«Генетические исследования не гарантируют стопроцентно здорового ребенка»

В июле Наффилдский совет по биоэтике — авторитетная британская организация, которая изучает этические вопросы в области биологических и медицинских исследований, — опубликовала важный отчет на тему геномного редактирования. В нем говорилось о том, что изменения в ДНК человеческого эмбриона можно оправдать, если их внесение преследует интересы ребенка.

Сделанный Наффилдом вывод — огромный шаг навстречу современным биотехнологиям: статьи о том, что генетические модификации эмбрионов граничат, если не напрямую заходят на территорию евгеники, не редкость даже в The Guardian. Как, впрочем, и те, что призывают не поддаваться дистопическим страхам и всячески приветствовать движение в светлое будущее без наследственных болезней. Эти качели мнений говорят о том, что не только общество — сама научная среда не может сойтись в вопросах генетики. Есть так называемое антимодификационное лобби, которое выступает против генетической инженерии, потому что последняя приведет к необратимому расслоению общества: условно говоря, богатые родители будут заказывать себе «дизайнерских младенцев» с голубыми глазами, высоким интеллектом, физическими данными олимпийских спортсменов — и мощной форой по жизни. Но давайте посмотрим, как обстоит дело с генной инженерией прямо сейчас.

Начнем с терминологии. Совокупность человеческих генов, или геном, — это, грубо говоря, энциклопедия, которую, как всякий текст, можно редактировать: что-то стереть, что-то допечатать или просто переставить буквы местами. А геномное редактирование — современная биотехнология, позволяющая вырезать и вставлять в наш геном нужные кусочки. Существует даже специальный редактор типа Microsoft Word, только генетический, — он называется CRISPR/Сas9. В основе этой биотехнологии лежат особые участки ДНК (как раз те самые CRISPR), обнаруженные в геноме бактерий около двадцати лет назад. Эти участки представляют собой что-то вроде каталога вирусов, «библиотеки врагов», с которыми бактерии или ее предку довелось встретиться: когда в бактерию проникает вирус, она записывает последовательность букв в его геноме и легко узнает ее при следующей встрече. Уничтожая с помощью белка Сas9, тот вырезает вирусную ДНК, защищая клетку от инфекции.

Сначала это открытие заинтересовало только микробиологов. Но в 2011 году ученые Эммануэль Шарпентье и Дженнифер Дудна, изучавшие CRISPR/Cas9, обнаружили, что механизм можно обмануть, заставив редактировать чужую ДНК в человеческих клетках. «Это открытие исключительно важное, — комментирует Хэнк Грили, профессор Стэнфорда и специалист по юридическим и социальным вопросам генетики. — Ведь оно позволяет предотвратить наследственную болезнь еще на этапе эмбриона, исправить данные, затронутые наследственной мутацией». Так, гемофилию — болезнь, от которой страдал царевич Алексей Романов, — вызывает изменение всего лишь одной буквы ДНК (а в нашем геноме их более 6 миллиардов символов). Найдя «опечатку», белок Cas9 разрезает хромосому в нужном месте и, если в клетку своевременно введена правильная копия гена, сам заделывает разрыв по эталонному образцу — исправляя огрех природы буквально на глазах ученых.

Проблема в том, что при этом нередко появляются новые незапланированные ошибки: белки Cas9 без спроса редактируют ДНК в самых неожиданных местах, а геном человека не терпит случайных вмешательств. В ходе знаменитого эксперимента 2015 года, когда китайские ученые взяли человеческие эмбрионы с испорченным геном и ввели в него белок Cas9, тот не только нашел и успешно заменил его в 5—10% случаев, но и вызвал множество новых мутаций. «В любом тексте есть похожие обороты, и Сas9 будет редактировать их повсюду, — объясняет Ирина Жегулина, руководитель Центра геномной медицины в клиниках EMC. — Чтобы такого не происходило, ученые пробуют выбирать кусочек «текста» побольше, с захватом соседних букв. Что-то вроде «Александр пошел на речку», а не просто — «пошел на». В этом случае будет меньше ошибок, потому что и текстовых совпадений будет меньше». Так или иначе, CRISPR/Cas9 пока работает неточно и для врачей-генетиков, которые занимаются проблемами здоровья прямо сейчас, пока не выглядит перспективой ближайшего будущего. Другое дело — медицинские исследования и сельское хозяйство.

«С помощью механизма CRISPR/Cas9 можно заниматься селекцией растений и животных, — рассказывает Эмили Антес, автор книги о биотехнологиях Frankenstein’s Cat: Cuddling Up to Biotech’s Brave New Beasts. — Скажем, вырезать из арахиса аллерген или внести изменения в геном помидора, приспособив тот к новым климатическим условиям: засухе, росту температуры, повышенной влажности и так далее». Выиграют от CRISPR и ученые: «Уже сегодня мы используем эту технологию в лаборатории — вставляем в клетки ген, который заставляет культуру светиться, чтобы было удобно наблюдать ее под микроскопом», — добавляет Ирина Жегулина.

