7 мин
6 марта 2019 г.

Мутации китайских ГМО-близняшек: о чем молчали ученые?

Редактирование человеческого генома приводит к плюсам. Пока.
Автор: Владимир Губайловский

После того как китайский генетик Хэ Цзянькуй объявил о рождении китайских близняшек с отредактированным геном CCR5, который защищает от ВИЧ, эта искусственная мутация приносит все больше сюрпризов (об этом мы писали подробный текст). Недавно выяснилось, что она позволит «ГМО-близняшкам» быстрее и эффективнее восстанавливаться после инсульта или черепно-мозговой травмы, а также улучшит их память и способность к обучению.

Но возникает тревожный вопрос: если от измененного гена столько пользы – когда он даст негативный эффект? И какой?

Как работает «полезная» мутация

Ген CCR5 (здесь подробно описана его локализация) отвечает за синтез одноименного белка Т-клетками (Т-лимфоцитами), которые играют важную роль в иммунной системе человека (приобретенный иммунный ответ). CCR5 относится к мембранным белкам. При нормальной работе он позволяет ВИЧ проникать в Т-клетку и «ломать» ее. Но существует природная мутация CCR5, при которой заражение ВИЧ становится маловероятным. Эта мутация носит название CCR5delta32 и относится к делециям. Это означает, что при этой мутации из гена удаляются 32 пары нуклеотидов. 

Белок с мутацией CCR5delta32 не позволяет ВИЧ присоединиться к мембране Т-клетки и проникнуть в клетку.

CCR5delta32 довольно широко распространена в Северной Европе. Есть предположение, что она сформировалась в Средние века во время пандемии «черной смерти».

Мутация повышает сопротивляемость чумной палочке. Наивысшие в мире частоты CCR5delta32 отмечены у жителей русского севера – поморов. Среди них мутация встречается в 33% случаев. А у 3% поморов CCR5delta32 находится в гомозиготном состоянии, при котором заражение ВИЧ практически исключено. За пределами Европы мутация не встречается вообще. (Источник: Кофиади И. А. Генетическая устойчивость к заражению ВИЧ и развитию СПИД в популяциях России и сопредельных государств (рус.) : Автореферат. — Москва, 2008).

Первый эксперимент на людях

Создание искусственной мутации гена CCR5delta32 в эмбриональных клетках человека было проведено китайскими генетиками из Университета Гуанчжоу с помощью технологии CRISPR/Cas9 в 2016 году. Статья, в которой описан эксперимент, вышла в журнале the Journal of Assisted Reproduction and Genetics. Мутации (делеции) типа CCR5delta32 вносить в гены несколько проще, чем другие: не надо заменять удаляемый фрагмент ДНК новым, достаточно вырезать отрезок и «склеить» разрыв. 

Во время эксперимента китайских генетиков мутации были внесены в 26 эмбриональных клеток человека, и в четырех случаях результат был достигнут. 

Китайские ученые специально оговорили этическую сторону эксперимента. Они отметили, что он был поставлен на эмбрионах, развивавшихся в течении 3 дней.

Биологи не планировали никаких экспериментов с дальнейшей жизнью отредактированных эмбрионов, и подчеркнули, что ни о какой «ГМО-беременности» речи не идет.

Статья вышла на английском языке, но не произвела на европейских и американских исследователей сильного впечатления. А вот в Китае о работе написала газета «Народ и общество» и дала работе восторженную оценку: «Совершен крупный прорыв, способный произвести революцию в  борьбе с ВИЧ/СПИДом: китайские ученые недавно модифицировали ген эмбрионов, пытаясь сделать людей невосприимчивыми к вирусу ВИЧ». 

Почти наверняка Хэ Цзянькуй знал эту работу и использовал ее в собственных экспериментах. То есть при редактировании  гена CCR5 у эмбрионов, которые в дальнейшем стали знаменитыми девочками-близнецами Лулу и Нана, родившимися в ноябре 2018 года. Их отец был ВИЧ-инфицирован, а мать – нет.

Российская версия эксперимента

В октябре 2018 года отечественные генетики опубликовали работу, которая также посвящена мутации CCR5delta32. Ученые проверяли эффективность внесения изменений в ген. В рамках российского эксперимента с помощью той же системы CRISPR/Cas9 ученые внесли изменения в 16 оплодотворенных яйцеклеток (зигот), не пригодных для экстрокорпорального оплодотворения. Зиготы развивались в течение 5 дней - до 250 клеток. Нормально развивались восемь оплодотворенных яйцеклеток, и в пяти из них было подтверждено наличие 100-процентной мутации CCR5delta32. 

Выводы работы были, в целом, положительные. «Разработанная система позволила получить более половины полностью модифицированных эмбрионов», – гласит текст исследования. Это лучший результат, чем в эксперименте Хэ: большинство зигот, которые отредактировала его команда, оказались нежизнеспособными. 

