Проектиране на хора: генериране на ГМО

2024 Автор: Seth Attwood | [email protected]. Последно модифициран: 2023-12-16 15:58

Много от нас се раждат с качества, които помагат за по-добра конкуренция в обществото: красота, интелигентност, ефектен външен вид или физическа сила. Поради напредъка в генетиката започва да изглежда, че скоро ще можем да получим достъп до нещо, на което преди не е било подчинено – да „проектираме“хора още преди да са се родили. Да поиска необходимите качества, ако не са дадени от природата, предопределящи така нужните в живота възможности. Правим това с коли и други неодушевени предмети, но сега, когато човешкият геном е декодиран и вече се учим да го редактираме, изглежда, че сме все по-близо до появата на така наречените „дизайнерски“, „проектирани“деца. Така ли изглежда или скоро ще стане реалност?

Лулу и Нана от кутията на Пандора

Раждането на първите деца с модифициран геном в края на 2019 г. предизвика сериозен резонанс в научната общност и сред обществото. Хе Джианкуй, биолог от Южния университет за наука и технологии, Китай (SUSTech) - На 19 ноември 2018 г., в навечерието на втората международна среща на върха за редактиране на човешкия геном в Хонконг, в интервю за Асошиейтед прес, съобщи раждането на първите деца с редактиран геном.

Момичетата близначки са родени в Китай. Техните имена, както и имената на родителите им, не бяха разкрити: първите „ГМО-деца“на планетата са известни като Лулу и Нана. Според учения момичетата са здрави, а намесата в генома им е направила близнаците имунизирани срещу ХИВ.

Събитието, което може да изглежда като нова стъпка в развитието на човечеството или поне на медицината, както вече споменахме, не предизвика положителни емоции сред колегите на учения. Напротив, той беше осъден. Правителствените агенции в Китай започнаха разследване и всички експерименти с човешкия геном в страната бяха временно забранени.

Хе Дзянкуй / ©apnews.com/Mark Schiefelbein

Експериментът, който не беше оценен от публиката, беше следният. Ученият взе сперма и яйцеклетки от бъдещите родители, извърши ин витро оплождане с тях, редактира геномите на получените ембриони по метода CRISPR / Cas9. След имплантирането на ембрионите в лигавицата на матката на жената, бъдещата майка на момичетата не е била заразена с ХИВ, за разлика от бащата, който е бил носител на вируса.

Генът CCR5, който кодира мембранен протеин, използван от вируса на човешкия имунодефицит за навлизане в клетките, е претърпял редактиране. Ако бъде модифициран, човек с такава изкуствена мутация ще бъде устойчив на инфекция с вируса.

Лулу и Нана / © burcualem.com

Мутацията, която He Jiankui се опита да създаде изкуствено, се нарича CCR5 Δ32: тя се среща в природата, но само при няколко души, и отдавна привлича вниманието на учените. Експерименти върху мишки през 2016 г. показаха, че CCR5 Δ32 засяга функцията на хипокампа, подобрявайки значително паметта. Неговите носители не само са имунизирани срещу ХИВ, но и се възстановяват по-бързо след инсулт или черепно-мозъчна травма, имат по-добра памет и способности за учене от „обикновените“хора.

Вярно е, че досега нито един учен не може да гарантира, че CCR5 Δ32 не носи неизвестни рискове и че подобни манипулации с гена CCR5 няма да доведат до негативни последици за носителя на мутацията. Сега е известно единственото негативно последствие от такава мутация: организмът на неговите собственици е по-податлив на треска от Западен Нил, но това заболяване е доста рядко.

Междувременно университетът, в който работи китайският учен, се отрече от своя служител. Алма матер каза, че не са знаели за експериментите на Хе Джианкуй, които нарекоха грубо нарушение на етичните принципи и научната практика, а той се е занимавал с тях извън стените на институцията.

Трябва да се отбележи, че самият проект не получи независимо потвърждение и не премина партньорска проверка, а резултатите от него не бяха публикувани в научни списания. Всичко, което имаме, са само изявления на учен.

