Дизайнерские дети: ожидать ли нам ГМО-поколения?

Лулу и Нана из ящика Пандоры

Появление на свет в конце 2019 года первых детей с модифицированным геномом повлекло нешуточный резонанс в научном сообществе и среди общественности. Хэ Цзянькуй  —  биолог из Южного научно-технологического университета КНР (SUSTech)  —  19 ноября 2018 года, накануне второго Международного саммита по редактированию генома человека в Гонконге, в интервью информационному агентству Associated Press объявил о рождении первых в истории детей с отредактированным геномом.

Девочки-близнецы родились в Китае. Их имена, а также имена их родителей не разглашаются: первые на планете «ГМО-дети» известны как Лулу и Нана. По словам ученого, девочки здоровы, а вмешательство в их геном сделало двойняшек невосприимчивыми к ВИЧ.

Событие, которое может показаться новым шагом в развитии человечества или хотя бы медицины, как уже было сказано, не вызвало положительных эмоций среди коллег ученого. Наоборот, он подвергся осуждению. Госорганы Китая начали расследование, а все эксперименты с человеческим геномом в стране временно запретили.

Неоцененный общественностью эксперимент заключался в следующем. У будущих родителей ученый взял сперму и яйцеклетки, проведя с ними экстракорпоральное оплодотворение, он отредактировал геномы полученных эмбрионов с помощью метода CRISPR/Cas9. После эмбрионы были имплантированы в слизистую оболочку матки женщины, при этом будущая мать девочек не была инфицирована ВИЧ  —  в отличие от отца, который был носителем вируса.

Редактированию подвергся ген CCR5, кодирующий мембранный белок, используемый вирусом иммунодефицита человека для проникновения в клетки. Если его видоизменить, человек с такой искусственной мутацией окажется устойчивым к заражению вирусом.

Мутация, которую Хэ Цзянькуй попытался создать искусственно, называется CCR5 Δ32: она встречается и в природе, но лишь у немногих людей, и уже давно обратила на себя внимание ученых. Эксперименты на мышах в 2016 году показали, что CCR5 Δ32 влияет на работу гиппокампа, существенно улучшая память. Ее носители имеют не только иммунитет к ВИЧ, но и быстрее восстанавливаются после инсульта или черепно-мозговой травмы, имеют лучшую память и способности к обучению, нежели «обычные» люди.

Правда, пока ни один ученый не может гарантировать, что CCR5 Δ32 не несет в себе каких-либо неизвестных рисков и что подобные манипуляции с геном CCR5 не вызовут негативных последствий для носителя мутации. Сейчас известно единственное негативное последствие такой мутации: организм ее обладателей более восприимчив к лихорадке Западного Нила, однако заболевание это достаточно редкое.

Между тем университет, где работал китайский ученый, открестился от своего сотрудника. В альма-матер заявили, что об экспериментах Хэ Цзянькуя, которые назвали грубым нарушением этических принципов и научной практики, якобы не знали и он ими занимался вне стен учреждения.

Стоит отметить, что сам проект не получил независимого подтверждения и не прошел рецензирование, а его результаты не были опубликованы в научных изданиях. Все, что мы имеем, —  только заявления ученого.

Работа Хэ Цзянькуя нарушила международный мораторий на проведение подобных экспериментов. Запрет установлен на законодательном уровне почти во всех странах. Коллеги генетика сходятся во мнении, что применение технологии геномного редактирования CRISPR/Cas9 на людях несет огромные риски.

Но ключевой момент критики заключается в том, что работа китайского генетика не имеет ничего инновационного: ранее никто не брался за такого рода эксперименты из-за опасения непредсказуемых последствий, ведь мы не знаем, какие проблемы модифицированные гены могут создать их носителям и потомкам.
Как заявила в своем твиттер-аккаунте британский генетик Марьям Хосрави: «Если мы что-то можем сделать, это не значит, что мы должны это сделать».

К слову, в октябре 2018 года, еще до шокирующего заявления китайского ученого, российские генетики из НМИЦ акушерства, гинекологии и перинатологии имени Кулакова тоже объявили об успешном изменении гена CCR5 с помощью геномного редактора CRISPR/Cas9 и получении эмбрионов, неподвластных действию ВИЧ. Естественно, их уничтожили, так что до рождения детей дело не дошло.

За 40 лет до этого

Перенесемся на четыре десятилетия назад. В июле 1978 года в Великобритании родилась Луиза Браун  —  первый ребенок, появившийся на свет в результате экстракорпорального оплодотворения. Тогда ее рождение вызвало много шума и возмущения, досталось и родителям «ребенка из пробирки», и ученым, которых прозвали «врачами Франкенштейна».

Но если одних тот успех напугал, то другим дал надежду. Так, сегодня на планете живут более восьми миллионов человек, обязанных своему появлению на свет методике ЭКО, а многие предубеждения, популярные тогда, развеялись.

