблюдается у двух популярных пород крупного рогатого скота: бельгийской голубой и пьемонтской. У бычков этих пород в среднем на 20 % больше мышц, более высокое соотношение массы мяса к массе костей, меньше жира, но зато больше мяса именно в тех частях туши, которые особенно востребованы на рынке. Понятно, что эти породы чрезвычайно привлекательны для производителей говядины[127]. В 1997 году три лаборатории определили, что за столь развитые мышцы отвечает один ген – миостатин. Он выступает в роли природного тормоза, сдерживающего образование мышечной ткани. У двух пород рогатого скота, которые изучали в тех лабораториях, были различные виды мутаций (у бельгийской голубой породы отсутствовали одиннадцать “букв” ДНК, а у пьемонтских мутация затрагивала лишь одну “букву”), однако в обоих случаях белковый продукт миостатина был дефектным. В некотором смысле природа повторила лабораторные генетические эксперименты, проводившиеся на мышах[128]: нокаут миостатина тоже приводил к появлению мускулистых существ, которые весили в два-три раза больше среднего, причем прибавка в весе получалась именно за счет увеличения мышечной, а не жировой массы.

Крупный рогатый скот – не единственные животные, у которых наблюдается естественная гипертрофия мышц. У популярной голландской породы овец тексель, которая высоко ценится за нежирное мясо и очень мускулистое телосложение, тоже есть мутация в гене миостатина[129]. Отлично развитая мускулатура характерна и для уиппетов: эти небольшие собаки, происходящие от борзых, часто участвуют в собачьих бегах, поскольку они не только бегают быстрее любых других собак того же веса, но и быстрее всех набирают скорость. Для уиппетов разновидности “булли” характерна особенно широкая грудная клетка и массивная мускулатура ног и шеи; это вызвано отсутствием двух “букв” ДНК в гене миостатина. У остальных уиппетов есть нормальный ген миостатина, а у некоторых (гетерозиготных) имеется одновременно и нормальная, и мутантная копии двух родительских хромосом. Исследование Национальных институтов здравоохранения показало, что на самом деле наиболее быстрые среди уиппетов – гетерозиготы, так как у них есть “дополнительная” мускулатура, но не чрезмерная: нечто вроде генетической “золотой середины”[130].

У людей тоже бывает нечто подобное гипертрофии мышц. В 2004 году группа берлинских врачей опубликовала интересное исследование, в котором описывался чрезвычайно мускулистый от рождения мальчик с сильно набухшими мышцами бедер и предплечий[131]. Ребенок и к четырехлетнему возрасту продолжал наращивать аномально выраженную мускулатуру и мог выполнять невероятные силовые трюки, например удерживать параллельно земле руки c трехкилограммовой гантелей в каждой. Учитывая, насколько его состояние напоминало гипертрофию мышц у коров и мышей и то, что в семье мальчика было необычно много очень сильных физически людей, ученые предположили, что его телосложение могло объясняться генетическими факторами. В ходе молекулярно-биологического исследования было обнаружено, что обе копии гена миостатина у ребенка содержат нокаутные мутации, а его мать, в прошлом профессиональная спортсменка, оказалась гетерозиготой с одной мутантной копией гена. Хотя подобная мышечная гипертрофиия у человека – чрезвычайно редкое явление, был зафиксирован по крайней мере еще один случай – в одной семье из Мичигана.

Животные со спонтанной и вызванной CRISPR гипертрофией мышц

Сегодня исследователи изучают вопрос, не может ли искусственная гипертрофия мыщц с помощью намеренного внесения мутаций (то есть стимуляция роста мышечной массы путем “выключения” гена миостатина) оказаться эффективным методом терапии при заболеваниях, истощающих мышечную ткань, – например, мышечной дистрофии. Некоторые авторы уже начали фантазировать на тему того, каким образом с помощью редактирования гена миостатина можно было бы сделать обычного человека сверхчеловечески сильным физически, – однако (об этом мы поговорим в следующих главах) я считаю, у подобного – не вызванного необходимостью – редактирования человеческого генома могут быть очень тяжелые последствия[132].

В случае домашних животных (но не людей) есть причины использовать редактирование генома для создания новых разновидностей организмов с полезными признаками. К примеру, небольшие улучшения генома животных могут привести к существенному увеличению производства пищи для человека. Ученые уже задействовали технологии редактирования генома для получения новых пород коров, овец, свиней, коз и кроликов с гипертрофией мышц. Несложно представить, как это повлияет на питание людей, если эти породы станут доступны для фермеров. Увеличение объема постного мяса и небольшое содержание туловищного жира – это уже давно главнейшие задачи селекции в животноводстве. Известен пример, когда свиньи с отредактированным геномом содержали на 10 % больше постного мяса, чем их “неотредактированные” собратья; кроме того, у ГМ-свиней было гораздо меньше туловищного жира, а мясо было нежнее[133]. При этом питательная ценность мяса, а также процесс роста этих животных, их здоровье и необходимое количество корма остались прежними. Поскольку в исправленном свином геноме нет следов трансгенов, разработчики породы надеются, что к этим животным будут применяться те же нормативы, что, например, и к бельгийским голубым коровам, у которых мышечная гипертрофия развилась в результате спонтанных мутаций.