Работата на He Jiankui нарушава международния мораториум върху подобни експерименти. Забраната е установена на законодателно ниво в почти всички страни. Колегите на генетика са съгласни, че използването на технологията за геномно редактиране CRISPR/Cas9 при хората крие огромни рискове.

Но основният момент на критиката е, че работата на китайския генетик няма нищо иновативно: никой не е предприел подобни експерименти преди поради страх от непредвидими последици, защото не знаем какви проблеми могат да създадат модифицираните гени на техните носители и потомци.

Както каза британският генетик Мариам Хосрави в акаунта си в Twitter: „Ако можем да направим нещо, това не означава, че трябва да го направим“.

Между другото, през октомври 2018 г., дори преди шокиращото изявление на китайския учен, руски генетици от Националния медицински изследователски център по акушерство, гинекология и перинатология на името на Кулаков също обявиха успешната промяна на гена CCR5 с помощта на генома CRISPR / Cas9 редактор и получаване на ембриони, които не са обект на въздействието на ХИВ. Естествено, те бяха унищожени, така че да не се стигне до раждането на деца.

40 години преди

Бързо напред четири десетилетия. През юли 1978 г. във Великобритания се ражда Луиз Браун – първото дете, родено в резултат на ин витро оплождане. Тогава раждането й предизвика много шум и възмущение и отиде при родителите на „бебето от епруветка“и учените, които получиха прякора „доктори на Франкенщайн“.

Луиз Браун. В детството и сега / © dailymail.co.uk

Но ако този успех уплаши някои, той вдъхна надежда на други. И така, днес на планетата има повече от осем милиона души, които дължат раждането си на метода IVF, и много от предразсъдъците, които бяха популярни тогава, бяха разсеяни.

Вярно е, че имаше още едно притеснение: тъй като методът IVF предполага, че „готов“човешки ембрион е поставен в матката, той може да бъде генетично модифициран преди имплантирането. Както виждаме, след няколко десетилетия се случи точно това.

IVF процедура / © freepik.com

Така че може ли да се направи паралел между двете събития – раждането на Луиз Браун и китайските близначки Лула и Нана? Струва ли си да се спори, че кутията на Пандора е отворена и много скоро ще бъде възможно да се "поръча" дете, създадено по проект, тоест дизайнерски. И най-важното ще се промени ли отношението на обществото към такива деца, както днес на практика се промени към децата „от епруветка“?

Селекция на ембриони или генетична модификация?

Редактирането на генома обаче не е единственото нещо, което ни доближава до бъдещето, в което децата ще имат предварително планирани качества. Лулу и Нана дължат раждането си не само на технологиите за редактиране на гени CRISPR / Cas9 и IVF, но и на предимплантационна генетична диагностика на ембриони (PGD). По време на своя експеримент Хе Джианкуй използва PGD от редактирани ембриони, за да открие химеризъм и грешки извън целта.

И ако редактирането на човешки ембриони е забранено, тогава предимплантационна генетична диагностика, която се състои в секвениране на генома на ембриони за някои наследствени генетични заболявания, и последващата селекция на здрави ембриони, не е. PGD е вид алтернатива на пренаталната диагностика, само без да е необходимо прекъсване на бременността, ако се открият генетични аномалии.

Експертите посочват, че първите "законни" дизайнерски деца ще бъдат получени именно чрез подбор на ембриони, а не в резултат на генетична манипулация.

По време на PGD ембрионите, получени чрез ин витро оплождане, се подлагат на генетичен скрининг. Процедурата включва отстраняване на клетки от ембриони в много ранен стадий на развитие и „четене“на техните геноми. Цялата или част от ДНК се чете, за да се определи кои варианти на гени носи. След това бъдещите родители ще могат да избират кои ембриони да имплантират с надеждата за бременност.