Правда, было еще одно опасение: поскольку метод ЭКО предполагает, что в матку помещается «готовый» человеческий эмбрион, то он перед имплантацией может быть подвергнут генной модификации. Как мы видим, спустя несколько десятилетий именно это и случилось.

Так можно ли проводить параллель между двумя событиями – рождением Луизы Браун и китайских близнецов Лулы и Наны? Стоит ли утверждать, что ящик Пандоры открыт и уже совсем скоро можно будет «заказать» ребенка, созданного по проекту, то есть дизайнерского. И главное – изменится ли отношение общества к таким детям, как практически поменялось оно к детям «из пробирки» сегодня?

Селекция эмбрионов или генетическая модификация?

Однако не только редактирование генома приближает нас к будущему, где дети будут иметь заранее запланированные качества. Своему рождению Лулу и Нана обязаны не только технологии генного редактирования CRISPR/Cas9 и методу ЭКО, но и преимплантационной генетической диагностике эмбрионов (ПГД). В процессе своего эксперимента Хэ Цзянькуй прибег к ПГД отредактированных эмбрионов для выявления химеризма и нецелевых ошибок.

И если редактирование человеческих эмбрионов запрещено, то преимплантационная генетическая диагностика, заключающаяся в секвенировании генома эмбрионов на предмет некоторых наследственных генетических заболеваний, и последующий отбор здоровых эмбрионов  —  нет. ПГД  —  своего рода альтернатива пренатальной диагностике, только без необходимости прерывания беременности в случае обнаружения генетических аномалий.

В процессе ПГД эмбрионы, полученные с помощью экстракорпорального оплодотворения, подвергаются генетическому скринингу. Процедура включает в себя извлечение клеток из эмбрионов на очень ранней стадии развития и «чтение» их геномов. Вся ДНК или ее часть считывается, чтобы определить, какие варианты генов она несет. После будущие родители смогут выбирать, какие эмбрионы имплантировать в надежде на беременность.

Преимплантационная генетическая диагностика уже используется парами, которые полагают, что несут гены определенных наследственных заболеваний, чтобы идентифицировать эмбрионы, у которых этих генов нет. В США такое тестирование применяют примерно в 5% случаях ЭКО. Оно обычно проводится на трех-пятидневных эмбрионах. Такие тесты позволяют обнаруживать гены, несущие в себе около 250 заболеваний, включая талассемию, раннюю болезнь Альцгеймера и муковисцидоз.

Вот только сегодня ПГД несильно привлекательна как технология для проектирования детей. Процедура получения яйцеклеток неприятна, несет риски и не дает необходимого для отбора количества клеток. Но все изменится, как только станет возможно получать большее количество яйцеклеток для оплодотворения (например, из клеток кожи), а заодно увеличится скорость и снизится цена секвенирования геномов.

Биоэтик Генри Грили из Стэнфордского университета в Калифорнии утверждает: «Почти все, что вы можете сделать с помощью редактирования генов, вы можете сделать с помощью отбора эмбрионов».

ДНК  —  это судьба?

Как отмечают эксперты, в ближайшие десятилетия в развитых странах прогресс в технологиях чтения генетического кода, записанного в наших хромосомах, даст все большему числу людей возможность секвенировать свои гены. Но использование генетических данных для предсказания того, каким человеком станет эмбрион, сложнее, чем это кажется.

Многие люди уверены, что между их генами и чертами существует прямая и однозначная связь. Распространено представление о существовании генов, непосредственно отвечающих за интеллект, гомосексуальность или, например, музыкальные способности. Но даже на примере вышеупомянутого гена CCR5, изменение которого влияет на работу мозга, мы увидели, что все не так просто.

Есть множество  —  в основном редких  —  генетических заболеваний, которые можно точно распознать по определенной мутации гена. Как правило, между такой поломкой гена и заболеванием действительно есть прямая связь.

Наиболее распространенные заболевания или медицинские предрасположенности  —  диабет, болезни сердца или определенные виды рака  —  связаны с несколькими или даже многими генами, они не могут быть предсказаны с какой-либо определенностью. Кроме того, они зависят от множества факторов окружающей среды  —  к примеру, от диеты человека.

Но когда речь идет о более сложных вещах, таких как личность и интеллект, здесь мы не много знаем о том, какие гены задействованы. Впрочем, ученые не теряют позитивного настроя. По мере увеличения числа людей, чьи геномы были секвенированы, мы сможем больше узнать об этой области.

Между тем Юан Бирни, директор Европейского института биоинформатики в Кембридже, намекая на то, что расшифровка генома не даст ответы на все вопросы, отмечает: «Мы должны уйти от мысли, что твоя ДНК  —  твоя судьба».

Дирижер и оркестр

Однако и это еще не все. За наш интеллект, характер, телосложение и внешность отвечают не только гены, но и эпигены  —  специфические метки, определяющие активность генов, но не затрагивающие первичную структуру ДНК.

