Редагування генів людини початок - зожнік

За допомогою CRISPR прямо зараз відбувається грандіозний прорив в генній інженерії: вчені планують скоро навчитися рятувати нас назавжди від будь-яких хвороб, з перспективою будь-яких контрольованих мутацій і вічного життя.

Всі ці перспективи відкриваються завдяки недавньому революційного відкриття білка CRISPR-Cas9, але про все по порядку.

Раніше вважалося, що ДНК в кожній нашій клітині - абсолютно ідентичні і містять нашу точну і незмінну копію - яку клітину б не взяти, але виявилося, що це не так: ДНК в різних клітинах трохи різні і вони змінюються в залежності від різних обставин.

Відкриттю білка CRISPR - Cas9 допомогли спостереження за вижили після атаки вірусів бактеріями.

Найдавніша війна на землі

Бактерії і віруси змагаються з початку життя: віруси-бактеріофаги полюють на бактерії. В океані вони вбивають 40% від загального числа бактерій кожен день. Вірус робить це, вставляючи свій генетичний код в бактерію і використовує її в якості фабрики.

Бактерії намагаються безуспішно чинити опір, але в більшості випадків їх захисні механізми виявляються занадто слабкими. Але іноді бактерії виживають. Тоді вони можуть активувати свою найефективнішу противірусну систему. Вони зберігають частина ДНК вірусу в своєму генетичному коді, ДНК-архіві «CRISPR». Тут вона зберігається до необхідного моменту.

Коли вірус знову атакує, бактерія створює РНК-копію з ДНК архіву і
заряджає секретна зброя - білок Cas9. Цей протеїн сканує бактерію на предмет втручання вірусу, порівнюючи кожну частину знайденого ДНК з архівом. Коли знаходиться 100% відповідність, він активується і відрізає ДНК вірусу, роблячи його марним, таким чином захищаючи бактерію.

Білок Cas9 сканує ДНК клітини на предмет впровадження вірусу і замінює зіпсовану частину здоровим фрагментом.

Що характерно, Cas9 дуже точний, немов ДНК хірург. Переворот стався, коли вчені зрозуміли, що система CRISPR програмованих - можна просто дати копію ДНК, яку потрібно змінити, і помістити систему в живу клітину.

Крім точності, дешевизну і простоту використання, CRISPR дозволяє включати і вимикати гени живих клітин і вивчати конкретні послідовності ДНК.
Цей метод також працює з будь-якими клітинами, мікроорганізмами, рослинами, тваринами або людьми.

Вчені з'ясували, що Cas9 можна програмувати на будь-які заміни в будь-якій частині ДНК - і це відкриває практично безмежні можливості для людства.

Хвороб кінець?

Вчені просто ввели CRISPR в їх хвости, і змогли видалити більше 50% вірусу з клітин по всьому тілу. Можливо, через кілька десятиліть CRISPR допоможе позбутися від ВІЛ та інших ретровірусів - вірусів, які ховаються всередині людської ДНК, на кшталт герпеса.Возможно CRISPR зможе перемогти нашого гіршого ворога, рак.

Рак є результатом появи клітин, які відмовляються вмирати і продовжують ділитися, попутно ховаючись від імунної системи. CRISPR дає нам засіб редагувати наші імунні клітини і робити їх кращими мисливцями на ракові клітини.

Можливо через деякий час лікування від раку буде всього лише парою уколів з декількома тисячами ваших власних клітин, створених в лабораторії, щоб вилікувати вас назавжди.

Можливо через деякий час питання лікування раку - питання пари уколів модифікованих клітин.

А ще є генетичні захворювання, тисячі їх. Вони різняться від злегка дратують до вкрай смертельних або приносять роки страждань. З потужними інструментами на кшталт CRISPR одного разу ми зможемо покінчити з цим.