Преимплантационна генетична диагностика (PGD) / ©vmede.org

Преимплантационна генетична диагностика вече се използва от двойки, които вярват, че носят гени за определени наследствени заболявания, за да идентифицират ембриони, които нямат тези гени. В САЩ такова изследване се използва в около 5% от случаите на IVF. Обикновено се извършва на три до пет дневни ембриони. Такива тестове могат да открият гени, които носят около 250 заболявания, включително таласемия, ранна болест на Алцхаймер и кистозна фиброза.

Само днес PGD не е много атрактивна като технология за проектиране на деца. Процедурата за получаване на яйцеклетки е неприятна, крие рискове и не осигурява необходимия брой клетки за селекция. Но всичко ще се промени веднага щом стане възможно да се получат повече яйцеклетки за оплождане (например от кожни клетки) и в същото време скоростта и цената на секвенирането на генома ще се увеличат.

Биоетикът Хенри Грийли от Станфордския университет в Калифорния заявява: „Почти всичко, което можете да направите с редактиране на гени, можете да направите с подбор на ембриони“.

ДНК съдба ли е?

Според експерти през следващите десетилетия в развитите страни напредъкът в технологиите за разчитане на генетичния код, записан в нашите хромозоми, ще даде възможност на все повече хора да секвенират своите гени. Но използването на генетични данни, за да се предскаже какъв човек ще стане ембрионът, е по-сложно, отколкото звучи.

Изследването на генетичната основа на човешкото здраве със сигурност е важно. И все пак генетиците не са направили малко, за да разсеят опростените идеи за това как гените ни влияят.

Много хора вярват, че има пряка и недвусмислена връзка между техните гени и черти. Идеята за съществуването на гени, пряко отговорни за интелигентността, хомосексуалността или, например, музикалните способности, е широко разпространена. Но дори използвайки примера с гореспоменатия ген CCR5, промяна в който засяга функционирането на мозъка, видяхме, че всичко не е толкова просто.

Има много - предимно редки - генетични заболявания, които могат да бъдат точно разпознати чрез специфична генна мутация. По правило наистина има пряка връзка между такъв генен разпад и болестта.

Най-често срещаните заболявания или медицински предразположения - диабет, сърдечни заболявания или някои видове рак - са свързани с няколко или дори много гени и не могат да бъдат предвидени с никаква сигурност. Освен това те зависят от много фактори на околната среда – например от диетата на човек.

Но когато става въпрос за по-сложни неща като личност и интелигентност, тук не знаем много за това кои гени са замесени. Въпреки това учените не губят положителното си отношение. Тъй като броят на хората, чиито геноми са секвенирани, се увеличава, ще можем да научим повече за тази област.

Междувременно Юан Бирни, директор на Европейския институт по биоинформатика в Кеймбридж, намеквайки, че декодирането на генома няма да отговори на всички въпроси, отбелязва: „Трябва да се отървем от идеята, че вашата ДНК е вашата съдба“.

Диригент и оркестър

Това обаче не е всичко. За нашата интелигентност, характер, физика и външен вид са отговорни не само гените, но и епигените – специфични маркери, които определят активността на гените, но не засягат първичната структура на ДНК.

Ако геномът е набор от гени в нашето тяло, тогава епигеномът е набор от тагове, които определят активността на гените, един вид регулаторен слой, разположен сякаш върху генома. В отговор на външни фактори той командва кои гени трябва да работят и кои да спят. Епигеномът е диригентът, геномът е оркестърът, в който всеки музикант има своя собствена роля.

Такива команди не засягат ДНК последователностите; те просто включват (експресират) някои гени и изключват (потискат) други. По този начин не всички гени, които са в нашите хромозоми, работят. Проявата на една или друга фенотипна черта, способността за взаимодействие с околната среда и дори скоростта на стареене зависят от това кой ген е блокиран или деблокиран.

Най-известният и, както се смята, най-важният епигенетичен механизъм е ДНК метилирането, добавянето на СН3-група от ДНК ензими - метилтрансферази към цитозин - една от четирите азотни бази в ДНК.

