Исправленные дети

Что делает CRISPR как замечательным, так и ужасающим, это легкость его применения. Но мы не можем загнать джинна обратно в бутылку.

Он уже здесь. Мы должны взаимодействовать с ним.

Дженнифер Дудна (одна из первооткрывателей криспер)

Lightspring / Shutterstock

Доктор Хэ Цзянькуй выступает на саммите с докладом

Сообщение Хэ Цзянькуя вызвало бурю негодования. Правительство Китая немедленно распорядилось временно прекратить в стране все работы в этой сфере, а ведь Китай — один из мировых лидеров в генетических исследованиях. Во многих странах мира пытаются приспособить технологии редактирования генома для лечения генетических заболеваний, проводятся многочисленные испытания, есть успехи и неудачи. Однако эти технологии, использующие, как правило, криспер-редактор (именно с криспером работал Хэ), пока еще нигде не вошли в регулярную клиническую практику. Тем не менее резолюция саммита призывала не к запрету на редактирование зародышевых линий, а к развитию фундаментальных научных исследований, которые позволят создать новые виды диагностики и терапии.

Чтобы запустить редактирование генов, необходимо ввести в клетки криспер-редактор – соответствующие белки. Вот так выглядит эта процедура на практике AP Photo / Марк Шифельбейн

Метод CRISPR/Сas9 (криспер), открытый в 2012 году, позволяет разрезать ДНК в заданном месте, удалять поврежденный кусок ее нити, заменять его на другой или просто сшивать разрезанные концы (см. «Химию и жизнь» 2014, 7; 2015, 6). Делается это так: сначала создается РНК-реплика участка ДНК, который собираются редактировать. Она используется как своего рода гид для поиска необходимой позиции в ДНК, где будут резать ножницы: белок-нуклеаза. Вначале в этом качестве выступал только белок Cas9, потом в обиход вошли и другие. Сейчас уже можно разрезать как обе цепочки ДНК, так и одну; или обе, но в разных местах. Затем клетка начинает восстанавливать разрезанную ДНК (процесс репарации), используя «подсказку» — правильную последовательность нуклеотидов, которую также заранее доставили в клетку вместе с гидом и ножницами-белком. При разрезании только одной нити ДНК такой подсказкой может служить вторая нить.

Метод настолько прост и удобен, что уже к концу 2018 года, всего за шесть лет, опубликовано почти 13 000 работ с его использованием. Это сравнимо разве что со стремительным развитием лазеров. Два года назад разработаны криспер-системы для редактирования как ДНК, так и РНК с заменой одного-единственного основания в последовательности, хотя они пока еще недостаточно совершенны для медицинского применения. Надежды, что криспер удастся использовать для лечения наследственных генетических болезней, возникли сразу же после его открытия.

Еще на Первом международном саммите по редактированию человеческого генома в 2015 году ученые, работающие в этой области, договорились, что можно (с осторожностью!) лечить генетические повреждения в соматических (не половых) клетках, но категорически не рекомендовали изменять геном человека. Оно и понятно, уже после первых удачных опытов по редактированию генома мышей исследователи приступили к экспериментам с человеческими эмбрионами, которые доводили до возраста не более 14 дней, а после эксперимента уничтожали. Тут-то и выяснилось, что ошибок при редактировании человеческого генома гораздо больше, чем у мышей. В любом случае вероятность неполного редактирования и нецелевой активности CRISPR-Cas сохраняется. Кроме того, мы знаем, что многие гены участвуют не в единственном биологическом процессе. С другой стороны, развитие большинства болезней определяется не одним, а множеством генов, поэтому предсказать, что последует за изъятием или заменой даже всего одной «буквы» в том или ином гене человека, не всегда возможно. Так что вносить нужные с точки зрения медицины исправления в гены людей с наследственными заболеваниями довольно рискованно.

