Цивилизация
Редактирование генома человеческих эмбрионов с помощью технологии CRISPR способно привести к исчезновению целых хромосом или их значительных фрагментов, выяснили генетики из Колумбийского университета и других исследовательских центров. Рожденные вследствие таких экспериментов дети могут иметь непредсказуемые проблемы со здоровьем, предостерегают они. Исследование было опубликовано в журнале Cell.
Разработка технологии редактирования генома CRISPR-Cas9 в 2020 году удостоилась Нобелевской премии по химии. Саму по себе систему CRISPR-Cas9 «придумали» бактерии — так они защищаются от вирусов. CRISPR — это группа белков и ДНК, играющих у бактерий роль иммунитета.
Когда вирус инфицирует бактерию, CRISPR-Cas9 вырезает фрагмент чужеродной ДНК и сохраняет в геноме бактерии. Столкнувшись с вирусом в следующий раз, бактерия уже сможет его узнать и защититься от него.
В своей естественной форме «ножницы» распознают ДНК вирусов, но микробиолог Эммануэль Шарпентье и биохимик Дженнифер Дудна доказали, что с их помощью можно разрезать любую молекулу ДНК на заранее определенном участке, а затем добавить необходимые фрагменты.
С момента открытия CRISPR-Cas9 стал чрезвычайно популярен в качестве инструмента редактирования генома. С его помощью удалось создать злаки, способные противостоять плесени, вредителям и засухе, продвинуться в лечении рака и других тяжелых заболеваний и даже сделать шаг в сторону избавления от генетических болезней.
Первые сообщения об использовании CRISPR на человеческих эмбрионах появились в 2015 году. В 2017 году ученым удалось скорректировать в эмбрионах мутацию, вызывающую порок сердца. А вскоре китайский ученый Хе Цзянькуй заявил, что на свет появились дети, измененный геном которых должен защитить их от ВИЧ.
Авторы новой работы искали способ отредактировать мутацию в гене EYS, которая вызывает пигментный ретинит — наследственную болезнь глаз, приводящую к слепоте.
«Из предыдущих исследований дифференцированных клеток мышей и людей мы знаем, что разрыв ДНК приводит, в основном, к двум исходам: точной репарации или небольшим локальным изменениям. В гене EYS эти изменения могут дать работоспособный ген, хотя это и не идеальная репарация», — поясняет Майкл Цуккаро, ведущий автор исследования.
Однако когда Цуккаро и его коллеги подробно изучили все геномы модифицированных эмбрионов, они сделали неожиданное открытие — около половины эмбрионов утратили хромосому, на которой располагался дефектный ген, или крупные ее участки.
«Мы узнали, что в человеческих эмбриональных клетках разрыв ДНК может привести к третьему исходу — потере целой хромосомы или большого ее сегмента, и эта потеря очень частая», — говорит Цуккаро.
«Наше исследование показывает, что CRISPR-Cas9 еще не готов к клиническому использованию для коррекции мутаций на ранней стадии эмбрионального развития человека», — добавляет соавтор исследования Дитер Эгли.
Ученые вспоминают об исследовании 2017 года, в ходе которого удалось избавиться от вызывающей порок сердца мутации. Новые данные позволяют по-другому интерпретировать эти результаты: вместо исправления, возможно, хромосома с мутацией была потеряна.
«Если бы наши результаты были известны два года назад, я сомневаюсь, что кто-либо попытался бы использовать CRISPR для редактирования гена у человеческого эмбриона, — говорит Эгли. — Мы надеемся, что эти предостерегающие результаты не только воспрепятствуют преждевременному клиническому применению этой технологии, но и послужат толчком для новых исследований, направленных на поиск путей ее безопасного и эффективного использования».
В 2019 году китайский ученый Хе Цзянькуй получил три года тюрьмы за незаконные эксперименты с модификацией генома эмбрионов. В результате экспериментов на свет появились трое детей, якобы устойчивых к ВИЧ. Однако доказательств их защищенности от вируса нет, а мутации могут в будущем привести к непредвиденным проблемам со здоровьем. Также приговоры получили двое коллег Цзянькуя.
Судья подчеркнул, что все трое не имели должной сертификации, чтобы работать в области медицины, и, стремясь к славе и богатству, умышленно нарушали национальные правила в области научных исследований и лечения.