Революция CRISPR

Темпы развития биотехнологий в последнее время возросли до предела, и связано это с появлением новой технологии под названием CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats, Короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами), которая обещает дешевые, эффективные и точные методы редактирования ДНК. В прошлом генная инженерия представляла собой медленный и весьма неточный процесс. В генной терапии, к примеру, «хороший ген» помещают в вирус (нейтрализованный заранее и, следовательно, безвредный). Затем вирус вводят пациенту, где он быстро заражает клетки организма и вставляет в них нужную ДНК. Цель всей процедуры — заставить ДНК встать на нужное место в хромосоме, заменив дефектный кусок генетического кода хорошим геном. Некоторые распространенные болезни вызываются одной-единственной «опечаткой» в ДНК, в том числе серповидно-клеточная анемия, болезнь Тея — Сакса и муковисцидоз. Есть надежда, что такие «опечатки» можно исправлять.

Однако результаты пока обескураживают. Зачастую организм воспринимает вирус как враждебный организм и начинает контрнаступление на него, вызывая вредные побочные эффекты. Кроме того, хороший ген часто встает в неверную позицию. После смертельного случая в Пенсильвании в 1999 г. многие эксперименты по генной терапии были прекращены.

Технология CRISPR помогает обойти многие из этих проблем. Механизм, лежащий в ее основании, появился в результате эволюции миллиарды лет назад. Ученые были озадачены тем, что бактерии развили у себя точные механизмы отражения вирусных атак. Как они умудрялись распознавать и обезвреживать смертельно опасные вирусы? Выяснилось, что эти бактерии содержали в себе фрагмент генетического материала вируса и могли использовать его как «фоторобот преступника», идентифицируя вторгшийся вирус. Опознав генную цепочку — и по ней вирус, — бактерия очень точно разрезала вирус в строго конкретной точке, тем самым нейтрализуя его и останавливая инфекцию.

Ученые сумели воспроизвести этот процесс, успешно заместив последовательность вирусного генома на ДНК другого типа и введя эту ДНК в клетку-мишень: это сделало «операцию на геноме» возможной. Поэтому CRISPR стремительно вытеснила прежние методы генной инженерии, ускорив процесс редактирования генов и сделав его более точным.

Этот метод произвел в области биотехнологий настоящую революцию. «Он просто полностью изменил обстановку», — сказала Дженнифер Дудна, одна из первопроходцев в этой области[60]. А Дэвид Вайс из Университета Эмори сказал: «Все это случилось фактически за год. Это невероятно».

Исследователи из Института Хюбрехта в Нидерландах уже продемонстрировали, что могут исправить ошибку генома, вызывающую муковисцидоз. Это пробуждает надежду на то, что со многими неизлечимыми генетическими заболеваниями когда-нибудь удастся справиться. Многие ученые надеются, что со временем гены, отвечающие за некоторые формы рака, можно будет заменять с помощью технологии CRISPR, останавливая рост опухолей.

Вместе с тем специалисты по биоэтике, обеспокоенные возможными злоупотреблениями, связанными с технологией CRISPR, обсуждают эту опасность на своих конференциях. Пока побочные эффекты и возможные осложнения неизвестны, однако ряд специалистов советуют немного остыть и притормозить бешеный темп CRISPR-исследований. В частности, они высказывают тревогу, что эта технология может привести к появлению генной терапии с использованием клеток зародышевой линии. (Существует два типа генной терапии: генная терапия соматических клеток, при которой модифицируются неполовые клетки, так что мутации не передаются следующему поколению, и генная терапия с использованием клеток зародышевой линии, при которой половые клетки изменяются и потомки могут унаследовать от вас модифицированный ген.) При бесконтрольном использовании терапия зародышевых клеток может изменить генетический фонд человечества. Это означает, что, когда мы отважимся отправиться к звездам, могут появиться новые генетические ветви рода человеческого. В обычных условиях на это потребовались бы десятки тысяч лет, но, если генная терапия с использованием клеток зародышевой линии станет реальностью, биоинженерные технологии могут сжать этот срок до одного поколения.

Подведем итог. Когда-то мечты писателей-фантастов, рассуждавших о модификации человека для колонизации далеких планет, считались слишком замысловатыми и нереалистичными. Однако с появлением CRISPR эти смелые мечты уже нельзя просто взять и отбросить. И мы должны предвидеть этические последствия, которые могут принести стремительно развивающиеся технологии.