Краткое содержание исследования
Команда из Колумбийского университета в США впервые использовала технологию «редактирования генов на уровне нуклеотидов» для модификации генов человеческих эмбрионов. Были точно внесены изменения в три гена, связанных с заболеваниями; при этом удалось избежать распространенных проблем традиционной технологии CRISPR, таких как повреждение хромосом. Однако возникли недостатки, включая образование кризм (когда в эмбрионе изменены только некоторые клетки) и прерывание его развития, что делает данный метод пока не пригодным для клинического применения. Реакция научного сообщества на это исследование разделилась: сторонники считают его осторожным шагом вперед, в то время как противники выражают опасения по поводу возможного злоупотребления технологией и связанных с ней рисков. Данная технология представляет собой усовершенствование CRISPR, однако еще много проблем нужно решить; в будущем необходимо достичь баланса между научным прогрессом и социальным регулированием.
Что конкретно было сделано в ходе эксперимента?
Исследователи ввели инструмент для редактирования генов в ранние стадии развития человеческих эмбрионов и изменили три гена:
1. Ген PCSK9: связанный с уровнем «плохого холестерина»; был заменен один нуклеотид (А на G), в результате чего активность гена была подавлена. У людей с такими генетическими изменениями риск сердечно-сосудистых заболеваний снижается.
2. Гены HBG1/2: отвечают за производство гемоглобина у плода; были внесены изменения (также А на G), что, по мнению исследователей, может помочь в лечении таких заболеваний крови, как серповидноклеточная анемия и средиземноморская анемия.
Самое важное: в отличие от традиционной CRISPR, при использовании данной технологии не происходило разрезания двух цепей ДНК, что предотвратило потерю больших участков хромосом и связанные с этим проблемы с развитием эмбриона.
В чем преимущества технологии редактирования генов по сравнению с CRISPR?
Традиционная CRISPR действует подобно ножницам: она разрезает ДНК на две части, после чего клетки пытаются самостоятельно восстановить ее структуру. Однако этот процесс может сопровождаться ошибками (утратой участков ДНК или нарушением хромосомной структуры), что приводит к неудачам в развитии эмбриона.
Технология редактирования генов, напротив, работает по аналогии с исправлением опечаток: она заменяет конкретные нуклеотиды без разрезания ДНК, что значительно снижает риск повреждений. Этот эксперимент доказал, что данная методика не вызывает серьезных проблем с хромосомами, что является большим достижением в области генной инженерии.
Какие еще проблемы существуют у этой технологии?
1. Проблема кризм: в одном и том же эмбрионе изменения произошли только в некоторых клетках; такие эмбрионы не могут быть использованы для зачатия детей.
2. Прерывание развития эмбриона: при введении инструмента в виде мРНК некоторые эмбрионы просто перестают развиваться, что свидетельствует о его вредном воздействии.
3. Ограничения: возможно изменение только определенных нуклеотидных пар (например, А на G); не все генетические ошибки можно исправить; также существует риск «выхода за целевые участки ДНК».
Поэтому исследователи однозначно заявили, что технология пока не готова к клиническому применению.
Почему научное сообщество так сильно обсуждает это исследование?
Сторонники: считают эксперимент осторожным и соответствующим этическим нормам (в отличие от случая с Хэ Цзянькуем в 2018 году, который использовал CRISPR для нецелевых целей); это важный шаг на пути к более безопасным методам генной инженерии.
Противники:
- Боятся злоупотреблений со стороны богатых людей: например, использования технологии для «оптимизации» характеристик новорожденных (роста, интеллекта) с возможным риском возникновения заболеваний.
- Считают, что многие генетические заболевания можно предотвратить путем выбора здоровых эмбрионов при использовании методов экстракорпорального оплодотворения.
- Опасаются влияния на будущие поколения: изменения в генах эмбриона могут передаваться потомкам, что может привести к серьезным последствиям для нескольких поколений.
Каковы перспективы развития этой технологии?
Потенциал технологии велик: многие генетические заболевания (например, серповидноклеточная анемия) вызваны ошибками в одном-единственном нуклеотиде, и редактирование генов может помочь в их лечении. Однако существуют значительные риски: необходимо решить проблемы, связанные с образованием кризм и выходом за целевые участки ДНК. Также необходимо установить четкие этические правила для использования технологии. Только при синхронном развитии науки и социального регулирования она сможет стать спасением для пациентов с генетическими заболеваниями, а не инструментом, вызывающим этические кризисы.