Если геном  —  совокупность генов нашего организма, то эпигеном  —  совокупность меток, определяющих активность генов, своего рода регуляторный слой, расположенный как бы поверх генома. В ответ на действие внешних факторов он командует, какие гены должны работать, а какие  —  спать. Эпигеном  —  дирижер, геном  —  оркестр, в котором у каждого музыканта своя партия.

Такие команды не затрагивают последовательности ДНК, они просто включают (экспрессируют) одни гены и выключают (репрессируют) другие. Тем самым не все гены, которые есть в наших хромосомах, работают. От того, какой ген заблокирован или разблокирован, зависят проявление того или иного фенотипического признака, способность взаимодействовать с окружающей средой и даже скорость старения.

Самый известный и, как считается, наиболее важный эпигенетический механизм  —  метилирование ДНК, добавление ферментами ДНК  —  метилтрансферазами СН3-группы к цитозину  —  одному из четырех азотистых оснований в ДНК.

Когда к цитозину, входящему в состав того или иного гена, присоединяется метильная группа, ген выключается. Но, что удивительно, в таком «спящем» состоянии ген передается в дальнейшем потомству. Подобная передача признаков, приобретенных живыми существами в течение жизни, называется эпигенетической наследственностью, которая сохраняется на протяжении нескольких поколений.

Эпигенетика  —  наука, называемая младшей сестрой генетики  —  изучает, как включение и выключение генов влияют на наши фенотипические признаки. По мнению многих экспертов, именно в развитии эпигенетики заключается будущий успех технологии создания дизайнерских детей.

Добавляя или убирая эпигенетические «метки», мы сможем, не затрагивая последовательность ДНК, бороться как с болезнями, возникшими под воздействием неблагоприятных факторов, так и расширить «каталог» дизайнерских характеристик планируемого ребенка.

Реален ли сценарий «Гаттаки» и другие страхи

Многие опасаются, что от редактирования генома  —  с целью избежать серьезных генетических заболеваний  —  мы перейдем к улучшению людей, а там уж недалеко до появления сверхчеловека или разветвления человечества на биологические касты, как это предсказывает Юваль Ной Харари.

Биоэтик Рональд Грин из Дартмутского колледжа в Нью-Гемпшире считает, что технологические достижения могут сделать «человеческий дизайн» более доступным. В следующие 40-50 лет, говорит он, «мы увидим использование генного редактирования и репродуктивных технологий для улучшения человека; сможем выбирать для своего ребенка цвет глаз и волос, захотим улучшенные спортивные способности, навыки чтения или счета и так далее».

Однако появление дизайнерских детей чревато не только непредсказуемыми медицинскими последствиями, но и углублением социального неравенства.

Как указывает биоэтик Генри Грили, вполне достижимое улучшение здоровья на 10-20% посредством ПГД, дополняющее те преимущества, которые уже приносит богатство, может повлечь увеличение пропасти в состоянии здоровья богатых и бедных  —  как в обществе, так и между странами.

И вот в воображении возникают страшные образы генетической элиты, подобной той, что изображены в антиутопическом триллере «Гаттака»: прогресс технологий привел к тому, что евгеника перестала считаться нарушением моральных и этических норм, и производство идеальных людей поставлено на поток. В этом мире человечество делится на два социальных класса  —  «годных» (valid) и «негодных» (in-valid). Первые, как правило,  —  результат похода родителей к врачу, а последние  —  естественного оплодотворения. «Годным» открыты все двери, а «негодные», как правило, за бортом.

Вернемся в нашу реальность. Мы отметили, что пока нет возможности предсказать последствия вмешательства в последовательность ДНК: генетика не дает ответов на многие вопросы, а эпигенетика фактически находится на начальном этапе развития. Каждый эксперимент с рождением детей с модифицированным геномом  —  существенный риск, который может в долгосрочной перспективе обернуться проблемой для таких детей, их потомков и, возможно, всего человеческого вида.

Но прогресс технологий в этой сфере, избавив нас, вероятно, от одних проблем, добавит новых. Появление совершенных во всех отношениях дизайнерских детей, которые, повзрослев, станут членами общества, может создать серьезную проблему в виде углубления социального неравенства уже на генетическом уровне.

Есть еще одна проблема: мы не взглянули на рассматриваемую тему глазами ребенка. Люди порой склонны переоценивать возможности науки, да и соблазн заменить необходимость кропотливой заботы о своем чаде, его воспитания и учебы на оплату счета в специализированной клинике может оказаться велик. Что если дизайнерский ребенок, в которого вложено столько средств и на которого возложено столько ожиданий, этих надежд не оправдает? Если, несмотря на запрограммированный в генах интеллект и эффектную внешность, он не станет таким, каким его хотели сделать? Ведь гены  —  это еще не судьба.