Посмотрим, к примеру, на такое широко распространенное наследственное заболевание нервной системы, как эссенциальный тремор, которым страдает до 10 миллионов человек только в США. В принципе оно, при всех связанных с ним неприятностях, не причиняет больным особых страданий, хотя и прогрессирует со временем. В нем даже есть и плюсы — пациенты с эссенциальным тремором отличаются долголетием (90 лет и более), у них зачастую сохраняется хороший уровень интеллекта, памяти, а также нередко и способность к самообслуживанию. У большинства из них обнаруживаются мутации в трех известных генах. Можно ли быть уверенными в том, что, исправив эти гены, мы не сократим пациентам жизнь? Пожалуй, лучше ограничиться симптоматическим лечением. Другое дело — страшные болезни типа некоторых форм рака (груди в первую очередь), муковисцидоза, болезни Альцгеймера, талассемии (анемии Кули), которая может вызывать умственную и физическую отсталость детей, хотя и обеспечивает повышенную устойчивость к малярии. Здесь допустимый риск настолько перевешивает опасения, что идти на него придется.

Перечень наследственных генетических заболеваний очень велик, но, в принципе, все эти болезни станут, скорее всего, излечимыми в ближайшие годы или десятилетия. Для этого есть два пути: исправлять зародышевый материал (сперму, яйцеклетку, эмбрион) или уже родившегося человека. В условиях недостатка информации, а всех нужных данных у нас почти никогда нет, безопаснее второй путь. Такой выбор следует из врачебного принципа «Не навреди», поскольку в этом случае мы подвергаем малоизвестной опасности одного человека, а если редактировать зародышевый материал, то мы уже рискуем и его потомками. Надо ли напоминать, что любое лечение всегда сопряжено с опасностью операционных осложнений, побочных эффектов лекарств и процедур, порой неожиданных и непредсказуемых. Ну кто мог себе представить, что казавшиеся безобидными уколы филлера для морщин (геля гиалуроновой кислоты), которые делают в салонах красоты уже много лет, при применении на лбу могут в редких случаях вызывать слепоту! Об этом сообщила группа врачей из Retina-Vitreous Associates Medical Group в Лос-Анджелесе в 2014 году.

Лечить с помощью генного редактирования пытаются уже не один год. Несколько лет назад в Великобритании спасли таким способом (правда, использовали не криспер) умирающую от лейкемии годовалую девочку (см. «Химию и жизнь», 2016, 12). Сейчас редактирование (обычно криспер) применяют экспериментально для больных, которым уже нечего терять, или в очень тяжелых случаях. Несколько таких опытов идут в Китае и США. Однако в октябре 2018 года Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) дало разрешение на масштабные испытания криспера в клинической практике для лечения больных серповидноклеточной анемией, а 30 ноября, буквально через несколько дней после саммита, — и для лечения наследственного заболевания сетчатки глаз (Leber congenital amaurosis). В обоих случаях речь идет только о соматических клетках, не передающих результат изменений по наследству. Это еще не лекарства на полках, но большой шаг в этом направлении. Здесь уже испытания будут проходить на десятках добровольцах.

Есть и другое возражение против внесения изменений в ДНК, которое высказывают специалисты. Можно ведь редактировать не ДНК, работа которой в организме заключается в изготовлении РНК, а уже готовую РНК, которая управляет синтезом белка. Конечно, редактировать надо не всякую РНК вообще, а только ту, которая изготовлена по бракованной матрице ДНК одного из генов. При таком подходе надо время от времени вводить в организм больного «редактор», а средства его доставки в нужное место не всегда удобны и доступны. Однако живут же люди с пересаженными органами и, соответственно, с подавленным иммунитетом. Ну да, почаще моют руки, реже появляются в толпе, принимают время от времени иммуносупрессанты, но в общем-то нормально живут. В случае с редактированием РНК ничего подавлять не надо и никакого риска передачи неизвестных факторов потомкам нет — ДНК никто не трогал.

Структура белка-рецептора CCR5, который располагается на поверхности белых кровяных клеток крови, лейкоцитов, ответственных за иммунитет человека. Именно через этот белок ВИЧ взламывает лейкоцит и проникает в него

