Ключи от генов

Генная инженерия — современный аналог Кембрийского взрыва, который ускорил ход эволюции. Сегодня ни одна другая технология не обладает таким потенциалом по продлению человеческой жизни, улучшению ее качества, по борьбе со смертельными недугами. Но есть одно «но». Объекты экспериментов - живые люди.

«Выбирайте: Hyundai Solaris или суперребенок» — такие плакаты, по мнению молекулярного биолога Дениса Ребрикова, могут появиться на улицах. Подхвативший знамя хайпа российский ученый и топ-менеджер коммерческой компании прогнозирует пятилетку редактирования. За это время мировое сообщество наберет сотню экспериментально отредактированных детей. А там и до масс-маркета недалеко — вам малыша с каким цветом глаз и волос?

Достаточно сумасшедший

Российский ученый называет себя достаточно сумасшедшим для генетических экспериментов и, видимо, для того, чтобы заставить государство наконец легализовать редактирование человеческих эмбрионов.

Проректор по научной работе Российского национального исследовательского медицинского университета имени Н. И. Пирогова, имеющий тесные связи с Центром акушерства, гинекологии и перинатологии им. Кулакова (это его главный лоббистский актив), в июне 2019 года дал интервью журналу Nature. В материале под заголовком Russian biologist plans more CRISPR-edited babies доктор наук Денис Ребриков заявил, что еще чуть-чуть — и российские врачи смогут обмануть природу — «сделать» здорового малыша родителям, страдающим неизлечимыми недугами.

Команда Ребрикова уже не станет первой, хотя над научным проектом 15 российских специалистов работают более трех лет: буквально на последнем повороте их обошел китайский ученый Хэ Цзянкуй. Он не предупреждал сообщество о грядущих экспериментах и даже не сильно озаботился их научной чистотой, а просто в октябре 2018 года поставил мир перед фактом: на свет появились малыши с искусственно измененным геномом. Правда, судьба этих девочек, как и самого доктора Хэ, неизвестна: власти Поднебесной арестовали исследователя, и в прессе мелькала информация, что ему грозит смертная казнь.

В научном сообществе эксперименты резко осудили. Хотя во многих странах идут генетические исследования, подсадить эмбрионы в матку решился только Хэ.

Его слава не дает покоя и московским генетикам (сам Денис Ребриков признает, что ученые очень тщеславны).

Мы примерно на год раньше, чем китайский исследователь, стали заниматься таким же точным вопросом (попытка сделать человека генетически невосприимчивым к ВИЧ)

— говорит Денис Ребриков

Ученый добавил, что они уже проверили результат на эмбрионах: из 16 зигот нормально развивалась половина. Последующий анализ показал, что из восьми эмбрионов пять были отредактированы полностью, а три предположительно оказались мозаиками — часть ДНК осталась исходной».

Но мировая слава досталась китайцу. Однако Денис Ребриков (на фото) заявил о старте нового эксперимента с учетом всех претензий к Хэ. Во-первых, он громко проинформировал сообщество. Во-вторых, сменил цель редактирования.

«Ситуаций, где клиническое применение геноредактирования на уровне эмбриона могло бы быть оправданно, крайне мало, — подчеркивает ученый. — Это касается ВИЧ-положительных мам, которые не отвечают на антиретровирусную терапию (по статистике московского центра СПИД, их 1 на 50 тысяч инфицированных, а на всю страну — несколько десятков), или тех редких пар, где оба родителя имеют одно и то же генетическое нарушение — например, врожденную глухоту или карликовость. В этих случаях бессилен даже скрининг, который позволяет перед процедурой ЭКО выбрать здоровый эмбрион».

Ребриков решил работать с глухотой. Сейчас исследователь ищет добровольцев и ждет разрешения Минздрава. Биолог уверен, что находится в очень удачном для ученого положении: в политически несвободной стране большой простор именно для научной работы. А поднятый в СМИ хайп адресован не американскому обществу, а российским гражданам и властям: мы тут тоже кое-что можем.

Государственный интерес к геному

Такие заявления, тем более транслируемые западными СМИ, сложно было не услышать — в июле в Медико-генетическом научном центре при закрытых дверях прошла встреча представителей научного сообщества, на которой присутствовала и член совета директоров компании «Номеко», сотрудник НМИЦ эндокринологии Минздрава Мария Воронцова, которую ряд СМИ называет дочерью российского президента. После чего последовал вывод, что решение об эмбриональном редактировании будет принимать лично Владимир Путин. 

Оно вполне укладывается в государственную стратегию. В апреле 2019 года была утверждена Федеральная научно-техническая программа развития генетических технологий на 2019–2027 годы. Представляя ее, премьер-министр Дмитрий Медведев отметил: «Цель понятна — это развитие генетических технологий, связанных в том числе с так называемым генетическим редактированием. Это создание генотерапевтических препаратов для лечения онкологии, сердечно-сосудистой патологии, других заболеваний, в том числе передаваемых по наследственному признаку… У нас в целом есть неплохие заделы, и ровно поэтому мы и подготовили эту программу. Но доля нашей страны, скажем прямо, на мировом рынке обращения генетических технологий очень мала, и необходимо сделать всё, чтобы нашу долю здесь нарастить». Исполнение программы поручено Министерству науки и высшего образования; оргсопровождение осуществляет Курчатовский институт; куратором темы в правительстве назначена Татьяна Голикова. 

Изменения в ДНК люди научились вносить уже достаточно давно. Первые системы направленного изменения генома возникли в середине 70-х годов прошлого века.

Используя природные клеточные механизмы, ученые научились что-то добавлять или вырезать из цепочки ДНК достаточно прицельно. Уже в нашем столетии активно стали развиваться дизайнерские ферменты, которые научены узнавать нужную последовательность генов и вносить разрыв. Система CRISPR-Cas, которая в 2015 году, по версии журнала Science, была признана прорывом года, сегодня получает бурное развитие. 

Улучшайзинг с помощью ножниц

С помощью геномных ножниц можно помогать уже взрослым людям. «Мы могли бы попробовать лечить вирусные заболевания, в частности, ВИЧ. Этот вирус встраивается в ДНК человека и мимикрирует под наш геном, поэтому иммунная система организма его не видит. Один из способов убрать его из организма — очень аккуратно ножничками вырезать и сшить ДНК, — рассказывает Денис Ребриков. — Мы могли бы чинить гены "совести клеток", которые сошли с ума и стали частью злокачественной опухоли. Еще одна цель — моногенные заболевания, они очень редкие, но их семь тысяч. Наконец, появляется возможность попробовать ликвидировать нехорошие предрасположенности. Проанализировав геном, мы можем предсказать, что у какого-то человека система, отвечающая за функционирование мозга, слабая и первой выйдет из строя: такое сочетание генов. Можно попробовать починить». 

Но больше возможностей — для только планируемых детей. 

«В будущем, если технология станет ходовой, рутинной, мы могли бы снижать повышенный риск онкологии, нейродегенеративных или сердечно-сосудистых заболеваний, которые проявятся у ребенка через много лет. В будущем могли бы проводить улучшайзинг — исправлять особенности строения, цвет глаз, волос и т.д.», — фантазирует биолог.

По его мнению, генетическое редактирование уравняет людей в их способностях. Главный вопрос — в точности инструмента. Длина всех нуклеатидов нашей ДНК — более трех миллиардов букв. Чтобы изменить всего несколько букв, нужна высокая точность. Следующий спорный вопрос — как произведенные манипуляции скажутся на организме в целом. 

Команда Ребрикова использует методы биоинформатики — сравнивает исходные ДНК родителей и получившего эмбриона. «Дизайнерская генетическая конструкция вводится на стадии первой клетки организма, после чего начинает развиваться эмбрион. На стадии пяти-шести дней, когда у эмбриона уже 200–300 клеток, одну из них берут на анализ, чтобы убедиться, что изменения произошли там, где мы хотели бы, и не произошли там, где не хотели бы», — подчеркивает исследователь. 

Сегодня закон позволяет экспериментировать с эмбрионами до 14 дней без переноса в матку.

Принятие новых законов, которые позволили бы пойти дальше, отчасти ограничивает религия. Однако Денис Ребриков говорит, что никакого противодействия нет.

Более того, я в некоторых официальных пресс-релизах патриархии наблюдаю очень правильные слова – например, недавно вышло сообщение, из которого я четко прочел: все, что не попало в матку, неодушевленно. Супер! Значит, то, что я экспериментирую на эмбрионах до переноса, вообще благословлено. Церковь — достаточно рациональная система. Если мы исцеляем — встань и иди, — почему же она должна сопротивляться этому?!

— удивляется биолог

Несмотря на такой оптимистичный подход, Ребриков, который работает также директором по науке в биохимической компании «ДНК Технологии», утверждает, что коммерциализировать геноредактирование будут точно не завтра. «Сначала мы должны увидеть работу этой технологии на большом количестве кейсов в моногенных семьях, а их не так много. Наверное, все мировое медицинское сообщество сможет получить первую сотню рожденных детей за пятилетку. То есть в ближайшие пять лет мы вообще не говорим о масс-маркете». 

Сегодня такие операции стоят около 1 млн рублей, но постепенно цена пойдет вниз. Так уже было с расшифровкой человеческого генома: первая процедура обошлась в $2,7 млрд, а в 2018 году у стартапа Veritas Genetics была акция — прочтение ДНК по цене беспроводных наушников Apple — $199. В перспективе трех лет стоимость может снизиться еще вдвое. Появление большой базы для аналитической работы и использование искусственного интеллекта позволяют выявить закономерности и сделать открытия в генетике.

Один из ведущих российских генетиков Сурен Закиян говорит, что у генетических технологий большое будущее в медицине. «Этот прогресс можно назвать революционным по своему характеру. Это и масштабы, и нобелевские работы. Одним словом, это медицина завтрашнего дня», — рассуждает заведующий лабораторией эпигенетики развития ФИЦ «Институт цитологии и генетики СО РАН», доктор биологических наук.

Но сегодня эксперименты с человеческим эмбрионом преждевременны. Как подчеркивает Сурен Закиян, в перспективе 10–15 лет можно будет использовать этот метод терапии при лечении неизличимых болезней, таких как спинальная мышечная атрофия, — но только после того, как будет доказана его 100-процентная безопасность.

Резать в космосе и в поле

По мнению биофизика, основателя и научного директора компании Gero Петра Федичева, общество скорее готово к приходу эры редактирования генома.

«Если мы посмотрим на результаты одного из британских опросов, то увидим, что более 80% человек считают, что коррекция генов зародыша в медицинских целях допустима. Но "тюнинг" — например, улучшение умственных способностей — не одобряют 60% респондентов», — отмечает Петр Федичев.

Как подчеркивает ученый, генная терапия поможет людям жить дольше: изменение одного гена продлевает жизнь модельных животных в 10 раз. И здоровым людям она пригодится, если они, например, соберутся в космос. Генетик из Гарварда Джордж Черч даже составил список генов, которые пригодятся в межпланетарном полете. 

Технология геномных ножниц активно применяется также в сельском хозяйстве. Выведение новых сортов растений или пород животных происходит быстрее и дешевле. Благодаря CRISPR-Cas создаются продукты с улучшенными потребительскими свойствами — например, безглютеновая пшеница или бессемянные помидоры. На подходе яблоки, которые не коричневеют при разрезании, и зерна кофе без кофеина. Федеральной программой развития генетических технологий на 2019–2027 годы предусмотрено создание 30 видов растений и животных. За девять лет биологам предстоит вывести в том числе быстрорастущие деревья и устойчивый к вирусам скот. В США первые продукты на основе растений с отредактированным геномом появились в свободной продаже в конце 2018 года. Эксперты полагают, что к 2030 году в мире будет продаваться растительных продуктов на $6 млрд, мяса животных генетически модифицированных пород — на $60 млрд.