Заявление китайского исследователя Хе Цзянькуй, в котором утверждалось, что он создал первых в мире отредактированных генами детей - близнецов, чьи геномы были изменены, как эмбрионы, с использованием технологии CRISPR, - потряс научный мир и вызвал водоворот этических противоречий. Эксперимент, если его результаты подтверждены экспертной оценкой, несомненно, расширит использование CRISPR на людях, чем это было раньше. Но где именно дети CRISPR стоят в стремительно развивающейся области генетического редактирования?
Его работа (которая еще не была опубликована в рецензируемом журнале или независимо проверена) включала создание эмбрионов от здоровой матери и ВИЧ-положительного отца и применение инструмента редактирования генов CRISPR-Cas9 к этим эмбрионам для удаления гена CCR5, который позволяет ВИЧ проникать в клетки. Эти модифицированные CRISPR эмбрионы привели к беременности и в конечном итоге к рождению девочек-близнецов по имени Лулу и Нана. Говорят, что у одного из детей отсутствуют обе функциональные копии гена CCR5, что помешало бы ей заражаться ВИЧ, в то время как у другой есть одна функциональная копия, что означает, что она все еще может заразиться вирусом.
Рождение Лулу и Наны, несомненно, станет первым в зарождающейся области редактирования генов. Но Киран Мусунуру, кардиолог и генетик из Медицинской школы Перельмана в Университете Пенсильвании, который рассмотрел предварительную рукопись команды Хэ для Ассошиэйтед Пресс, говорит, что его заявление «никоим образом не представляет научного прогресса», потому что «ничто не мешало предыдущему исследователи, которые редактировали человеческие эмбрионы, делая то же самое, за исключением их собственной этики и морали ».
CRISPR (расшифровывается как кластерные регулярно повторяющиеся короткие палиндромные повторы) - это генетический материал, обнаруженный в бактериях и других прокариотах, который можно использовать для нацеливания на специфические участки ДНК. Технология работает путем введения тщательно запрограммированной цепи РНК в клетку. РНК может найти целевую последовательность ДНК и с помощью фермента (чаще всего Cas9) разрезать ДНК в указанном месте. Механизмы репарации нативной ДНК клетки будут восстанавливать разрыв, удаляя часть генетической последовательности, и исследователи могут также добавить желаемую цепь ДНК в клетку, которая будет заменена на только что урезанный ген.
В 2012 году группа ученых во главе с Дженнифер Дудна из Калифорнийского университета в Беркли и Эммануэль Шарпантье, в настоящее время из Института Макса Планка (и почти одновременно литовский исследователь Вирджиниус Сикснис) использовала последовательности CRISPR для обрезки и редактирования прокариотическая или одноклеточная ДНК. Полгода спустя несколько ученых, начиная с Фэн Чжана и Гарвардской церкви Джорджа из Бродского института, впервые предложили использовать CRISPR для редактирования многоклеточной ДНК, в том числе у человека.
Исследования революционизировали редактирование генов. Простота и эффективность CRISPR взорвали более ранние методы из воды.
Первый прорыв CRISPR в эмбрионах человека произошел в 2015 году, когда китайские ученые Canquan Zhou и Junjiu Huang использовали CRISPR для удаления гена, который при мутировании вызывает бета-талассемию в крови. Однако ни один из полученных эмбрионов не был признан успешным; они показали непреднамеренные генетические изменения, а также мозаицизм, означая, что клетки не принимали изменения, вызванные CRISPR, единообразно. В отличие от работы Хэ, Чжоу и Хуан использовали в своих исследованиях трехъядерные зиготы (одно яйцо, два сперматозоида), которые не могли бы развиться в взрослого человека, если бы его вживили в матку.
В прошлом году команда во главе с Шухратом Миталиповым из Университета здоровья и науки штата Орегон основывалась на работе Чжоу и Хуана и успешно использовала CRISPR для удаления генетического варианта из эмбрионов, который вызывает гипертрофическую кардиомиопатию, смертельное заболевание сердца. Эмбрионы Миталипова были жизнеспособными, и в них отсутствовали непреднамеренные изменения и мозаичность предыдущих экспериментов, но исследователи не позволяли им развиваться более трех дней, после чего они были отделены и генетически проанализированы. В своем заявлении Миталипов написал, что в отличие от его собственного исследования, Его работа «включает в себя мутирование нормального гена, а затем перенос эмбрионов для установления беременности, по-видимому, с небольшим научным контролем. Результат этой работы непредсказуем, и ему не хватает строгости хорошо спланированного клинического испытания ».
