CRISPR. Что может пойти не так?

В одном из номеров журнала Science биологи призвали к мораторию на модификацию ДНК человеческих эмбрионов, пока не будут проведены дальнейшие открытые обсуждения потенциальных медицинских, правовых и этических последствий подобных исследований.

Однако недавно Комиссия экспертной оценки национальных институтов здравоохранения одобрила проведение Университетом Пенсильвании первых клинических испытаний технологии CRISPR на людях.

Хотя одобрение со стороны Консультативного комитета по рекомбинантной ДНК стало большим прорывом, осталось ещё много преград на пути проведения испытаний на людях. Последнее слово остаётся за Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов, которое регулирует все клинические испытания.

В данном испытании, проводимом в Университете Пенсильвании, исследователи из трёх учреждений под руководством доктора Карла Джуна в лабораторных условиях отредактируют определённые гены в клетках иммунной системы больных раком и введут их обратно в организм пациентов, где они должны будут узнавать и атаковать раковые образования.

Однако это станет далеко не первой попыткой отредактировать ген человека.

В 2014 году исследователи из компании Sangamo Biosciences в Калифорнии провели испытание с использованием иммунных клеток того же типа, известных как Т-клетки, но в сочетании с более старой технологией редактирования гена под названием Zinc Finger Nucleases (так называемые «цинковые пальчики») с целью выявить её эффективность в лечении ВИЧ. А в конце прошлого года пришло сообщение о команде исследователей из Лондона, которые смогли обратить развитие лейкемии у годовалой девочки, введя ей донорские Т-клетки, отредактированные при помощи технологии, известной под названием TALEN.

Теперь, когда Федеральная комиссия по биологической безопасности и биоэтике одобрила первое использование новаторской технологии редактирования генома CRISPR/Cas9 на людях, встаёт очевидный вопрос: может ли что-то пойти не так? Целью І фазы клинических испытаний станет оценка безопасности, чтобы возможные проблемы в дальнейшем не стали неожиданностью. Некоторые из них:

• CRISPR отредактирует неверные участки ДНК

Вскоре после того, как в 2012 году учёные заявили, что CRISPR может редактировать ДНК, эксперты стали беспокоиться о появлении «непредвиденных эффектов», означающих, что учёные могут изменить или удалить не тот ген, который планировали. Такая опасность существует, поскольку одна молекула из системы CRISPR действует как «молекулярная ищейка», которая бродит по геному, пока не найдёт соответствие собственной последовательности А, Т, С и G. Проблема в том, что среди 6 миллиардов таких букв в геноме человека, вероятно, найдётся не единственное соответствие. В предложенном эксперименте будут использованы три такие «молекулы-ищейки», что увеличивает риск появления непредвиденных эффектов.

В ходе эксперимента Т-клетки иммунной системы изменят только после того, как возьмут их у пациента. Так учёные смогут удостовериться, что изменениям подверглись только те три гена, которые заставят Т-клетки находить и уничтожать опухолевые клетки. Но после того как эти Т-клетки вновь введут пациенту для борьбы с меланомой, саркомой или миеломой, система CRISPR может продолжить редактирование ДНК. И отслеживать этот процесс — всё равно что наблюдать за полярным медведем в метель.

Доктор Майкл Аткинс из Комплексного ракового центра Джорджтаун Ломбарди, член федерального Консультативного комитета по рекомбинантной ДНК, одобрившего эксперимент, задаётся вопросом: как отследить нецелевое редактирование?

Данные университета Пенсильвании, полученные из клеток, выращенных в лабораторных условиях, говорят о низкой частоте нецелевых эффектов: из 148 генов, которые могут быть непреднамеренно затронуты CRISPR, был повреждён только ANK1 — ген, активный в мозге и красных кровяных телах. «Но мы не можем быть уверены, что так будет всегда», — говорит Аткинс, имея в виду, что существует вероятность изменения ДНК уже после того, как пациенту вновь введут Т-клетки.

В прошлом изменение неправильного участка ДНК уже приводило к трагедии. В 2002 году у ребёнка была диагностирована лейкемия после того, как полученный им ген приземлился на участке ДНК, который активировал развитие рака.