Вообще, примерно 10% европейцев обладают мутацией этого гена (CCR5-Δ32), придающей им устойчивость к ВИЧ. Однако это частота гетерозигот, то есть таких лиц, у которых одна из двух копий гена мутантная, другая нормальная. Такие люди к болезни восприимчивы, хотя ВИЧ-инфекция у них развивается медленнее. Частота гомозигот (обе копии мутантные) среди европейцев приблизительно 1%, и вот они невосприимчивы к ВИЧ. Однако «в нагрузку» все они получают повышенную чувствительность к гриппу, лихорадке западного Нила, переносимым клещами болезням (менингит, болезнь Лайма). За последние два десятилетия десятки исследований показали, что CCR5 помогает защитить легкие, печень и мозг во время некоторых других серьезных инфекций и хронических заболеваний. Ничего этого не было упомянуто в согласии на проведение опытов, которое подписывали родители будущих детей. Между прочим, к вопросу о многозначности действия генов — у мышей с этим вариантом гена лучше обучаемость. Но это вовсе не означает, что и люди с этим отредактированным геном будут лучше обучаться. Как верно подметил Филип Мерфи, иммунолог из Национального института аллергии и инфекционных заболеваний в Бетесде (штат Мэриленд), потенциальных последствий отключения гена CCR5, вероятно, больше, чем мы предполагаем. То, что мы знаем, может быть лишь верхушкой айсберга.

Из двух родившихся в результате эксперимента близнецов у одной девочки выключена только одна копия этого гена, что может быть хорошо для девочки. У другой в разных копиях гена — разные изменения. Доктор Хэ написал профессору Стэнфордского университета и одному из сопредседателей Гонконгского саммита Робину Ловелл-Баджу, что изменения, которые он внес в ген CCR5, не сделали его похожим на тот вариант гена, который встречается среди европейских народов, и что речь идет о трех других изменениях, которые, возможно, защитят их носителя от ВИЧ. Многие упрекают его за то, что он не проверил на лабораторных животных, действительно ли эти изменения защищают, а сразу провел эксперимент на человеке. В презентации Хэ на саммите не было приведено достаточно доказательств того, что, во-первых, внесенные в ген изменения действительно предотвращают заражение ВИЧ и, во-вторых, что при редактировании не внесено никаких лишних изменений в геном. Руководитель работ не ответил на многочисленные обращения журнала «Nature» за комментариями. Вся научная информация пока что, на начало апреля 2019 года, поступает только из анализа выступления Хэ на саммите или личной переписки с ним. Несколько престижных научных журналов не приняли его работу к публикации из-за присутствующих в ней изъянов, прежде всего плохо спланированного протокола исследования.

Дженнифер Дудна, профессор химии и молекулярной и клеточной биологии в Калифорнийском университете в Беркли, была одной из первых, кто предложил механизм криспер для редактирования генов в 2012 году. Она сразу же указала на необходимость соблюдать этические ограничения в этой области.

На саммите участники едва успевали щелкать камерами телефонов: презентация Хэ содержала 59 слайдов, которые промелькнули на экране за 20 минут. Понимание же случившегося пришло позже, уже после саммита: то, что Хэ сделал, куда хуже, чем осознали сразу. Одна из основоположников работ по криспер Дженнифер Дудна сказала, что она в ужасе, директор Национальных институтов здоровья США (NIH) Френсис Коллинз заметил, что эксперимент его глубоко тревожит, и даже Джулиан Савулеску, специалист по этике, который описывал исследования по редактированию генов как «морально необходимые», назвал работу Хэ «чудовищной». Шон Райдер, биохимик из Массачусетской школы медицины, заявил, что допущение, будто любые изменения в районе гена CCR5 окажутся благоприятными, просто возмутительно. Нет никаких причин полагать, что они будут не то что защитными, а хотя бы безопасными.

Этически работы Хэ отличаются от своих аналогов тем, что он не лечил никакое заболевание и не было никаких показаний для их проведения, здоровью его пациентов и их возможных детей ничто не угрожало. Получить незараженных детей от ВИЧ-инфицированных родителей давно уже не представляет серьезной медицинской проблемы. Не создавал он и вакцины от ВИЧ, хотя пациентов просили дать письменное согласие на участие именно в таких испытаниях, а не на изменение генома их будущих детей. Он генетически изменял эмбрионы с тем, чтобы родившиеся из них дети во взрослой жизни, возможно, стали бы невосприимчивыми к инфицированию ВИЧ. По сути дела, он усовершенствовал человека. А это, как бы доктор Хэ ни открещивался, дорога к созданию детей по заказу, специализированных людских особей, генетических каст (из знаменитого романа «О дивный новый мир» Олдоса Хаксли) и прочих радостей. Не только ученые, но и вменяемые государственные и религиозные деятели боятся прихода этого нового мира, как чумы.