Нежданная «супермутация»

Детальные свойства мутации CCR5delta32 стали достоянием широкой общественности не сразу. Когда выяснилось, что отредактированные гены близняшек Лулу и Нана не только делают их невосприимчивым к ВИЧ, но и дают другие «суперспособности», в СМИ начался настоящий ажиотаж. 

Исследования действительно показывают, что CCR5delta32 влияет на работу мозга: улучшает когнитивные способности и память. В исследовании, опубликованном в 2016 году, было показано: при CCR5delta32 у мышей значительно улучшается память.  Также мутация благотворно влияет на работу гиппокампа.

Во время обсуждения доклада Хэ на Втором саммите по редактированию генома человека 28 ноября 2018 года, ему задали вопрос: знает ли он о влиянии CCR5delta32 на работу мозга? Хэ ответил, что знаком с работой, где описано такое воздействие, но результат пока неясен и требует дополнительных исследований.

В видеообращении на YouTube от 25 ноября 2018 года, в котором Хэ объявил о рождении девочек-близнецов с искусственной мутацией CCR5delta32, ученый заявил: вмешательство в ген для улучшения способностей человека недопустимо, а на создание «дизайнерских детей» должен быть наложен запрет. Вмешательство в геном, по словам Хэ, позволительно только в том случае, когда из-за наследственных заболеваний под угрозой находится жизнь человека.

Но в словах Хэ есть лукавство: Лулу и Нана – это как раз «дизайнерские дети» и есть. Даже при том что их отец был ВИЧ-инфицирован, они могли родиться здоровыми и без «операции на генах». Есть апробированные технологии очищения спермы от вируса, при которых ВИЧ-инфекция от отца не передается ребенку.

ГМО-близняшки: мозги лучше, иммунитет мощнее

В статье издания Cell от 21 февраля 2019 года говорится, что носители мутации CCR5delta32  имеют лучшие шансы на восстановление после инсульта. 

«Естественный» белок CCR5 синтезируется нейронами головного мозга. Он тормозит развитие дендридных шипиков и восстановление передачи сигналов, что мешает нормальной работе мозга после инсульта. А вот при мутации CCR5delta32 моторные функции восстанавливаются гораздо быстрее. 

В интервью MIT New от 22 февраля 2019 года Альчино Силва (Alcino J. Silva), нейробиолог из Университета Калифорнии, Лос-Анжелес, заявил, что мутация CCR5delta32 улучшает память и способность человека к обучению. 

По словам Силвы, CCR5 – это первый ген, про который можно уверенно сказать: он влияет на работу мозга. Более того, ученые могут описать механизм этого влияния. 

Вообще сегодня все выглядит так, что мутация CCR5delta32 - это одни сплошные «плюшки», причем бесплатные. От ВИЧ человек защищен, память – улучшается, способности к обучению – растут, после инсульта или черепно-мозговой травмы человек восстанавливается быстрее и эффективнее. Да еще и растет сопротивляемость к чумной палочке. 

Похоже, единственным известным на сегодня минусом этой благотворной во многих отношениях мутации является снижение сопротивляемости организма к лихорадке Западного Нила. Но это заболевание довольно редкое – число заболевших составляет несколько сотен человек в год по всему миру. А уровень летальности не превышает 4% (а возможно значительно ниже - 1,5%). Это совершенно несравнимо, например, с опасностью ВИЧ.

Более того, в Европе живет много людей с природной мутацией CCR5delta32. И это говорит о том, что она не мешает нормальной жизни, и даже улучшает ее. Но ни один генетик сегодня не скажет, что эта мутация гарантирована исключает какие-то другие риски.

Кто остановит массовое «редактирование» детей?

Альчино Сильва считает, что наука пока не готова к тому, чтобы в массовом порядке проводить редактирование эмбриональных клеток для создания мутации CCR5delta32. Он считает, что перспективы создавать «ГМО-детей» – это искушение.

И это искушение велико. Кажется, уже родились дети, которым прямо на старте дали интеллектуальное преимущество, генетически не предусмотренное природой. 

Когда одного из ведущих специалистов по системе генетического редактирования CRISPR/Cas9 Дженифер Дудну (Jennifer Doudna) спросили, насколько эффективным может быть сегодня полный запрет на генетическое редактирование эмбрионов человека, она ответила: «Уже слишком поздно». 

Узнать больше

Другие гайды, видео и тексты об искушениях и опасностях редактирования нашего генома читайте на курсе «Это все плохие гены!»:

 

Похожие материалы
Текст
29 января

Редактирование генома: когда испробуют на нас?

Тест
25 января

ГМО-близняшки: как редактировать ДНК человека?

Текст
24 января

Он отредактировал младенцев: генетик Хэ и его преступления