Вчора стало відомо, що Великобританії дозволять з дослідницькою метою редагувати геном ембріонів людини. Для цього буде використовуватися відкрита буквально кілька років тому технологія CRISPR/Cas9. Ми спробували відповісти на найочевидніші питання, які у зв'язку з цим виникають: що це таке, навіщо це потрібно і як нова технологія змінить медицину.
Що конкретно сталося?
Британське державне агентство HFEA (Human Fertilisation and Embryology Authority - Управління з ембріології та штучного запліднення) дозволило проводити генетичну модифікацію людських ембріонів за допомогою технології CRISPR/Cas9. Досі подібні дослідження в Сполученому Королівстві і на Заході взагалі були заборонені. Раніше, близько року тому, перші експерименти були проведені в Китаї, але їх легальний статус був неясний і вони викликали потік критики з боку дослідників. Великобританія ж стане першою із західних країн, які офіційно дозволили застосування технології редагування геному по відношенню до людських ембріонів.
Варто зазначити, що дозвіл стосується тільки дослідницьких цілей. Видано воно поки єдиному науковому колективу - групі, очолюваній Кеті Нікен (Kathy Niakan) з Інституту Френсіса Кріка. Вчені будуть зобов'язані знищити отримані ГМ-ембріони протягом 14 днів після їх отримання. І, звичайно, їх не можна буде підсаджувати жінці для виношування.
І що ж тоді в цьому сенсаційного?
Старт досліджень у Великобританії - це важливий крок для початку застосування технології редагування геному на людях. Потенційно, технологія CRISPR/Cas9 здатна змінити ставлення людства до сотень і тисяч спадкових захворювань. Якщо раніше вони були або повністю невиліковні, або допускали паліативне, симптоматичне лікування, то зараз відкривається можливість їх лікувати «по-справжньому», тобто усувати саму причину виникнення хвороби.
Одночасно з появою технології редагування геному з'являється і можливість його «поліпшення», в різних сенсах. Поки мова йде про досить прості (з точки зору механізму спадкування) захворювання, але потенційно мішенями для редагування можуть стати не тільки «поламані» гени, але і гени просто пов'язані з підвищеним ризиком для здоров'я. Або навіть гени, що відповідають за нешкідливі фізіологічні особливості на зразок здатності пити молоко в дорослому віці або успіхи в спорті.
Ця технологія дозволить лікувати рак?
Можливо, але не відразу. Те, що називається в ужитку «раком» - це гігантське сімейство різних хвороб з різними механізмами виникнення. Існують різновиди раку, ймовірність виникнення яких тісно пов'язана з особливо «невдалими» варіантами деяких генів. Типовий приклад - ген BRCA1, мутації в якому можуть підвищувати ймовірність виникнення раку грудей в кілька разів. Потенційно, за допомогою технології CRISPR/Cas9 можна внести зміни в геном сперматозоїду або яйцеклітини і таким чином запобігти передачі мутантного варіанту гена своїм дітям.
Проблема в тому, що для більшості онкологічних захворювань спадковість не відіграє великої ролі, а значить, технологія редагування геному буде майже марна. З іншого боку, існують важкі спадкові захворювання, у яких висока спадкованість, але вона настільки складна і заплутана, що не зрозуміло, де і які потрібно вносити зміни в геном, щоб знизити ризик їх виникнення. Типовий приклад - шизофренія, ризик розвитку якої, як вважається, спадкується на 80 відсотків (це показано на однояйцевих близнюках). При цьому молекулярний механізм спадкування шизофренії до самого останнього часу був абсолютно незрозумілий і тільки зараз став прояснюватися.
Якщо говорити про те, що за допомогою CRISPR/Cas9 можна буде лікувати в першу чергу, то це насамперед прості моногенні захворювання на кшталт бета-таласемії, муковісцидозу або гемофілії.
Що нового в цій технології, якщо методи створення ГМ-тварин давно відомі?
Отримати ГМО можна різними шляхами, в тому числі і за допомогою системи CRISPR/Cas9. Зараз саме на цю технологію переходить все більше і більше біонженерів. Однак між старими і новими технологіями є одна принципова відмінність: це спрямованість внесення змін. Саме в ній полягає принципова відмінність технології CRISPR/Cas9.
Раніше, щоб домогтися появи нової потрібної властивості в організму біоінженери просто вбудовували ДНК-конструкцію в клітини. При цьому місце в геномі, куди ця конструкція потрапить, передбачити було неможливо (за винятком окремих випадків на кшталт пекарських дріжджів). Це призводило до того, що, по-перше, природна версія гена в геномі зберігалася (якщо вона там, звичайно, була) і тільки доповнювалася новою, штучною версією.
Такий метод підходить для отримання якоїсь нової властивості, наприклад, посиленого вироблення гормону зростання у ГМ-лосося або для синтезу вітаміну А в зернах рису. Однак коли мова йде про заміну зламаного гена на його правильну копію, тим більше в людській ДНК, то зрозуміло, що ненаправленість - це великий мінус. Крім того, випадкове вбудовування в геном може призводити до неефективної роботи трансгена - активність будь-якого гена у ядерних організмів залежить від його оточення, від локальної структури хроматину. Тому трансген, який потрапив у невдалий шматок геному, може виявитися просто-напросто вимкнений або, навпаки, занадто активний. На відміну від старих методів технологія CRISPR/Cas9 дозволяє не просто вбудувати нову послідовність в ДНК, а замінити її стару версію на нову.