Епигеном / ©celgene.com

Когато метилова група е прикрепена към цитозина, който е част от конкретен ген, генът се изключва. Но, изненадващо, в такова "спящо" състояние генът се предава на потомството. Такова прехвърляне на признаци, придобити от живи същества през живота, се нарича епигенетично наследство, което продължава няколко поколения.

Епигенетиката - науката, наречена малката сестра на генетиката - изучава как включването и изключването на гените влияе върху фенотипните ни черти. Според много експерти именно в развитието на епигенетиката се крие бъдещият успех на технологията за създаване на дизайнерски деца.

Чрез добавяне или премахване на епигенетични „маркери“ние можем, без да засягаме ДНК последователността, да се борим и с двете заболявания, възникнали под въздействието на неблагоприятни фактори, и да разширим „каталога“от характеристиките на планираното дете.

Реални ли са сценарият на Гатаки и други страхове?

Мнозина се опасяват, че от редактирането на генома - за да избегнем сериозни генетични заболявания - ще преминем към подобряване на хората и там не е далеч преди появата на свръхчовек или разклоняването на човечеството в биологични касти, както прогнозира Ювал Ной Харари.

Биоетикът Роналд Грийн от колежа Дартмут в Ню Хемпшир вярва, че технологичният напредък може да направи "човешкия дизайн" по-достъпен. През следващите 40-50 години, казва той, „ще видим използването на генно редактиране и репродуктивни технологии за подобряване на хората; ще можем да изберем цвета на очите и косата за нашето дете, искаме подобрени атлетични способности, умения за четене или смятане и така нататък."

Появата на дизайнерски деца обаче е изпълнена не само с непредвидими медицински последици, но и с задълбочаване на социалното неравенство.

Както посочва биоетичният учен Хенри Грийли, 10-20% постижимо подобрение на здравето чрез PGD, в допълнение към ползите, които вече носи богатството, може да доведе до увеличаване на пропастта в здравния статус на богатите и бедните - както в обществото, така и между страните.

И сега, във въображението, възникват ужасни образи на генетичен елит, като тези, изобразени в дистопичния трилър Gattaca: напредъкът на технологиите доведе до факта, че евгениката е престанала да се счита за нарушение на моралните и етичните норми, и производството на идеални хора е пуснато в движение. В този свят човечеството е разделено на две социални класи - "валидни" и "невалидни". Първите, като правило, са резултат от посещението на родителите при лекар, а вторите са резултат от естествено оплождане. Всички врати са отворени за „добри“, а „негодните“като правило са зад борда.

Кадр от филма "Gattaca" (1997, САЩ)

Да се върнем към нашата реалност. Отбелязахме, че все още не е възможно да се предвидят последствията от намесата в ДНК последователността: генетиката не дава отговори на много въпроси, а епигенетиката всъщност е в ранен етап на развитие. Всеки експеримент с раждането на деца с модифициран геном е значителен риск, който в дългосрочен план може да се превърне в проблем за такива деца, техните потомци и евентуално за целия човешки вид.

Но напредъкът на технологиите в тази област, след като ни спаси, вероятно от някои проблеми, ще добави нови. Появата на дизайнерски деца, перфектни във всяко отношение, които, след като са узрели, ще станат членове на обществото, може да създаде сериозен проблем под формата на задълбочаване на социалното неравенство още на генетично ниво.

Има и друг проблем: ние не погледнахме на разглежданата тема през очите на дете. Хората понякога са склонни да надценяват възможностите на науката и изкушението да заменят необходимостта от усърдни грижи за детето си, неговото отглеждане и учене с плащане на сметки в специализирана клиника може да бъде голямо. Ами ако хлапето на дизайнера, в което са инвестирани толкова много пари и което има толкова много очаквания, не се оправдае с тези надежди? Ако въпреки програмираната в гените интелигентност и ефектния външен вид той не стане това, което искаха да направят? Гените все още не са съдба.