В январе этого года власти Китая заявили, что Хэ Цзянькуй «намеренно избегал надзора за своими исследованиями, собрал деньги и организовал работу сотрудников по собственному усмотрению, чтобы провести редактирование генома человеческого эмбриона с целью его репродукции, что прямо запрещено китайскими законами». Хотя сам он в своих выступлениях говорит, что его работа преследует гуманитарные цели, власти отвергают это заявление и считают, что он нарушил государственные запреты и проводил исследование ради личной славы и выгоды.

Власти не уточняли, какие действия последуют, но предупредили, что с Хэ и его ближайшими сотрудниками поступят по всей строгости закона. Пока неясно, насколько сурового наказания можно ожидать. До сих пор законодательство КНР в отношении клинических исследований было менее строгим, чем в Европе и США. Однако, судя по заявлению правительственного агентства «Синьхуа», власти явно недовольны и стыдятся происшедшего. В нем говорится: «Такое поведение серьезно нарушает этику и чистоту научных исследований, а также соответствующие правительственные правила». В заявлении упоминается также участие Бюро общественной безопасности, а это с высокой вероятностью означает, что последуют уголовные обвинения.

Южный университет науки и технологий, где Хэ был профессором, немедленно уволил его и запретил сотрудникам любые разговоры на эту тему. Впрочем, скандальную работу он проводил вне университетской лаборатории и на деньги, полученные от своей предпринимательской деятельности, хотя правительственный грант тоже фигурирует в презентации, на слайде об источниках финансирования, показанной на саммите. Начатое следствие уже установило, что для набора восьми пар добровольцев Хэ Цзянькуй подделал сертификат комиссии по этике и представил для анализа кровь здоровых людей (экстракорпоральное оплодотворение ВИЧ-инфицированных больных запрещено в Китае).

Американские университеты, сотрудники которых поддерживали с Хэ связь, а это Стэнфорд, где Хэ стажировался в качестве постдока, и Райс, где он делал диссертацию, начали расследование о степени информированности и вовлеченности своих сотрудников в эту авантюру. Его бывший руководитель в Стэнфорде Стивен Куэйк сообщил, что обсуждал с Хэ эксперимент только в самых общих выражениях; специалист по биоэтике Вильям Хёрлбурт и генетик Мэттью Протеус сказали, что они не одобряли и всячески отговаривали Хэ от такого шага. Довольно ясно, однако, что профессор Майкл Дим, бывший руководитель диссертации Хэ в университете Райса, принимал активное участие в работе. В частности, он приезжал в Китай, в лабораторию Хэ в Шэньчжэне для отбора пар, которые будут участвовать в экспериментах. Кстати, личность родителей и детей тщательно охраняется. Будем надеяться, что общественность никогда их не узнает, иначе жизнь этих девочек-близнецов будет, мягко говоря, сложной. А родителей, попросту говоря, «кинули». Я, конечно, не уверен, но предполагаю, что это были простые люди, которые слова «генетика» даже не знали.

Наш соотечественник Шухрат Миталипов, руководитель нескольких лабораторий в США, Китае и Корее, автор методики замены митохондриальной ДНК при ЭКО («дети с тремя родителями») еще в августе 2017 опубликовал в «Nature» статью о редактировании человеческих эмбрионов с наследственной мутацией, вызывающей гипертрофическую кардиомиопатию. Но он-то писал, что «предстоит рассмотреть еще многое, прежде чем приступать к клиническим применениям, включающим технику репродукции, с другими гетерозиготными мутациями». Он применил одновременное введение «редактора» вместе со спермой в яйцеклетку, чтобы избежать неполного редактирования развивающихся впоследствии новых клеток. В большом интервью «Медузе» в январе 2018 года Ш. Миталипов говорил, что «нужно, чтобы все семьи — носители мутаций, когда захотят завести ребенка, делали это не в спальне, а через ЭКО, во время которого мы сможем корректировать мутацию. Для этого нужны будут специальные государственные программы. Нужно, чтобы государство не только не ставило нам палки в колеса, а, наоборот, помогало, выделяло средства. Государство должно понять, что от этого зависит будущее страны, будущее популяции. Если будет меньше болезней, будет меньше страданий, меньше затрат на лечение. И это неизбежно повлияет на экономику… Например, в США нельзя использовать государственное финансирование для таких экспериментов — я должен искать частных меценатов для моих экспериментов».

А в «Nature» от 13 марта 2019 года опубликовано обращение большой группы видных ученых, занятых коррекцией генов. Они призывают все страны ввести запрет на любое клиническое применение редактирования зародышевых линий (яйцеклеток, спермы и эмбрионов) на определенное время (какое именно — в заявлении не указано). За это время они предлагают обсудить технические, научные, медицинские, социальные, этические и моральные проблемы, связанные с этим вопросом, и выработать для них международные рамки. После этого страны могут идти своим путем. Около 30 наций запретили редактирование зародышевых линий уже сейчас. Другие могут продолжить временный запрет или разрешить некоторые использования этой технологии, но при условии, что эти страны публично уведомят о своем намерении; примут участие в международных консультациях о целесообразности этого; определят посредством прозрачной оценки, что использование технологии редактирования обоснованно; и установят, что в стране существует широкий общественный консенсус относительно целесообразности ее применения.

Страны могут избрать и некий свой путь, но должны сделать это открыто и при должном уважении к мнению человечества по вопросу, который в конечном счете влияет на судьбу всего нашего вида.

Уже через неделю после этой публикации на сайте журнала «Science» появилось сообщение о том, что Экспертный совет Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) 19 марта 2019 года заявил, что «существует срочная необходимость создать прозрачный глобальный реестр всех ведущихся работ, относящихся к редактированию человеческого генома». Международный совет из 18 членов, собравшихся в Женеве, подавляющим большинством голосов согласился с тем, что «сейчас для кого бы то ни было безответственно продолжать клинические испытания редактирования зародышевых линий человеческого генома». Однако они не поддержали идею моратория, высказанную в «Nature», заявив, что предложенные меры недостаточны и не могут служить ответом на требование времени. Предложения комитета будут посланы на утверждение генеральному директору ВОЗ, который и примет решение, действовать ли согласно этим предложениям. Ну что же, ВОЗ — официальный охранитель прав человека на здоровье, нарушение ее запрета хотя и не влечет вызов в суд, но эквивалентно обвинению в нарушении прав человека. Надо быть государством-изгоем, чтобы не соблюдать запреты ВОЗ. В то же время эти два обращения показывают, что проблема назрела и требует скорейшего решения. Заметьте, речь идет именно о клинических приложениях, не о фундаментальных разработках.

Опрос общественного мнения в США, выполненный Pew Research Center еще в 2016 году (в том году конгресс запретил государственное финансирование работ по редактированию клеток зародышевых линий человека, отнюдь не только клинических), показал, что, как и двумя годами раньше, большая часть опрошенных выступают за разрешение редактирования в случае серьезных медицинских показаний. Более двух третей обеспокоены последствиями редактирования, но половина активно одобряет. Это означает, что есть люди, которые испытывают оба чувства. Люди с энтузиазмом принимают «прогресс», но побаиваются его последствий, а они — избиратели. Естественно, среди родителей с детьми до 18 лет число энтузиастов выше, а среди религиозных респондентов — ниже. Однако криспер настолько прост и удобен, что, если его постепенно не разрешить, он, как в свое время аборты во многих странах, просто уйдет в подполье. США вообще-то страна религиозная, но с учеными члены конгресса (или их помощники) встречаются довольно часто: пять-шесть раз в год такие встречи организует Американское химическое общество, не отстают Биологическое и др. Кроме того, есть Исследовательская служба конгресса (действующая аж с 1914 года), которая снабжает парламентариев краткими сведениями по актуальным научным вопросам. Детальный доклад о методе криспер Исследовательская служба выпустила 5 декабря 2018 года, когда скандал еще только набирал обороты.

А пока в Китае идет следствие, детали которого власти разглашать не будут. В университетском доме, на четвертом этаже которого расположена квартира Хэ, дежурят люди в штатском: на вопросы не отвечают, но и не препятствуют выходу Хэ из дома. Он писал друзьям в Стэнфорд, что это даже хорошо, поскольку он иногда получает «враждебные и даже угрожающие» письма. Как будут развиваться события дальше — покажет время.

Эта статья доступна в печатном номере "Химии и жизни" (№ 4/2019) на с. 12 — 17.