Что сегодня, в условиях российского законодательства, можно сделать будущим родителям для предотвращения генетических болезней? На самом деле немало, но в основном за собственные деньги. «Есть приказ Минздрава 107н, в котором прописаны вспомогательные репродуктивные технологии, в том числе ЭКО, — рассказывает Жегулина. — В этом большом приказе врача-генетика упоминают лишь в тех пунктах, где говорится о возрасте матери — старше 35 лет — или выявленном у нее наследственном заболевании». Все, что вам сделают «генетического» в государственной поликлинике, — простой анализ на кариотип. Остальное, например, скрининг на наследственные заболевания, — привилегия частной медицины, консультацию врача-генетика и последующие процедуры не покрывает практически ни одна страховка. К счастью, с развитием технологий методы генетических исследований дешевеют: в России клинический экзом, то есть большое исследование, позволяющее определить распространенные повреждения в ДНК, сегодня стоит от 35 тысяч рублей — в сравнении с 200—300 тысячами в начале десятилетия.

Положим, экзом — это все еще дорого и необязательно. Но минимальный объем исследований, считают генетики, может и должен сделать любой человек, который планирует стать родителем. «Из обязательного — скрининг на спинально-мышечную атрофию, — комментирует Ирина Жегулина. — Среди людей распространенность здорового носительства — когда сам человек здоров, но у него в одной копии гена есть мутация — составляет 1 к 40, это очень много. В России подобная статистика по муковисцидозу: если два таких человека встретятся и заведут детей, риск заболевания у ребенка будет составлять 25%».

К сожалению, генетические исследования не гарантируют стопроцентно здорового ребенка — какая-то доля случайности все равно присутствует. Есть, например, такая вещь, как мутация de novo, то есть изменение в гене, произошедшее впервые и только у одного из членов семьи как результат мутации в яйцеклетке или сперматозоиде: она объясняет, как у здоровых родителей может родиться ребенок с карликовостью. Тем не менее обследоваться на наследственные заболевания нужно: «Да, они нечастые. Да, многим везет, но кому-то — нет, — говорит Ирина Жегулина. — Знаете, есть такое понятие, как ошибка выжившего: матросы рассказывают о чудесных дельфинах, которые спасли их от кораблекрушения, отправив в сторону берега. Но мы никогда не услышим тех, кого эти дельфины утащили в море».

В июле Наффилдский совет по биоэтике — авторитетная британская организация, которая изучает этические вопросы в области биологических и медицинских исследований, — опубликовала важный отчет на тему геномного редактирования. В нем говорилось о том, что изменения в ДНК человеческого эмбриона можно оправдать, если их внесение преследует интересы ребенка.

Сделанный Наффилдом вывод — огромный шаг навстречу современным биотехнологиям: статьи о том, что генетические модификации эмбрионов граничат, если не напрямую заходят на территорию евгеники, не редкость даже в The Guardian. Как, впрочем, и те, что призывают не поддаваться дистопическим страхам и всячески приветствовать движение в светлое будущее без наследственных болезней. Эти качели мнений говорят о том, что не только общество — сама научная среда не может сойтись в вопросах генетики. Есть так называемое антимодификационное лобби, которое выступает против генетической инженерии, потому что последняя приведет к необратимому расслоению общества: условно говоря, богатые родители будут заказывать себе «дизайнерских младенцев» с голубыми глазами, высоким интеллектом, физическими данными олимпийских спортсменов — и мощной форой по жизни. Но давайте посмотрим, как обстоит дело с генной инженерией прямо сейчас.

Начнем с терминологии. Совокупность человеческих генов, или геном, — это, грубо говоря, энциклопедия, которую, как всякий текст, можно редактировать: что-то стереть, что-то допечатать или просто переставить буквы местами. А геномное редактирование — современная биотехнология, позволяющая вырезать и вставлять в наш геном нужные кусочки. Существует даже специальный редактор типа Microsoft Word, только генетический, — он называется CRISPR/Сas9. В основе этой биотехнологии лежат особые участки ДНК (как раз те самые CRISPR), обнаруженные в геноме бактерий около двадцати лет назад. Эти участки представляют собой что-то вроде каталога вирусов, «библиотеки врагов», с которыми бактерии или ее предку довелось встретиться: когда в бактерию проникает вирус, она записывает последовательность букв в его геноме и легко узнает ее при следующей встрече. Уничтожая с помощью белка Сas9, тот вырезает вирусную ДНК, защищая клетку от инфекции.

