Редактирование генома человека

Международная комиссия ВОЗ по редактированию человеческого генома не поддержала призыв создателей технологии CRISPR/Cas приостановить эксперименты с человеческими зародышами на пять лет [1].

Новый консультативный комитет Всемирной организации здравоохранения по разработке глобальных стандартов управления и надзора за редактированием генома человека согласился работать над созданием прочной международной системы управления в этой области:

«Редактирование генома несет в себе невероятные перспективы для здоровья, но оно также представляет определенный риск как с этической, так и с медицинской точки зрения. Этот комитет объединяет ведущих мировых экспертов для предоставления рекомендаций по столь сложному вопросу», - говорит доктор Tedros Adhanom Ghebreyesus, Генеральный директор ВОЗ.

В свете этого хочется напомнить о том, зачем ученым редактировать геномы вообще и человеческий геном – в частности, как они это делают, и что привело к сложившейся ситуации.

Зачем редактировать геном?

В 2014 году клинические испытания показали, что технология редактирования генома может быть безопасной и эффективной для людей [2]. Впервые исследователи использовали ферменты, называемые нуклеазами цинковых пальцев, для вырезания определенного гена в иммунных клетках людей с ВИЧ, повышая их устойчивость к вирусу. Данный ген кодирует белок, который ВИЧ использует для проникновения внутрь клетки, поэтому люди с мутацией в этом гене устойчивы к нему. Увы, только в четверти случаев редактирование прошло успешно, но у всех 12 человек после редактирования генома иммунных клеток наблюдалось достаточно высокое их количество, а уровень вируса понизился.

В 2015 году был успешно применен другой метод геномного редактирования, с использованием фермента TALEN, для лечения лейкимии годовалой девочки Лейлы [3]. Исследователи использовали Т-лимфоциты, взятые у здорового донора, и повысили их устойчивость к противоопухолевым препаратам. Когда все признаки присутствия опухоли пропали, Лейле пересадили подходящий донорский костный мозг. Модифицированные клетки выполнили свою работу.

Это лишь несколько примеров успешного геномного редактирования человека. Помимо лечения ВИЧ и различных видов рака у людей наконец-то появился способ бороться с наследственными заболеваниями, «ошибками природы», причина возникновения которых кроется в нарушении наследственного аппарата клеток.

На данный момент успешно проведены исследования генной терапии на мышах по лечению некоторых редких нейродегенеративных заболеваний, двух видов слепоты, спинальной мышечной атрофии и многих других врожденных заболеваний.

Сейчас наиболее популярный метод редактирования генома – CRISP/Cas.

Как работает технология CRISP/Cas? Что это такое?

CRISPR/Cas — это система адаптивного иммунитета бактерий и архей, которая позволяет им вырезать из своего генома чужеродные генетические элементы (например, вирусы), с которыми клетка уже сталкивалась.

Упрощенно это выглядит так. Локусы (места на хромосоме, где расположен ген) CRISPR представлены короткими повторами, которые отделяются друг от друга спейсерами (неповторяющимися некодирующими последовательностями), вырезанными из генома вируса, с которым уже сталкивалась клетка. С локусов CRISPR считывается РНК, комплементарная нуклеиновой кислоте (ДНК или РНК) попавшего внутрь клетки вируса, после чего она разрушается белками Cas.

То есть если клетка бактерии столкнулась с вирусом, она может поместить уникальный фрагмент его генетической информации в свою CRISPR-кассету, и при следующем столкновении РНК, считавшаяся с нее, узнает «противника», после чего белки Cas его разрушат. Но какое это все имеет отношение к генной инженерии?

В генетике вектор — это молекула нуклеиновой кислоты (чаще речь идет о ДНК), используемая для передачи генетического материала внутрь клетки.

При помощи вектора в геном выбранного организма можно внести ген белка Cas9 и CRISPR-кассету. Двухкомпонентная система из гена cas9 и CRISPR-кассеты считывается в ядре клетки выбранного организма. РНК, считанная с CRIPR-кассеты (напомним, что это уникальная последовательность, которую нужно вырезать), объединяется с белками Cas9 и они вместе ищут цель, после чего необходимый нам участок вырезается из генома.

Получается, мы можем вырезать из генома и вставлять в него любые участки и нужном нам месте.

В чем же проблема?

В ноябре 2018 года профессор Шэньчжэньского университета Хэ Цзянькуй объявил [4], что ему впервые удалось создать генетически модифицированных детей (сделал он это не через научную публикацию, а в ролике на ютубе. Именно это вызывает сомнения в результате). По его словам, девочки-близнецы, благодаря вмешательству генетиков, обладают врожденным иммунитетом к заражению ВИЧ. Власти страны официально приостановили работу над экспериментом.

Секвенирование генома близняшек показало, что последовательности гена белка CCR5 у них не совпадают с обычным белком, но нужной мутации у них тоже нет – белок лишился небольшой части, но все еще может быть функционален.

Заключение

На данный момент технологии развиваются быстрее, чем мы успеваем разрабатывать механизмы, регулирующее их использование.

Международный мораторий на опыты над людьми запрещает вынашивание и рождение генно-модифицированных людей, но эксперименты над эмбрионами одобрены во многих странах, что позволяет исследовать опасные заболевания, которые могут быть вылечены при помощи генной терапии.

Источник: m.vk.com

Комментарии: