Читаем Редактируя человечество: Революция CRISPR и новая эра изменения генома онлайн бесплатно

Переводчик: Мария Смирнова

Научный редактор: Сергей Киселев, д-р биол. наук

Редактор: Ольга Нижельская

Издатель: Павел Подкосов

Руководитель проекта: Александра Казакова

Ассистент редакции: Мария Короченская

Художественное оформление и макет: Юрий Буга

Корректоры: Елена Воеводина, Елена Рудницкая

Верстка: Максим Поташкин

Все права защищены. Данная электронная книга предназначена исключительно для частного использования в личных (некоммерческих) целях. Электронная книга, ее части, фрагменты и элементы, включая текст, изображения и иное, не подлежат копированию и любому другому использованию без разрешения правообладателя. В частности, запрещено такое использование, в результате которого электронная книга, ее часть, фрагмент или элемент станут доступными ограниченному или неопределенному кругу лиц, в том числе посредством сети интернет, независимо от того, будет предоставляться доступ за плату или безвозмездно.

Копирование, воспроизведение и иное использование электронной книги, ее частей, фрагментов и элементов, выходящее за пределы частного использования в личных (некоммерческих) целях, без согласия правообладателя является незаконным и влечет уголовную, административную и гражданскую ответственность.

Уважаемый читатель! Вы держите в руках книгу, которую невозможно написать, и вот почему: ее предмет, редактирование генома, меняется и развивается почти ежедневно. Пока напишешь и сдашь в печать – уйма нового произойдет! Кевин Дейвис за эту нерешаемую задачу все-таки взялся и написал прекрасное, увлекательное «введение в геномное редактирование». Самых последних результатов в этой необычайной области вы здесь не найдете, зато овладеете всем аппаратом, который позволит за ними грамотно следить.

Человеку вообще свойственно браться за нерешаемые задачи. Это хорошо описано в знаменитом эпизоде из книги «Понедельник начинается в субботу», в котором Саша Привалов и Кристобаль Хунта упрямо берутся за не имеющую решения задачу. Прекрасный пример – алхимия. Люди 5000 лет пытались разные металлы превратить в золото, искали философский камень. Я об этом часто думаю, так как моя дорога на работу лежит мимо лаборатории, где Лоуренс в 1931 г. создал циклотрон – действующий философский камень, создать который ни древнеегипетским, ни древнегреческим алхимикам было невозможно: структура атома стала ясна лишь в 1911 г., а без этого циклотрон не построишь!

Мечте о геномном редактировании – полвека. Надо честно признаться, что когда эту мечту высказали Фридман и Роблин в знаменитой статье 1972 г. в журнале Science, то было в этом нечто от алхимии. На тот момент никто в мире не знал, как за это браться! Понятно было только, что взяться за нее надо, и вот почему. Гены были открыты Менделем в 1866 г., а то, что у людей тоже есть гены, открыл Гэррод в 1902 г. Скоро стало понятно, что бессмертное пушкинское «Но вижу твой жребий на светлом челе» можно понимать с точки зрения генетики, то есть заболевания бывают наследственные. На историю России оказало влияние одно такое заболевание – гемофилия, ею страдал царевич Алексей, сын Николая II. Как ген устроен, биологам стало понятно в 1953 г., и почти одновременно Инграм открыл, что серповидноклеточная анемия – заболевание генетическое. Из этого вывод был простой: если исправить опечатку в ДНК, мы эту анемию вылечим!

