Всего несколько лет назад о технологии генного редактирования с помощью CRISPR-Cas9 знали лишь немногие специалисты по иммунитету бактерий. Однако в 2018 году она стала одной из самых обсуждаемых тем. Исследователи, врачи и бизнесмены словно соревновались, предлагая все новые проекты с использованием CRISPR. Могло даже сложиться впечатление, что генным редактированием можно решить вообще все проблемы человечества, от рака до голода.

Генный скальпель

Чаще всего о генном редактировании говорили в связи с медициной. CRISPR и правда кажется идеальным средством для борьбы с наследственными болезнями. Достаточно устранить или заменить дефектный ген на уровне эмбриона — и заболевание будет исправлено. Среди потенциальных мишеней технологии — бета-талассемия и фенилкетонурия.

Компания CRISPR Therapeutica намеревалась уже летом 2018-го запустить клинические испытания генной терапии серповидноклеточной анемии, однако чиновники из FDA временно заморозили проект из соображений безопасности.

Однако медицинские перспективы CRISPR не ограничиваются наследственными заболеваниями. С ее помощью можно редактировать лимфоциты для борьбы с раком при иммунотерапии, купировать кокаиновую зависимость и лечить почечную недостаточность. Пока, впрочем, эффективность этих подходов доказана лишь на подопытных животных и культурах клеток.

Для борьбы с некоторыми заболеваниями проще модифицировать не человека, а переносчиков болезни. Например, малярию можно полностью уничтожить, отредактировав геном комаров. Выпустив в дикую природу искусственно выведенных особей с устойчивостью к малярийному плазмодию, ученые планируют запустить процесс генного драйва. Всего через несколько поколений насекомые из данной популяции уже не смогут переносить заболевание, и оно будет искоренено в этой местности.

Несмотря на шум вокруг технологии, вряд ли врачи массово вооружатся «генными скальпелями» в ближайшие несколько лет.

Одна из создателей CRISPR Дженнифер Дудна уверена, что для этого технология должна развиваться еще минимум 5-10 лет. Все современные эксперименты с применением генного редактирования должны проходить под тщательным контролем, причем здоровье пациента следует «мониторить» в течение нескольких лет после операции.

Существует, однако, отрасль медицины, в которой CRISPR можно использовать без всякого риска уже сегодня. Речь идет о диагностике. Гидовая РНК комплекса CRISPR-Cas9 отлично подходит для поиска необходимых генетических последовательностей, будь то ДНК вируса или онкоген.

Накормить человечество

Важнейшая сфера, в которой проявляется потенциал CRISPR — сельское хозяйство. Современные культуры уже не могут обеспечить пищей растущее население Земли и плохо адаптированы к изменениям климата и распространению инфекций. Например, почти все культивируемые бананы принадлежат к сорту «Кавендиш», который вымирает из-за распространения грибка. Все «Кавендиши» — идентичные клоны одного растения, так что надеяться на естественный отбор не приходится. Однако генное редактирование позволит создать бананы, устойчивые к болезни.

Кроме того, с помощью CRISPR можно за несколько лет одомашнить дикие растения и превратить их в популярные культуры, а также модифицировать существующие сорта. По мнению ученых, уже в ближайшем будущем на прилавках магазинов могут появиться фрукты и овощи с непривычным цветом и вкусом — например, фиолетовая клубника. А на полях будет расти более урожайная пшеница и кукуруза, не нуждающаяся в дополнительных удобрениях.

Помешать этому процессу может только бюрократия. Например Европейский суд постановил, что отредактированные растения и животные должны регулироваться так же, как ГМО.

Ученые полагают, что это замедлит развитие технологии. А вот в Японии решили, что технология мало чем отличается от обычной селекции и не требует специальных проверок.

Некоторые проекты предлагают применить тот же подход к сельскохозяйственным животным — например, создать новые породы коров — безрогих или способных выживать в тропическом климате. Однако порой эксперименты в этом направлении приводят к неожиданным результатам, что заставляет задуматься о точности технологии.