Більше 3000 генетичних захворювань викликаються єдиною заміною в ДНК.
Ми вже створюємо модифіковану версію Cas9, яка виправляє такі помилки і позбавляє клітину від захворювання. Через пару десятиліть ми може бути зможемо назавжди знищити тисячі захворювань. Однак у всіх ці медичних застосувань один недолік - вони обмежені одним пацієнтом і помруть разом з ним, якщо ми не використовуємо їх на репродуктивних клітинах або на ранній стадії розвитку плода.

CRISPR ймовірно буде використовуватися значно ширший. Наприклад для створення модифікованої людини, спроектованого дитини. Це принесе плавні але незворотні зміни в людському генофонді.

спроектовані діти

Вони виявили гігантські труднощі в редагуванні генів ембріонів, але багато вчених вже працюють над вирішенням цих проблем. Це те ж саме, що і комп'ютери 70-х: у майбутньому вони стануть краще.

Незалежно від ваших поглядів на генну інженерію, вона торкнеться всіх. Модифіковані люди можуть змінити геном всього нашого виду, тому що їх щеплені якості будуть передані їхнім дітям, і через покоління повільно поширюватися, повільно змінюючи генофонд людства. Це почнеться поступово.

Перші спроектовані діти не будуть сильно відрізнятися від нас. Швидше за все, їх гени будуть змінені для позбавлення від смертельних спадкових захворювань.
У міру розвитку технологій все більше людей почнуть думати, що невикористання генетичної модифікації неетично, тому що це прирікає дітей
на страждання і смерть, які можна запобігти.

Як тільки перший такий дитина народиться, відчиняться двері, яку вже не вдасться закрити. Спочатку деякі риси ніхто не чіпатиме, але в міру зростання схвалення технології і наших знань про генетичному коді, буде рости буде і спокуса.
Якщо ви зробите своє потомство імунним до хвороби Альцгеймера, чому б вдобавокне дати їм покращений метаболізм? Чому б до купи немає нагородити їх відмінним зором? Як щодо зростання або м'язів? Пишних волосся? Як щодо дару виняткового інтелекту для вашої дитини?

Величезні зміни прийдуть як результат накопичення особистих рішень мільйонів людей.
Це слизький схил, і модифіковані люди можуть стати новою нормою. Поки генна інженерія стає все більш звичною, а наші знання поліпшуються, ми можемо підійти до викорінення головної причини смертності - старіння.

2/3 з приблизно 150 000 чоловік, померлих сьогодні, померли з причин, пов'язаних зі старінням.

Сьогодні вважається, що старіння викликається накопиченням пошкоджень в наших клітинах
зразок розривів ДНК або зносу систем, відповідальних за виправлення цих ушкоджень.
Але є також і гени, які безпосередньо впливають на наше старіння.

Генна інженерія та інша терапія могли б зупинити або сповільнити старіння. Можливо навіть повернути його назад.

Типова реакція на можливість вічного життя (як і будь-який інший звичної зараз, але революційної кілька сотень років тому технології).

Вічне життя і «люди ікс»

Ми знаємо, що в природі є тварини, які не старіють. Може, ми могли б зайняти у них пару генів. Деякі вчені вважають що одного разу старіння буде викорінено. Ми все одно будемо вмирати, але тільки не в лікарні в 90 років, а через пару тисяч років, прожитих в оточенні наших коханих.

Виклик величезний і, можливо, мета недосяжна, але можна припустити, що люди, які живуть сьогодні, можуть виявитися першими, хто скуштує плоди анти-вікової терапії. Можливо, потрібно всього лише переконати тямущого мільярдера в необхідності допомогти вирішити цю велику проблему.

Якщо дивитися на це ширше, ми могли б вирішити безліч завдань за допомогою спеціально змінених людей, наприклад які могли б краще справлятися з висококалорійною їжею, і позбутися від таких недуг цивілізації як ожиріння.