Путь к решению этой проблемы прекрасно описывает Дейвис в своей книге. Мне посчастливилось быть непосредственным участником поиска этого решения и одним из тех, кто это решение нашел. Могу тут только опять процитировать Пушкина, гениально осознавшего, какую роль в научных открытиях играет «случай, бог изобретатель». Без всякой ложной скромности скажу, что мне повезло: я за эту проблему взялся, когда в руках уже были предпосылки решения, в значительной степени созданные моей однокурсницей по биологическому факультету МГУ – Мариной Бибиковой (см.: Bibikova and Carroll Science 2003). Кроме того, мне необычайно повезло с командой: мои соратники в этой работе, Майкл Холмс и Филип Грегоги, – ученые выдающиеся. Мы себя в шутку называли «три мушкетера», так как работали по принципу «один за всех, и все за одного». Да и термин «редактирование генома» в мою голову не пришел, а уже в ней был. Мой дед, Урнов Михаил Васильевич, и отец, Урнов Дмитрий Михайлович, всю профессиональную жизнь редактировали – но не гены, конечно же, а прозу. Отец был главным редактором журнала «Вопросы литературы». Термины «верстка», «гранки» и «макет» я освоил уже в первом классе и с детства привык отвечать на вопросы типа «а вот Урнов Д. М., который редактировал собрания сочинений Вальтера Скотта, Джозефа Конрада, Вильяма Шекспира (и проч. и проч.), кем тебе приходится?».

Если бы мне тогда, в конце 2000-х, сказали, каких успехов достигнет геномное редактирование, я бы засмеялся. Ведь на сегодняшний день эта технология излечила ту самую серповидноклеточную анемию и не только. На горизонте реальном, а не научно-фантастическом – лекарства от рака, слепоты и заболеваний сердечно-сосудистой системы.

Прогресса без отрицательных последствий не бывает. Остроумный палиндром в эпиграфе, придуманный замечательным советским биофизиком Валерием Ивановичем Ивановым (у которого мне посчастливилось школьником стажироваться), явно был незнаком «ученому», имя которому – Герострат (а в реальности – Джункуэй Хе). Этот человек, ничего, кроме ненормативной лексики не заслуживающий, нарушил элементарные нормы и этики, и медицины, и науки. О нем Дейвис пишет подробно, а мне, честно признаться, тошно это описание читать. «Благодаря» этому фанатику и шарлатану каждый профессиональный геноредактор вынужден отвечать на вопросы типа «ну как там – новорожденных на заказ редактируете?». Краткий ответ: нет и никогда не будем.

Надежда тут у меня одна. Геномное редактирование – область относительно молодая. Открытие, которое ускорило его развитие на три порядка, было сделано моей выдающейся коллегой по факультету Дженнифер Дудной всего 10 лет назад. Теперь наша основная задача – разрабатывать и вводить в клинические испытания новые геноредакторы-лекарства от тяжелых наследственных заболеваний как детей, так и взрослых (а заболеваний таких – более 5000!). Этим все больше и больше занимаются не только биотехнологические фирмы, но и вузы. Тут мне опять повезло, так как я именно такие разработки и веду в университете Беркли в сотрудничестве с самой Дженнифер Дудной. Дженнифер мне однажды сказала, что «генолекарства должны быть доступны всем». Именно этим мы круглые сутки и занимаемся.

Закончу цитатой из «Авиамарша» Германа и Хайта, с которым вырос, как и все советские дети: «Мы рождены, чтоб сказку сделать былью». Книга Кевина Дейвиса прекрасно описывает, как сказочные мечты полувековой давности об исправлении ошибок в ДНК именно такой былью и становятся.

День благодарения, ноябрь 2018 г. Я приготовился к пятнадцатичасовому перелету из Нью-Йорка в Гонконг, где должен был принять участие в научной конференции. В конце этого длинного пути меня ожидало лишь трехдневное собрание специалистов по биоэтике и не предвиделось ничего особенного. Даже Альта Чаро, член оргкомитета, опасалась, что это может оказаться «скучным саммитом»[1].

Когда мы подлетали к полярному кругу, я закрыл свой ноутбук, заказал порцию лапши и стал листать меню полетных развлечений. Мой выбор пал на боевик «Рэмпейдж» (Rampage, 2018). После взрыва на борту международной космической станции на Землю попадают контейнеры с таинственным химическим веществом. Естественно, один из них угодил на территорию зоопарка Сан-Диего. Происходит заражение гориллы-альбиноса Джорджа – любимца героя Дуэйна Скалы Джонсона, работающего там приматологом. Два других животных, крокодил Лиззи и волк Ральф, мутируют накануне транспортировки в Чикаго. Все это выглядело смешно и глупо, хотя и было несколько занимательно, но мутации, наносившие в кино вред животным, были причиной того, что я отправился в такое продолжительное путешествие. «Вы слышали о CRISPR[2]?» – спрашивает Наоми Харрис нашего мускулистого героя.

Он не слышал. Я и сам узнал о CRISPR лишь несколько лет назад. Саммит в Гонконге должен был стать продолжением встречи по этическим аспектам редактирования генома человека, проведенной в 2015 г. в Вашингтоне, округ Колумбия. Дебаты начались, как только появилась революционная технология устранения дефектов ДНК и регуляции работы генов со звучной аббревиатурой CRISPR. Ранее в том же году ученые из Китая впервые внесли изменения в структуру генов эмбриона человека в чашке Петри. Это был предварительный эксперимент, проведенный на нежизнеспособных эмбрионах (женщины от них не забеременеют), но это вызвало опасения, что кто-то где-то может попытаться переписать генетический код человека. Одна из бесспорных основоположников технологии редактирования генома Дженнифер Дудна призвала начать обсуждение этого метода на международном уровне: следует ли ограничить его использование, а может быть, и запретить? Председатель конференции в Вашингтоне лауреат Нобелевской премии Дэвид Балтимор обратил внимание участников на сюжет книги «О дивный новый мир» [Олдоса Хаксли] и предупредил, что мы сталкиваемся с «перспективой обладания новыми и мощными средствами контроля над природой человеческой популяции». Я предположил, что на этот раз, спустя три года, те же лица будут высказывать похожие абстрактные опасения.

В понедельник, 26 ноября, после полудня, я приземлился в Гонконге и включил телефон. Пока я, уставший, просматривал свой Twitter, до меня не сразу дошло, что именно я читаю. Научный репортер Антонио Регаладо опубликовал сенсационную новость: ученый из Китая наблюдает, как проходит беременность, а также развитие плода с отредактированным геномом. Это дало основания предполагать, что где-то уже могли родиться дети, гены которых были изменены с помощью CRISPR[3]. В течение нескольких часов эти слухи подтвердились, в том числе агентством Associated Press. В опубликованной ими истории рассказывалось о рождении генетически отредактированных близнецов[4]. Хештег #CRISPRbabies (рус. #CRISPRдети) стал популярным.

Более того, 34-летний ученый из Китая Хэ Цзянькуй описал свой исторический подвиг в серии видеороликов на YouTube. «Две красивые маленькие китаянки, названные Лулу и Нана, крича, появились на этот свет несколько недель назад, – сказал он на ломаном английском. – Сейчас девочки находятся дома со своей мамой Грейс и папой Марком». Имя Хэ Цзянькуй мне ни о чем не говорило, но этот человек должен был выступать на конференции. Появится ли он в итоге на ней? Разрешат ли ему организаторы участвовать?

Через два дня Хэ Цзянькуй действительно попытался объяснить, что именно он сделал и, самое главное, почему. Это был один из самых нашумевших научных докладов: ученый выступал перед сотнями журналистов и фотокорреспондентов, в прямой интернет-трансляции это выступление увидели еще почти два миллиона зрителей. Мне довелось быть непосредственным участником этого события. Когда Хэ Цзянькуй появился в битком набитом зале и прошел по сцене, были слышны лишь щелчки затворов двух сотен фотоаппаратов. Возмущенный ученый из Америки посылал посты о том, что это пародия на коронование научной знаменитости. Я же понимал, что мы наблюдаем за тем, как идет обреченный на казнь человек. Действительно, к тому времени, как Хэ Цзянькуй покинул сцену и вернулся домой в Шэньчжэнь, рухнули все его мечты об известности и национальной славе. Вместо этого его ждали домашний арест, позор и через год – тюрьма[5].

Случай с #CRISPRbabies знаменует собой поворотный момент в истории человечества. Недаром документальный фильм Кена Бёрнса «Ген» (The Gene), основанный на великолепной одноименной книге Сиддхартхи Мукерджи, начинается с того, что коллега Хэ Цзянькуя осторожно вводит CRISPR в эмбрион человека. «Крисператор детей», как окрестил его журнал The Economist[6], вырвал из рук природы контроль над наследственностью, по крайней мере в отношении одного из 20 000 генов, составляющих геном человека.