Трещина в мироздании - Дженнифер Даудна

Однако совершенно не факт, что современный мир примет возрожденные виды с распростертыми объятиями или что их воскрешение не влечет никаких рисков – для них самих или для нас. Так же как представители ныне живущих видов, когда их интродуцируют в чуждую для них среду, могут вызвать экологическую катастрофу в своих новых местообитаниях, так и возрожденные виды могут сильно повредить экосистемы, в которые их выпустят. И поскольку мы никогда ранее не воскрешали вымершие виды, невозможно сказать заранее, насколько велики будут потрясения, вызванные их повторным появлением, и к чему эти потрясения могут привести.

Есть и другие весомые аргументы против использования CRISPR для возрождения вымерших видов – и это примерно те же возражения, что и в вопросе создания дизайнерских домашних животных: мы должны учитывать моральные нормы и благополучие животных. Процедурам клонирования обычно сопутствуют страдания животных – различные уродства и преждевременные смерти. Сколько таких страданий мы сочтем приемлемыми ради проведения научных исследований, которые почти наверняка никак не повлияют на здоровье человека, не улучшат его? Может быть, не стоит отвлекаться на возрождение вымерших видов и на создание дизайнерских собак, а вместо этого сосредоточиться на защите существующих видов и домашних животных, с которыми жестоко обращаются, а то и вовсе бросают на произвол судьбы? И вообще, если у нас есть возможность не изменять природу еще сильнее, чем мы уже сделали, – так, может, использовать эту возможность?

CRISPR вынуждает нас ставить подобные вопросы – сложные и, вероятно, в каких-то случаях неразрешимые. Многие из них сводятся к базовым принципам взаимоотношений человека и природы. Люди меняли генетику растений и животных задолго до появления генной инженерии. Должны ли мы сегодня отказаться от влияния на окружающую среду с помощью этого нового инструмента, если в прошлом мы не проявляли подобной сдержанности? По сравнению с тем, что мы уже сделали с планетой – умышленно или нечаянно, – кажется ли редактирование генов с помощью CRISPR менее естественным? Более вредоносным? Так просто на эти вопросы не ответить.

Существует по меньшей мере один способ редактировать генофонды других видов, который, вероятно, более опасен, чем любые другие изменения планеты, когда-либо проведенные людьми. Я имею в виду революционную технологию, известную как генный драйв (gene drive), названную так потому, что она дает биоинженерам способ вводить (to drive) новые гены – а также варианты признаков, ими кодируемые, – в популяции свободноживущих организмов с беспрецедентной скоростью в ходе процесса, похожего на неостановимую цепную реакцию.

С генным драйвом, как и с другими разработками в стремительно развивающейся области редактирования генома, наука продвигается так быстро, что уследить за ее успехами сложно. Всего через год после того, как в одной теоретической статье было указано на возможность проведения генного драйва с помощью CRISPR, эта технология показала свою эффективность сначала на дрозофилах, а затем на комарах. Генный драйв эксплуатирует силу особого типа наследования, использующего один из регуляторов передачи генетической информации от поколения к поколению.

При “стандартном” половом размножении видов, у которых в клетках по две копии каждой хромосомы, потомок наследует только одну копию хромосомы от каждого родителя, и это означает, что вероятность наследования конкретного варианта гена составляет пятьдесят процентов. Однако существуют последовательности ДНК, называемые эгоистичными генами, способные повышать свою встречаемость в геноме с каждым поколением, даже если они не дают потомку никакого адаптивного преимущества. В 2003 году эволюционный биолог Остин Берт предложил метод использования эгоистичных генов для более эффективного распространения новых признаков и гарантии того, что потомки стопроцентно унаследуют конкретный фрагмент ДНК[179]. Однако идея Берта требовала технологии, которой в то время еще не существовало: легко программируемые ферменты, разрезающие ДНК и обеспечивающие простое редактирование генома.

И тут на сцену выходит CRISPR. Летом 2014-го сотрудники лаборатории Джорджа Чёрча в Гарварде под руководством Кевина Эсвельта предложили метод конструирования и запуска генных драйвов с помощью высокоэффективного редактирования генома[180]. Вкратце, идея метода основана на подходе генного нокина (gene knock-in), при котором ученые используют CRISPR для разрезания ДНК в четко заданном месте и заделывают образовавшуюся брешь вставкой новой последовательности. Впрочем, есть одно существенное отличие от генного драйва: часть новой добавленной ДНК содержит генетическую информацию, кодирующую сам CRISPR. Словно в популярном научно-фантастическом сюжете о машине, которая сама себя собирает, генный драйв CRISPR может самостоятельно копироваться в новые хромосомы, обеспечивая для себя экспоненциальный рост численности в популяции. Эсвельт предположил, что, добавляя к CRISPR различные генетические грузы, такие как гены резистентности к болезнетворным организмам, ученые могут запрограммировать CRISPR на то, чтобы копировать не только самого себя, но и любые нужные последовательности ДНК.

Судя по всему, генные драйвы действительно могут быть настолько эффективными, как это предполагает теория. В начале 2015-го Итан Бир (Ethan Bier) и его аспирант Валентино Ганц в Калифорнийском университете в Сан-Диего сообщили о первой успешной демонстрации генного драйва с участием CRISPR у обыкновенной дрозофилы[181]. Этот генный драйв использовали для введения дефектного гена окраски в геном насекомого. Вот что получилось: 97 процентов “отредактированных” мух были нового, желтого цвета вместо обычного желто-коричневого. Не прошло и полугода, как тот же коллектив получил вдобавок к этим результатам экспериментальной проверки концепции на плодовых мушках обнадеживающие данные тестов на комарах. Однако вместо того чтобы просто поменять цвет этих насекомых, новый генный драйв распространил в них ген, дающий устойчивость к малярийному плазмодию Plasmodium falciparum – паразиту, на счету которого сотни миллионов случаев малярии в год[182]. Эффективность успешной передачи этого гена комарам оказалась еще выше, чем в случае с мушками: 99,5 %.

Первый из этих генных драйвов (изменение окраски) кажется безобидным, а второй (устойчивость к малярии) выглядит полезным[183]. Но вот и третий пример. Работая независимо от калифорнийских ученых, британская команда исследователей – в ее состав входит и биолог Остин Берт, разработавший саму концепцию генного драйва, – создала легко передающиеся генные драйвы, распространяющие гены стерильности самок малярийных комаров[184]. Поскольку эта стерильность – рецессивный признак, гены должны были стремительно распространиться в популяции, а их частота должна была повышаться до тех пор, пока у каждой самки не окажется по две соответствующие копии, – и в этот момент наступит коллапс популяции. Вместо того чтобы избавиться от малярии, генетически изменив комаров таким образом, что они больше не были способны переносить заболевание, на этот раз был использован более грубый инструмент – истребление популяции, лишенной способности к размножению. Если бы этот подход был применен к популяциям комаров в природе, это могло бы в конце концов привести к полному уничтожению данного вида.