Сначала это открытие заинтересовало только микробиологов. Но в 2011 году ученые Эммануэль Шарпентье и Дженнифер Дудна, изучавшие CRISPR/Cas9, обнаружили, что механизм можно обмануть, заставив редактировать чужую ДНК в человеческих клетках. «Это открытие исключительно важное, — комментирует Хэнк Грили, профессор Стэнфорда и специалист по юридическим и социальным вопросам генетики. — Ведь оно позволяет предотвратить наследственную болезнь еще на этапе эмбриона, исправить данные, затронутые наследственной мутацией». Так, гемофилию — болезнь, от которой страдал царевич Алексей Романов, — вызывает изменение всего лишь одной буквы ДНК (а в нашем геноме их более 6 миллиардов символов). Найдя «опечатку», белок Cas9 разрезает хромосому в нужном месте и, если в клетку своевременно введена правильная копия гена, сам заделывает разрыв по эталонному образцу — исправляя огрех природы буквально на глазах ученых.

Проблема в том, что при этом нередко появляются новые незапланированные ошибки: белки Cas9 без спроса редактируют ДНК в самых неожиданных местах, а геном человека не терпит случайных вмешательств. В ходе знаменитого эксперимента 2015 года, когда китайские ученые взяли человеческие эмбрионы с испорченным геном и ввели в него белок Cas9, тот не только нашел и успешно заменил его в 5—10% случаев, но и вызвал множество новых мутаций. «В любом тексте есть похожие обороты, и Сas9 будет редактировать их повсюду, — объясняет Ирина Жегулина, руководитель Центра геномной медицины в клиниках EMC. — Чтобы такого не происходило, ученые пробуют выбирать кусочек «текста» побольше, с захватом соседних букв. Что-то вроде «Александр пошел на речку», а не просто — «пошел на». В этом случае будет меньше ошибок, потому что и текстовых совпадений будет меньше». Так или иначе, CRISPR/Cas9 пока работает неточно и для врачей-генетиков, которые занимаются проблемами здоровья прямо сейчас, пока не выглядит перспективой ближайшего будущего. Другое дело — медицинские исследования и сельское хозяйство.

«С помощью механизма CRISPR/Cas9 можно заниматься селекцией растений и животных, — рассказывает Эмили Антес, автор книги о биотехнологиях Frankenstein’s Cat: Cuddling Up to Biotech’s Brave New Beasts. — Скажем, вырезать из арахиса аллерген или внести изменения в геном помидора, приспособив тот к новым климатическим условиям: засухе, росту температуры, повышенной влажности и так далее». Выиграют от CRISPR и ученые: «Уже сегодня мы используем эту технологию в лаборатории — вставляем в клетки ген, который заставляет культуру светиться, чтобы было удобно наблюдать ее под микроскопом», — добавляет Ирина Жегулина.

Что сегодня, в условиях российского законодательства, можно сделать будущим родителям для предотвращения генетических болезней? На самом деле немало, но в основном за собственные деньги. «Есть приказ Минздрава 107н, в котором прописаны вспомогательные репродуктивные технологии, в том числе ЭКО, — рассказывает Жегулина. — В этом большом приказе врача-генетика упоминают лишь в тех пунктах, где говорится о возрасте матери — старше 35 лет — или выявленном у нее наследственном заболевании». Все, что вам сделают «генетического» в государственной поликлинике, — простой анализ на кариотип. Остальное, например, скрининг на наследственные заболевания, — привилегия частной медицины, консультацию врача-генетика и последующие процедуры не покрывает практически ни одна страховка. К счастью, с развитием технологий методы генетических исследований дешевеют: в России клинический экзом, то есть большое исследование, позволяющее определить распространенные повреждения в ДНК, сегодня стоит от 35 тысяч рублей — в сравнении с 200—300 тысячами в начале десятилетия.

Положим, экзом — это все еще дорого и необязательно. Но минимальный объем исследований, считают генетики, может и должен сделать любой человек, который планирует стать родителем. «Из обязательного — скрининг на спинально-мышечную атрофию, — комментирует Ирина Жегулина. — Среди людей распространенность здорового носительства — когда сам человек здоров, но у него в одной копии гена есть мутация — составляет 1 к 40, это очень много. В России подобная статистика по муковисцидозу: если два таких человека встретятся и заведут детей, риск заболевания у ребенка будет составлять 25%».

К сожалению, генетические исследования не гарантируют стопроцентно здорового ребенка — какая-то доля случайности все равно присутствует. Есть, например, такая вещь, как мутация de novo, то есть изменение в гене, произошедшее впервые и только у одного из членов семьи как результат мутации в яйцеклетке или сперматозоиде: она объясняет, как у здоровых родителей может родиться ребенок с карликовостью. Тем не менее обследоваться на наследственные заболевания нужно: «Да, они нечастые. Да, многим везет, но кому-то — нет, — говорит Ирина Жегулина. — Знаете, есть такое понятие, как ошибка выжившего: матросы рассказывают о чудесных дельфинах, которые спасли их от кораблекрушения, отправив в сторону берега. Но мы никогда не услышим тех, кого эти дельфины утащили в море».