Клеточная летопись и воскрешенные гены

Почти с самого момента открытия CRISPR был признан перспективным научным инструментом. С его помощью ученые могут включать и выключать работу генов, чтобы понять их функции, и даже реконструировать особенности вымерших организмов. Например, в уходящем году на основе CRISPR создали инструмент, который перезаписывает в ДНК-архив все РНК, вырабатываемые в ядре. Расшифровав эту «летопись» можно узнать, с какими условиями клетка сталкивалась в течение жизни. Пока технологию проверили на бактериях, но ученые надеются применить ее и к людям.

В 2018 году с помощью CRISPR удалось «разбудить» в пробирке гены неандертальцев. Геном наших вымерших родственников был расшифрован несколько лет назад, и теперь ученые внедрили отдельные неанертальские гены в крошечные модели мозга. Исследование позволило понять некоторые отличие между мозгом неандертальца и человека, которые привели один вид к вымиранию, а другой — к господству над планетой.  

Возможно, в ближайшем будущем генное редактирование даже позволит возвращать из небытия вымершие виды.

На это надеются участники проекта по воскрешению странствующего голубя — вымершей птицы, которая некогда была распространена в Северной Америке, но исчезла из-за охоты и вырубки лесов. Работы по воскрешению вида еще только начинаются, но исследования генома уже позволили выявить некоторые особенности этого вида — например, приспособления к жизни в больших стаях.

Китайская катастрофа

В течение всего года, пока энтузиасты придумывали CRISPR новые применения, в научном сообществе все громче слышались голоса скептиков. В отдельных исследованиях обнаруживалось, что генное редактирование может приводить к нецелевым мутациям, а клетки, наиболее восприимчивые к CRISPR, якобы с высокой вероятностью перерождаются в раковые.

Долгое время подобным работам не придавали большого значения. Однако в ноябре произошло событие, которое резко изменило отношение общества к CRISPR.

Китайский генетик Хэ Цзянькуй заявил о появлении на свет первых детей с отредактированным геномом. ДНК двух девочек-близняшек изменили на эмбриональной стадии, чтобы сделать их устойчивыми к ВИЧ, холере и оспе.

Ученый, до этого безвестный, быстро стал мировой знаменитостью. Но его ждал не триумф, а опала: научная общественность обвинила экспериментатора в безответственности и нарушении этических норм. Даже китайское правительство, которое обычно не уделяет большого внимание биоэтике, объявило опыт безнравственным и начало расследование инцидента. Сам Хэ Цзянькуй исчез — вероятно, оказался под домашним арестом.

Особую сложность истории придает то, что никто до сих пор не знает, действительно ли геном детей был расшифрован. Нельзя исключать возможность, что амбициозный генетик сфальсифицировал результаты.

Реакция на заявления Хэ Цзянькуя была очень бурной. Правительства Китая и Японии поспешили заморозить эксперименты с генетическим редактированием наследственной линии. На Западе, где подобные опыты и так были строго ограничены, разгорелась дискуссия о «дизайнерских» детях и безопасности CRISPR.

Генетики полагают, что о создании детей с заранее запрограммированными признаками можно забыть на неопределенный срок. Даже простые признаки типа цвета глаз и волос кодируются сразу несколькими генами, которые пока невозможно отредактировать одновременно.

«Сконструировать» ребенка с заданным уровнем интеллекта — и вовсе задача из области научной фантастики.

По мнению биоэтиков, если люди все же начнут вносить изменения в свой геном, это будет означать биологический раскол общества. Богачи смогут позволить себе и своим детям дорогостоящие процедуры по редактированию ДНК, а вот бедняки нет. В результате человечество распадется на две касты — привилегированных «сверхлюдей», более умных и устойчивых к болезням, и простых обывателей. Пока это маловероятный сценарий, однако специалисты призывают не допустить даже первых шагов в этом направлении.

Вполне вероятно, что история Хэ Цзянькуя немного охладит пыл энтузиастов CRISPR. Однако она может похоронить и многие потенциально полезные проекты. Например, Китаю уже предсказали утрату лидерства в генном редактировании.