Трещина в мироздании - Дженнифер Даудна

Если эти примеры на что-то и указывают, так это на то, что в будущем медицина будет все чаще пользоваться CRISPR; при этом будут возникать новые альянсы и новые способы партнерства общественных и частных спонсоров. Но нам не нужно ждать, чтобы своими глазами увидеть мощь CRISPR в предотвращении заболеваний. Свидетельства уже сегодня прямо перед нами.

Доклинические испытания на животных уже показали невероятную способность CRISPR находить и “чинить” мутировавшие гены внутри живых организмов. В декабре 2013-го, меньше чем через год после того, как несколько лабораторий, включая мою собственную, сообщили об успешном использовании полученных из бактерий молекул CRISPR для редактирования генома клеток человека, группа китайских ученых запрограммировала те же молекулы CRISPR находить и исправлять мутацию размером в одну “букву” среди 2,8 миллиарда “букв” ДНК в геноме мыши. Таким образом, они впервые смогли полностью вылечить генетическое заболевание с помощью CRISPR, применив его на целом животном (а не отдельных клетках)[200].

Эта новость повергла меня в шок, хоть я и не могу сказать, что была удивлена, учитывая, как быстро появлялись новые варианты использования технологии. И все же налицо было фундаментальное достижение: был создан первый представитель нового типа ювелирно точных средств генетической терапии, и его появление, по всей видимости, отметило начало новой эры в медицине – эры, в которой хотя бы некоторые из семи с лишним тысяч генетических заболеваний человека, каждое из которых вызвано “собственной” мутацией в одном конкретном гене, могут быть излечены благодаря универсальному молекулярному инструменту.

Проведенные в Китае эксперименты, подтверждающие такую возможность, излечили мышей от врожденной катаракты – недуга, при котором дефектная копия гена приводит к затуманиванию и общему ухудшению зрения. На протяжении следующей пары лет ученые применили CRISPR для излечения мышей от мышечной дистрофии (тяжелого заболевания, при котором истощается мышечная ткань), а также от различных нарушений обмена веществ, затрагивающих печень. Параллельно с этим, работая на культурах человеческих клеток, часто берущих начало от образцов тканей пациентов, сотни исследователей использовали CRISPR для исправления непрерывно растущего числа мутаций ДНК, связанных с некоторыми из наиболее тяжелых генетических болезней – от серповидноклеточной анемии и гемофилии до муковисцидоза и тяжелого комбинированного иммунодефицита. Неважно, какие именно изменения ДНК стали причиной заболеваний – неверные “буквы” в последовательности, пропущенные “буквы”, лишние “буквы” или даже масштабные хромосомные нарушения, – казалось, нет такой “однобуквенной” ошибки, которую CRISPR неспособен исправить!

Некоторые ученые используют CRISPR, чтобы блокировать вирусные инфекции в человеческих клетках, то есть фактически делать то же самое, что эта система молекулярной защиты делает в клетках бактерий. Первые клинические испытания редактирования генома нацелены на излечение ВИЧ/СПИД путем изменения клеток собственной иммунной системы пациента таким образом, чтобы вирус не мог войти в них. В другом выдающемся исследовании человеческая жизнь была впервые спасена с помощью редактирования генома в сочетании с другим прорывом в медицине – технологией иммунотерапии рака, в ходе которой иммунную систему пациента “натаскивают” на то, чтобы она сама находила и уничтожала раковые клетки.

Поддаться всеобщему энтузиазму легко. Тот факт, что редактирование генома потенциально может навсегда повернуть вспять течение болезни, воздействовав на лежащую в основе этой болезни генетическую аномалию, будоражит воображение. Но еще сильнее волнует нас тот факт, что CRISPR можно перепрограммировать на охоту за новыми ДНК-мишенями, а значит, и за новыми заболеваниями. Учитывая выдающийся потенциал CRISPR, я за последние несколько лет привыкла к частым просьбам о помощи от фармацевтических компаний, которым необходима информация о технологии CRISPR и о том, как ее можно задействовать в поиске новых терапевтических средств.

Но терапевтическое редактирование генома по-прежнему находится в зачаточном состоянии – клинические испытания только-только начались, – и существует еще несколько фундаментальных вопросов о том, как дальше будут развиваться события. Многолетние попытки воплотить в жизнь теоретические обещания, которые дает генная терапия, должны служить напоминанием, что прорывы в медицине почти всегда оказывается сложнее осуществить, чем думалось изначально. И для CRISPR дорога от лаборатории в клинику тоже будет длинной и трудной.

Клетки каких типов сделать мишенью – вот одна из многих дилемм, стоящих перед исследователями. Стоит ли редактировать соматические клетки (от греческого σῶμα, то есть “тело”) или половые, герминативные клетки (от латинского germen, что означает “бутон” или “росток”)? Различия между этими двумя типами клеток – тема одной из наиболее жарких и оживленных дискуссий в мире современной медицины.

Половые клетки – это любые клетки, чей геном может быть унаследован следующими поколениями, поэтому они составляют зародышевый путь организма – поток генетического материала, передаваемый от поколения к поколению. Самые известные и очевидные половые клетки в организме – яйцеклетки и сперматозоиды, но, помимо них, зародышевый путь включает в себя предшественников этих зрелых гамет, а также стволовые клетки, имеющиеся в эмбрионе начиная с самых ранних стадий развития.

Соматические клетки – это фактически все остальные клетки тела: сердце, мышцы, головной мозг, кожа, печень – любая клетка, чья ДНК не может быть передана потомкам.

Специалисты по генетике мышей (и животноводы в целом) ухватились за возможность менять геном половых клеток с помощью CRISPR. Редактирование генома клеток зародышевого пути – наиболее эффективный способ применения технологии. Обычно к тому времени, как мышь с болезнетворной генетической мутацией достигнет зрелости, исправлять ошибку уже слишком поздно: изначальная ошибка в одной оплодотворенной яйцеклетке скопировалась в миллиарды потомков этой клетки, и теперь устранить все до единого следы заболевания уже невозможно. (Представьте, что вы пытаетесь исправить ошибку в газетной заметке, когда газета уже напечатана и ее развезли по киоскам. А теперь сравните это с ситуацией, когда заметка с ошибкой все еще представляет собой лишь текстовый файл в компьютере редактора.) Сосредоточив усилия на клетках зародышевого пути, ученые могут отправить CRISPR в эмбрион на самой ранней стадии развития и устранить мутацию в единственной клетке, из которой этот зародыш состоит. На протяжении всего развития эмбриона до стадии взрослого организма “починенная” ДНК аккуратно копируется в каждую дочернюю клетку, включая половые клетки, которые в конечном счете передадут геном последующим поколениям.

Редактирование геномов клеток зародышевого пути оказалось полезным инструментом исследований на лабораторных мышах, однако его применение на человеке ставит серьезные вопросы безопасности и этики. Стоит ли нам манипулировать геномом нерожденных младенцев и подчищать генофонд Homo sapiens – причем таким образом, что эти изменения нельзя будет просто взять и отменить? Готовы ли мы как вид взять на себя управление собственной эволюцией и ответственность за нее, преднамеренно внося мутации в наш геном, – вместо того чтобы оставить это случайности? Ответы на эти чрезвычайно сложные вопросы имеют огромное значение, и я еще остановлюсь на них подробно в двух последних главах книги.