Доктор Кит Джун из Центральной больницы штата Массачусетс заявил, что учёные достигли «невероятного успеха» в минимизации нецелевых эффектов CRISPR. Доктор Карл Джун, который будет руководить исследованием, уверяет, что CRISPR-технологии стремительно развиваются, так что к началу исследования они будут пользоваться передовыми технологиями. «На данный момент у нас есть убедительные доклинические данные об использовании стандартного Cas9», — говорит Джун.

• CRISPR попадёт в цель и откроет врата в «генетический ад»

Когда энзим CRISPR, разрезающий ДНК, попадает в геном, разрезанные нити ДНК не просто аккуратно соединяются, как в электронном документе, в котором убирается пробел между «просто» и «соединяются», если удалить слово «аккуратно». Увы. Пробел заполняют случайные блуждающие ДНК.

Если между ними втиснется ДНК-эквивалент, скажем, «политически» или «мизантропически», выйдет такая же ерунда, как если бы мы подставили эти слова в вышеупомянутое предложение. Эта проблема достаточно серьёзна, и учёные бросили все силы на её решение, ведь никто не знает её биологических последствий. Джун утверждает, что только исследование безопасности технологии, такое, как было предложено учёными из Университета Пенсильвании, «может определить реализуемость и безопасность данного подхода». Но так как у всех волонтёров, которые примут участие в исследовании, будут неизлечимые формы рака, «такой риск будет приемлемым».

• Проблема неконтролируемого редактирования

Компоненты CRISPR не проникают в Т-клетки сами по себе. Для этого нужен вирус, так как именно вирусы умеют искусно проникать в клетки. Представитель Университета Пенсильвании заявил, что у учёных не было возможности ответить на вопросы о предложенной процедуре. Но если они будут использовать вирусы, то существует риск, что Cas9 продолжит резать и менять ДНК модифицированных клеток ещё 10 или 20 лет. За это время может произойти немало изменений генома.

• Победа алчности над реальностью

Если эксперимент Университета Пенсильвании пройдёт хорошо, то за ним последуют более крупные исследования. Но «хорошо» — понятие субъективное. Конечно, сложно исказить результаты исследования, если они измеряются в количестве выживших или умерших пациентов. Но когда возникает необходимость оценки побочных эффектов, появляется намного больше степеней свободы для выводов.

Одной из проблем, обсуждаемых на собрании Национального института здравоохранения, стал источник финансирования и «существенные конфликты финансовых интересов» доктора Джуна, первопроходца в области иммунотерапии рака, и ключевой фигуры предстоящего испытания. Члены комитета хотели выяснить, кому по окончании исследования достанутся права на терапию и интеллектуальную собственность. Ведь в случае успеха поступят крупные финансовые предложения от фармацевтических компаний.

Доктор Джун заявил, что вопросами интеллектуальной собственности займётся фонд Паркера, предоставляющий финансирование. Одной из причин для обеспокоенности стал случай, когда в ходе испытания генной терапии в Университете Пенсильвании умер 18-летний Джесси Джелсинджер. Как позже выяснилось, ведущий исследователь столкнулся с рядом финансовых противоречий, которые, по мнению некоторых учёных, могли заставить его принять ряд опасных решений.

От исследования к исследованию мы можем наблюдать, как в клинических испытаниях, которые представляют финансовый интерес — а в данном случае он есть для Института иммунотерапии Паркера и Университета Пенсильвании, — результаты, как правило, оказываются более благоприятными, чем если бы исследование финансировали, скажем, национальные институты здравоохранения. Согласно исследованию, в испытаниях, где спонсор преследует финансовую выгоду, учёные также реже прибегают к передовым технологиям. «Если вы по-настоящему верите в [био]технологии и не до конца ясно, появился ли побочный эффект по вине болезни или технологии, ваша предвзятость может повлиять на интерпретацию», — говорит Аткинс.

Может сложиться впечатление, что в статье высказаны соображения против редактирования генома человека. Это не так. Безусловно, технология CRISPR обладает большими возможностями и являет собой прорыв во всех смыслах, и, по всей видимости, с её помощью будет спасено немало человеческих жизней. Мы не считаем, что отмеченные риски могут или должны стать основанием для запрета или не использования этого метода. Как и любая другая технология, она не является принципиально свободной от рисков, а её использование должно быть основано не на факте их наличия, а на сравнении с преимуществами и рисками иных технологий.

По материалам STAT и Genetic Literacy Project.

Иллюстрация Светланы Плясуновой.