В то время как некоторые западные страны по религиозным и другим причинам запрещают генетическое редактирование человеческих эмбрионов, одним из мировых лидеров в этом научном направлении стал Китай. Направление очень перспективное, потому что после расшифровки человеческого генома учёным стало доступным беспрецедентное количество информации о маркерах точечных мутаций, когда проблема состоит в замене единственного основания в цепочке ДНК (на иллюстрации показано мутировавшее основание A>G, из-за чего возникает бета-талассемия). Если разрешить генное редактирование, то люди могли бы легко избавиться от многих из этих опасных, а иногда смертельных болезней. Это доказала сейчас группа китайских генетиков.
Генное редактирование — лучший, а иногда единственный способ вылечить врождённое заболевание, пишут авторы научной работы, которая опубликована 23 сентября 2017 года в журнале Protein & Cell. Оно не только излечивает конкретного человека, но и предотвращает передачу неправильных генов следующим поколениям.
Авторы научной работы — из главной лаборатории генной инженерии Министерства образования, главной лаборатории Биоконтроля, главной лаборатории Гуанчжоу исследований здорового старения, главной лаборатории репродуктивной медицины провинции Гуанчжоу и Школы естественных наук (все — Китай), а также департамента биохимии и молекулярной биологии Медицинского колледжа Бейлора (Хьюстон, США).
Как и другие исследовательские группы, в данном случае для генного редактирования учёные поначалу пытались применить известный метод CRISPR/Cas9 в сочетании с гомологично направленной репарацией клеток (homology directed repair, HDR) в трёхъядерных зиготах и диплоидных зиготах, но этот метод пока трудно использовать в реальных условиях по причине низкой эффективности и нежелательных неожиданных гомологических рекомбинаций. Поэтому исследователи использовали усовершенствованную технику, которая показала высокую эффективность. Они применили редактор оснований (base editor) на основе системы CRISPR/Cas9 и цитидиндезаминазы (rAPOBEC1).
Любопытно, что программируемое редактирование цепочек ДНК с помощью такого редактора изобретено в США и описано в литературе (2016 год). Редактор позволяет очень точно и надёжно заменять в макромолекуле ДНК одиночные основания C на T, а основания G на A. Но американские исследователи не смогли проверить своё изобретение на человеке, так что знамя подхватили китайские коллеги.
В рамках этого эксперимента генетики сумели избавить человеческий эмбрион от врождённого генетического заболевания бета-талассемия — это довольно распространённое генетическое заболевание в странах Средиземноморья, на Ближнем Востоке, в Индии, Центральной и Юго-Восточной Азии. Большая бета-талассемия возникает при наличии мутаций в обоих аллелях гена бета-глобина. В отсутствие или при резком уменьшении производства бета-цепей гемоглобин А вытесняется гемоглобином F. При отсутствии лечения пациента с большой бета-талассемией обычно не доживают до пяти лет. Единственные варианты для них — аллогенная трансплантация костного мозга или постоянные переливания крови на протяжении всей жизни, но и в этом случае они часто страдают от сопутствующих заболеваний.
Учёным хорошо известно, что ген бета-глобина находится на 11 хромосоме в позиции p15.5, а вылечить заболевание можно простой коррекцией базовых пар в этом гене на уровне зародыша, что и сделали китайские исследователи. Поскольку в реальных условиях трудно найти эмбрион с таким заболеванием, то учёные сделали 20 клонов из клеток кожи пациента. По итогу эксперимента успешная замена основания G на основание A в одной или двух аллелях удалось осуществить у 8 из 20 клонов. Такая эффективность пока недостаточна для клинического использования, но она превышает эффективность других методов генного редактирования.
Устранение мутации A>G путём замены основания G на основание A в редакторе ДНК
Такой способ редактирования представляет собой существенный прогресс по сравнению с обычным генетическим редактированием, потому что замена отдельных оснований ДНК — это сверхточный метод точечного редактирования. Благодаря этому группа китайских генетиков впервые в мире сумела устранить рецессивную мутацию, которая вызвана двумя сбойными копиями одного гена, то есть мутациями в обоих аллелях. Это значительное достижение, которое открывает совершенно новые перспективы перед медициной.
Журнал Nature пишет, что учёные из разных стран опубликовали в научной прессе уже восемь работ по генетическому редактированию человеческих зародышей, из них пять — за последние два месяца. Никто не позволил зародышу расти более 14 дней по этическим соображениям.
Научная статья “Correction of ?-thalassemia mutant by base editor in human embryos” опубликована 23 сентября 2017 года в журнале Protein & Cell (doi:10.1007/s13238-017-0475-6, pdf).
Комментарии (25)
Eldhenn
03.10.2017 08:06+14Учёный изнасиловал журналиста. Не у эмбриона, а у "клона" — набора клеток, не устранили заболевание, а заменили одно основание на другое "в одном или двух аллелях" в 8 случаях из 20.
Tertium
03.10.2017 17:46Все как в жизни: ученый изнасиловал журналиста, результатом чего стал эмбрион. Ждем всех троих на пусть говорят или что там бывает в телевизоре.
p_fox
03.10.2017 08:21То, что исправить ошибку днк можно на стадии эмбриона, это круто, но как эту ошибку на той же стадии планируется обнаруживать?
Welran
03.10.2017 08:27+2Проводим ЭКО, делаем кучу эмбрионов, проводим анализ, редактируем гены. Всех генетически не модифицированных дискриминируем и строим антиутопию :) (Гаттака)
kvasvik
03.10.2017 14:52С эмбрионами всё проще: делаем кучу эмбрионов, смотрим какие из них здоровые и их имплантируем. Редактирование нужно именно в случаях, когда на стадии эмбриона генетическое заболевание не заметили.
Alex_ME
03.10.2017 21:25Антиутопичность здесь только в том, что на текущий момент процедуры (то же ЭКО) дороги. А в Гаттаке полный генетический скриннинг делают за 20 секунд в каком-то ларьке. Так что отдельные (их вроде как меньшинство) не корректированные люди там — скорее всего прихоть родителей. Во всяком случае, главный герой.
Не вижу антиутопии. Я был бы рад, если бы человечество смогло избавляться от наследственных заболеваний. При этом дети таких корректированных людей были бы здоровее даже без коррекции.
Welran
04.10.2017 16:18Кстати да. Через несколько поколений причин бы для дискриминации не осталось бы. Все были бы почти идеальными :). А тех кто упорствовал в естественных способах зачатия в течение поколений, более сильные, умные и здоровые люди легко победили бы ^_^.
black_semargl
04.10.2017 17:03Ну тут вопрос где граница.
Та же неспособность синтезировать витамин С и ряд аминокислот тоже подобные заболевания, имеющиеся уже у 100% людей.
А завтра захочется устойчивость к метиловому спирту, которой у человека никогда не было но у других есть…
ReakTiVe-007
03.10.2017 08:35когда введут эту технологию в жизнь просто будет анализироваться материал родителей на врожденные заболевания(скрытые тоже) и зародышу будет вводится вирус с блоком генов на исправление.
П.С. Естественно все это мои домыслы)
Lsh
03.10.2017 11:03Но ведь есть и просто случайные мутации. Поэтому у родителей может быть всё ок, а у потомства — вредная мутация. Получается, по родителям такое не отследить.
fireSparrow
03.10.2017 11:23+1Для рецессивной мутации такое просто невозможно — ведь должны поломаться сразу обе версии гена.
Ну и вообще, случайные мутации самого эмбриона происходят гораздо-гораздо реже, чем поломанные гены, полученные от предков. Так что научиться чинить унаследованные гены — гораздо более приоритетная задача, чем научиться чинить мутации самого эмбриона.
black_semargl
03.10.2017 10:48Если у родителей заболевание есть, пусть даже в скрытой форме — то лечим.
Исправный ген оно просто проигнорирует.
denkle
03.10.2017 11:40+1Тут надо начинать из более далекого конца, если нам не дают спокойно кушать ГМО-картошку. То уж лечить генные заболевании…
vorphalack
03.10.2017 11:49+2это пока китайцы на поток технологию не поставили. вполне может статься что реальная Гаттака будет говорить на китайском. все же в вопросе засовывания гуманизма и прочей этики туда, где им самое подобающее место китайцы занимают одно из ведущих мест.
niksite
03.10.2017 17:49Вы там бета-талассемию с альфой не спутали? Это при альфе долго не живут, а при бете живут как обычно, только немного мучаются.
mrtime336
04.10.2017 06:02Интересно какие могут быть побочные эффекты от такого генного редактирование в дальнейшем?
сможет ли индивид выращенный в результате таких манипуляций дать потомство?
поэтому наверное пока что на людях таки боятся до конца проводить такие эксперименты. Длительность эксперимента сопоставима с длительностью жития ученого который это сделал…
А вообще медицина чем дальше — тем страшнее, вот была эра антибиотиков — лечили все что можно ними, и даже не задумывались, а что в итоге? развели кучу «прокачанных до 85 левела» инфекций которые уже просто так не вылечишь (начинается второе поколение антибиотиков и и т.д., от которых надо еще пить пробиотики, иначе будешь месяц сидеть «думать» в отдельной комнатке (ну вы поняли), и это еще хороший вариант, в отличии от проблем с почками/печенью (ну все лишь насморк был да антибиотики дали, не?!?!)…
вторая история с зубами, вот сейчас самая крутая методика лечения каналов — это их чистка (ну да раньше это делали ртутью, сейчас механически — не важно), ну да удалили тот нерв, но что там будет через лет 20 никто же-ж не будет ручаться? Случай из жизни — в студенческие годы (до 2010) необходимо было перемонтировать каналы, не жалели денег все сделали в лучшей клиники со всеми делами, все почистили, запломбировали, ну сказали «зуб ничего не чуствует, но будет стоять лет этак Х.....». Ну он простоял лет 6, потом верхушка отвалилась, штыри где-то там виднелись, ну с возрастом времени на себя любимого уже не так много становится, все потом и потом, каналы жеж вроде запломбированы? та что с ними будет? и не болит ведь:) Как только одним утром, челюсть распухла и уже бежишь не просто к стоматологу, а уже к хирургу :) (Ну тогда слава Богу обошлось в итоге только стоматологом и консультацией хирурга). Еще через какое-то опять распухло пол лица? и лор послал на всякий случай к стоматологу, бо там опять такой зубчик «откапиталеный» стоит, и даже ты не знаешь что там под ним)
Поэтому насчет современных методов лечения это очень деликатная тема… компаниям не выгодно исследовать метод лечения/препарат лет 30 и выпустить на рынок, написав все побочки…
А если уже внедрятся до уровня ДНК, то там только господь Бог ведает как точно «поведет себя программа, после такого „хака“…black_semargl
04.10.2017 17:06сможет ли индивид выращенный в результате таких манипуляций дать потомство?
Ну посредством манипуляций — точно сможет.
morber
Все это здорово. Китайцы будут выращивать этот эмбрион?
Deorte
denkle
Я бы разрешил…
Idot
Разрешаю!
Silvatis
Этика нашего века:
1) Не дать расти эмбриону без наследственного заболевания
2) Противостоять абортам, даже если ребенок — носитель отклонения.
грустно все это.
Hardcoin
"Сделали 20 клонов из клеток кожи пациента".
На эмбрион не похоже. 14 дней — это про остальные 7 работ, видимо.