Несколько ученых, которые помогли разработать технологию CRISPR, осудили Его, и Чжан призвал к «мораторию на имплантацию отредактированных эмбрионов» до тех пор, пока технология не будет развиваться дальше. Чёрч, однако, занял более умеренную позицию, подвергая сомнению некоторые из Его решений, но сказал Science : «В какой-то момент мы должны сказать, что мы провели сотни исследований на животных и провели довольно много исследований эмбрионов человека».
Технология CRISPR имеет широкий спектр потенциальных применений, особенно в сельском хозяйстве и фармацевтической промышленности. Однако в последние годы CRISPR также занялся клиническими исследованиями с акцентом на профилактику заболеваний человека.
В 2016 году китайские ученые сделали первый шаг, чтобы внедрить отредактированные CRISPR клетки в человека. Первое подобное исследование в Соединенных Штатах в настоящее время набирает. Он направлен на то, чтобы помочь больным раком, удаляя их Т-клетки, настраивая их, чтобы сделать их более эффективными в борьбе с раковыми клетками, и повторно вводя модифицированные иммунные клетки в кровоток пациентов. По словам ведущего исследователя Эдварда Штадмауэра, одно из важнейших различий между этим направлением работы и редактированием эмбрионов заключается в том, что работа «ex vivo» включает внесение генетических изменений вне тела пациента и только в конкретный тип клеток. Напротив, изменение эмбриональных клеток потенциально может повлиять на каждую отдельную клетку в организме человека, и эти изменения «зародышевой линии» также будут переданы любым будущим потомкам.
Похоже, он ожидал фурор по поводу рождения близнецов. В видео, опубликованном на YouTube в день выхода новостей, он говорит по-английски: «Я понимаю, что моя работа будет противоречивой, но я верю, что семьям нужна эта технология, и я готов принять критику за них».
Хе Цзянькуй выступает на Втором международном саммите по редактированию генома человека, 28 ноября 2018 года. (Public Domain) Как и предполагалось, Его работа была осуждена как учеными, так и специалистами по этике. Группа экспертов Национальной академии наук недавно пришла к выводу, что изменения зародышевой линии у людей могут быть допустимы, «но только после гораздо большего количества исследований для соответствия соответствующим стандартам риска / выгоды», «под строгим надзором» и только по «убедительным причинам», таким как разрешение парам с наследственные, неизлечимые заболевания, чтобы иметь здоровых детей. Китайское руководство, запрещающее клинические исследования, нарушающие «этические или моральные принципы», является неоднозначным. Тем не менее, вице-министр Китая по науке и технике действительно охарактеризовал исследования, которые он «вопиюще» нарушает закон о государственном телевидении.
Его работа, которая проводилась в тайне и была определена как исследование «разработки вакцины против СПИДа» в формах согласия участников, в настоящее время находится под совместным расследованием местных органов здравоохранения и этики. Кроме того, больница Shenzen HarMoniCare, которая была внесена в список как одобрившая этику проекта, опубликовала заявление, отрицающее его участие.
Поскольку его работа, представленная в журнал, еще не была рецензирована и не опубликована, невозможно судить, было ли успешным его генетическое редактирование. Мусунуру говорит, что данные, которые он видел, указывали на мозаичность по крайней мере в одной плаценте и нецелевое редактирование в одном эмбрионе (но не в образцах плаценты). Он выступил на саммите по редактированию генов на этой неделе в Гонконге, в результате чего некоторые коллеги убедились в его результатах, но, по мнению Nature, у некоторых все еще есть затяжные вопросы.
Помимо точности утверждений Хе, ученые выразили более широкую обеспокоенность, поскольку люди без гена CCR5 могут быть более уязвимы к другим болезням, таким как грипп. Он также вызвала недовольство использованием CRISPR, когда существуют другие эффективные методы, позволяющие ВИЧ-инфицированным парам иметь здоровых детей, такие как «мытье» спермы перед оплодотворением in vitro без внесения каких-либо генетических изменений. Однако его метод, который включает в себя промывание спермы, а также редактирование генов зародышей, потенциально может родить детей, которые не застрахованы от заражения ВИЧ. Но, конечно, любое редактирование зародышевой линии поднимает болото этических вопросов в будущем, так как Лулу и Нана могут передать любые непреднамеренные мутации в своих геномах, если они захотят иметь детей.
Учитывая международный резонанс, эксперты также обеспокоены тем, что кавалерийский подход Хэла может оказать пугающее влияние на будущие исследования, что может привести к аналогичным экспериментам по обходу протокола.
«Я бы не назвал это историческим достижением», - говорит Мусунуру. «Я бы назвал это историческим этическим нарушением».