Володіючи модифікованої імунною системою з переліком потенційних загроз,
ми могли б стати невразливими для більшості захворювань, що переслідують нас сьогодні. Ще пізніше ми змогли б створити людей для тривалих космічних перельотів і для адаптації до різних умов на інших планетах, що було б вкрай корисно для підтримки нашого життя у ворожому всесвіту.

Кілька пучок солі

Є кілька головних перешкод, технологічних і етичних. Багато відчують страх перед світом, де ми відсіюємо недосконалих людей, а потомство вибираємо на основі того, що вважається здоровим.

Але ми вже живемо в такому світі. Тести на десятки генетичних захворювань або ускладнень стали нормою для вагітних жінок у багатьох країнах. Часто одна підозра на генетичний дефект може привести до переривання вагітності.
Візьмемо для прикладу синдром Дауна, один з найпоширеніших генетичних дефектів: в Європі близько 90% вагітностей з встановленим наявністю цього відхилення перериваються.

Генетичний відбір в дії: вже зараз синдром Дауна діагностується на ранній стадії розвитку ембріона і 90% вагітності з цим діагнозом переривається.

Рішення про переривання вагітності є дуже особистим, але важливо розуміти, що ми вже сьогодні відбираємо людей, грунтуючись на стані здоров'я. Немає сенсу прикидатися, що це зміниться, тому нам необхідно діяти обережно і етично, не дивлячись на зростаючу свободу вибору завдяки подальшому розвитку технологій.

Однак, все це перспективи віддаленого майбутнього. Незважаючи на потужність CRISPR, метод не позбавлений недоліків. Можуть статися помилки при редагуванні, невідомі помилки можуть статися в будь-якій частині ДНК і залишитися непоміченими.

Зміна гена може досягти потрібного результату і вилікувати від захворювання, але разом з цим спровокувати небажані зміни. Ми просто недостатньо знаємо про складні взаємозв'язки наших генів, щоб уникнути непередбачуваних наслідків.

Робота над точністю та методи спостереження дуже важлива в майбутніх клінічних випробуваннях. І якщо вже ми обговорили можливе світле майбутнє, також варто згадати і більш похмуре бачення. Уявіть, що може країна на кшталт Північної Кореї зробити з таким рівнем технологій?

Важливо, щоб технологія генної модифікації не потрапила в руки тоталітарним режимам, які гіпотетично можуть використовувати її на шкоду людству - наприклад, створити армію генетично модифікованих солдатів.

Може вона навічно продовжити своє правління за допомогою примусової інженерії? Що зупинить тоталітарний режим від створення армії модифікованих суперсолдат?

Адже це в теорії можливо. Сценарії на кшталт цього лежать в далекому майбутньому, якщо вони взагалі можливі, але підтвердження працездатності концепції такої інженерії вже існує. Технологія і правда настільки могутня.

Подібне може стати приводом для заборони інженерії та пов'язаних з нею досліджень, але це безперечно було б помилкою. Заборона на генну інженерію людини тільки призведе науку в області з такими правилами і законами, з якими нам було б не по собі. Тільки беручи участь в процесі, ми зможемо бути впевнені, що дослідження ведеться з обережністю, розумом, контролем і прозорістю.

Ми можемо досліджувати і впроваджувати в людини будь-генні модифікації.

висновок

Чи відчуваєте занепокоєння? Майже в кожному з нас є якесь недосконалість. Дозволили б нам існувати в подібному новому світі? Технологія кілька лякає, але нам є що виграти, так і генна інженерія може бути черговою сходинкою в еволюції розумних видів життя.

Можливо ми покінчимо з хворобами, збільшимо тривалість життя на століття і вирушимо до зірок. Не варто дрібно мислити, кажучи про таку тему. Яким би не було ваше мнение про генну інженерію, майбутнє настає незважаючи ні на що.

Те, що раніше було науковою фантастикою, незабаром стане нашою новою реальністю.
Реальністю, повної можливостей і перешкод.

Дивіться також на Зожніке: