Откъде идваме и къде отиваме като човечество? Доцент Владимир Ферак, един от "бащите" на човешката генетика в бившата Чехословакия, изучавал човешка ДНК в Факултета по природни науки на Университета Коменски и в момента в GHC Genetics SK, търси отговор на този въпрос. Говорихме с него за бъдещето на генетиката и „проектирането на деца“.

Изненадата, която крие ДНК

Като генетик имате отговора защо хората са очаровани да знаят произхода си?
Преди повече от 120 години Пол Гоген рисува известна монументална картина, наречена „Откъде идваме? Кои сме ние? Къде отиваме? ”Той не беше първият, който зададе този велик триединен въпрос. Нашата цивилизация го пита от незапомнени времена, знаем, че философите в древна Гърция вече са търсели отговора. Колкото по-точно можем да отговорим на първия въпрос, от който идваме, толкова по-надеждни ще бъдат отговорите на другите два.

Историята или археологията се опитват да отговорят на първия въпрос.
През последните 20-25 години генетиката обедини усилията си, за да се възползва от факта, че дори това, което не е записано в книги, регистри, хроники и други исторически записи, е поне частично записано в нашето ДНК. През последните няколко години се учим да го дешифрираме и интерпретираме.

бъдещето
Пол Гоген рисува постимпресионистична картина, наречена D’où Venons Nous/Que Sommes Nous/Où Allons Nous през 1897 г. Снимка: Wikimedia.com

Това е, което ви очарова лично в генетичните изследвания?
Това, което най-много ме очарова в генетиката, е, че тя може компетентно да коментира такива неща, които никой не би очаквал преди няколко десетилетия. Преди 65 години, когато Уотсън и Крик успяха да изяснят структурата на ДНК, не беше трудно да се досетим, че това е откритие с огромно потенциално въздействие в медицината. Но абсолютно никой по света по това време не е смятал, че това ще предизвика революция в криминологията, защото ще даде възможност за недвусмислено идентифициране на лица въз основа на малки биологични следи или при надеждно определяне на спорното бащинство. И дори преди 25 години, когато това вече беше обичайно, дори на човек с най-смело въображение не би му хрумнало, че ДНК анализът ще позволи да се наблюдава миграцията на човешките популации през континентите. Или че ще можем да разберем каква част от нашите гени и по-специално идват от неандерталци или от напълно неизвестните тогава Денис - които все още биха били неизвестни без ДНК анализ. Това са най-неочакваните и следователно най-завладяващи резултати, които познанията за структурата на ДНК станаха възможни.

Препоръчваме:

Нека да разгледаме третата част от въпроса, който си е задал Гоген. Накъде отиваме като човечност. Какво може да предложи генетиката в бъдеще?
Някои от очакванията, когато останем в медицината, са много реалистични, други изглеждат реалистични, но не е напълно сигурно, че ще бъдат изпълнени, а някои, според мен, са напълно извън реалността.

Генна терапия и други експерименти

Какво според вас е реалистично?
Съвсем реалистично може да се очаква, че ДНК анализът ще позволи надеждно да диагностицира всяко генетично базирано заболяване. Това вече се случва отчасти днес: повечето моногенни заболявания, т.е. тези, причинени от мутации в един ген, вече могат да бъдат открити чрез ДНК анализ и болестите, причинени от взаимодействието на няколко гена, постепенно преминават в тази категория. Същото важи и за раковите заболявания, при които все по-често се използва ДНК анализ.

Което принадлежи към последната група?
Генната терапия, т.е. лечението на генетични и ракови заболявания чрез модификация на ДНК, принадлежи към групата, където очакванията са големи, но не е напълно ясно до каква степен те също са реалистични.

И какво мислите за генната терапия и лечението на генетични заболявания?
Много бих искал тази терапия наистина да излезе на сцената и да помогне много при лечението на генетични заболявания, поне моногенните, причинени от промяна или мутация в един ген. Днес познаваме около 5000 такива заболявания като муковисцидоза, фенилкетонурия, мускулна дистрофия, хемофилия и други. Споменавам по-познатите, но има много, които са относително непознати, най-вече защото са много редки. Въпреки че има толкова много от тях общо, те водят до около 1-2 процента от хората. Надявам се, че генната терапия ще се превърне в стандарт при лечението на повечето или поне много от тези заболявания, въпреки че не бих сложил ръка в огъня за това.

Владимир Ферак е един от основателите на генетиката в бившата Чехословакия. Снимка: Миро Нота

Какви препятствия виждате там?
Не съм експерт в тази област, но следя с интерес професионалната литература по тази тема. Виждам, че от около 30 години се казва: „Това е въпрос на 5-10 години и генната терапия основно ще бъде разрешена.“, Че предстоят 5 до 10 години ... Е, не искам бъдете твърде песимистични. През последните няколко години генната терапия имаше някои наистина значителни успехи.

Например какво?
Разработени са протоколи за лечение на няколко заболявания, някои от тях са преминали успешно необходимите тестове и също се прилагат на практика, други са в напреднал етап на подготовка. Основната заслуга за това е методологическото чудо на съвременната молекулярна генетика, наскоро разработеният метод за редактиране на генома с тромавото име CRISPR-Cas9. Обикновено се очаква, че този метод ще позволи голям пробив в генната терапия; накрая, той вече показа своя огромен потенциал в генетичната модификация на животни, растения и микроорганизми. Въпреки че трябва да се добави, че същото се е очаквало в миналото и от други методи ...

Деца по поръчка

Това все още са очаквания, които изглеждат реалистични. Кои приложения на генетичните изследвания смятате за нереалистични?
Това е идея, надежда или заплаха - в зависимост от това как гледате на това - че ще бъде възможно да се създадат проектирани деца, деца при поискване. Научно-фантастичната литература е просто бъркотия с такива деца, те не съществуват в действителност и аз лично съм убеден, че нищо фундаментално няма да се случи в тази област в продължение на много десетилетия напред.

Защо мислиш така?
Има две ситуации, в които е полезно да се разгледа възможността за манипулиране на фетална ДНК. Една от възможностите е да се обърне внимание на конкретно генетично заболяване по този начин. Второто е да се дадат на детето качества, които са желани от гледна точка на родителите или обществото. В първата виждам важността на възможността за изпълнение, макар и само в малък брой реални ситуации. В последния, от една страна, веднага се сблъскваме с редица етични проблеми, от друга страна, те са извън обхвата на съвременната генетика и ще останат там за много дълго време.

Така че нека да отидем по ред. Какво мислите за модифициране на ДНК на плода, за да се предотврати генетично заболяване?
Манипулирането на ембрионната ДНК е технически възможно, например посредством споменатия метод CRISPR-Cas9. Въпреки че е трудно в конкретни ситуации, по принцип е възможно. Това направи китайският биофизик Хе Джиан-куй миналия ноември, когато модифицира гена CCR5 в оплодено яйце, в епруветка, до версия, която предотвратява проникването на вируса на СПИН в левкоцитите. Близнаците, родени по-късно, е малко вероятно да са болни от СПИН. Този акт предизвика оправдана вълна от критики и негативни реакции на практика в цялата професионална и непрофесионална общност.

Не ечудно.
Точно така, не е нужно да използвате толкова сложни и скъпи процедури за предотвратяване на ХИВ, достатъчно е само обикновен презерватив. Ако обаче се издигнем над този случай, този метод може да се използва и в бъдеще за коригиране на мутации, причиняващи генетични заболявания.

Има и други опити в тази област?
Например през юли руският молекулярен генетик Денис Ребриков обяви намерението си да използва метода CRISPR при пет семейни двойки, където и двамата съпрузи са глухи поради мутация в гена GJB2 в хомозиготно състояние, което показва, че те имат мутация и на двете копия на гена. Следователно, всяко дете на такива родители трябва да наследи мутирал ген и от двамата родители, така че те също трябва да бъдат засегнати. Експерименти върху миши модел на болестта показват, че CRISPR работи за нейното коригиране, така че не би трябвало да има възражения срещу използването на този метод при хората. Но - и това „но“ е важно - ситуации, при които е възможно използването на такава процедура, са изключително редки на практика. В действителност ситуацията почти винаги е такава, че само част от гаметите, т.е. оплодените яйцеклетки, наследява неблагоприятна генетична комбинация, останалите са добре.

Какво следва от това?
Първо е необходимо да се определи дали ембрионът има мутацията, която искаме да коригира, дори преди имплантирането му в матката. Методите за преимплантационна генетична диагностика са разработени отдавна и работят надеждно. След това просто изберете ембриона, който няма нежелана мутация. Ние обаче няма да изберем тези, които имат мутацията и след това да я коригираме по труден начин - например с CRISPR-Cas9. Така че необходимостта от модифициране на ембрионната ДНК, така че тя да не се роди с генетични увреждания, се появява много рядко. Фактът, че Ребриков успя да намери пет семейни двойки, при които и двамата съпрузи са засегнати от един и същи тип генетична глухота, се дължи както на факта, че пациентите идват от изолирана сибирска популация, при която отговорната мутация е много по-често срещана, отколкото другаде, и от факта, че глухите се затварят. браковете често са по-чести - защото те са по-лесни за комуникация помежду си. Това обаче е доста рядко при пациенти с други генетични заболявания.

Тогава имаме втората ситуация, при която родителите искат да възпитат в детето някои качества, като висока интелигентност.
Идеята родителите да идват в генетична клиника с изискване нероденото им дете да бъде друг Айнщайн, Моцарт или Федерер е често срещана в научно-фантастичната литература и филми. Реалността е много по-прозаична. Дори да пренебрегнем етичните въпроси на такава процедура и да останем на чисто професионално ниво, създаването на такива генетично проектирани деца е напълно извън обсега на съвременната наука и ще остане там за много дълго време.

Което е най-трудното?
Огромен брой гени, регулаторни региони и други ДНК последователности участват в генетичното определяне на такива сложни черти като интелигентност, талант, специфичен талант, външен вид и други подобни, от които е известна само малка част. Освен това те си взаимодействат помежду си по начин, който все още не знаем дори приблизително. Това е съвсем различна ситуация, отколкото при чертите и чертите, причинени от един ген, като кръвни групи или моногенни наследствени заболявания, или при черти, причинени от няколко добре проучени гена, като пигментация на кожата, косата или ириса. Нека дори не казваме синеоко дете днес, което не можем да направим при поискване.

Според вас това ще бъде възможно в бъдеще?
Пигментацията на окото се обуславя само от няколко десетки гени, повечето от които вече са идентифицирани, така че е реалистично да си представим, че ще бъде разработена процедура за тяхното редактиране. Въпреки че твърдо вярвам, че никога няма да се използва на практика.

Така че цветът на очите може да бъде проектиран по-лесно от, да речем, интелигентността?
Днес дори не можем да идентифицираме, а не да подобрим интелигентността, таланта и подобни сложни качества на ниво ДНК. Няма генетична лаборатория, която да може да определи измежду ДНК пробите, които принадлежат на изключително математически надарен човек, който е победител в конкурс за красота и който е музикален гений. Никой не може да го направи. Тъй като все още не знаем как да идентифицираме тези свойства на ниво ДНК, не можем да ги подобрим. Не само че не знаем, но най-вероятно няма да знаем много дълго време. Не знам за вас, но аз лично се радвам, вместо да го наскърбя.

Док. RNDr. Владимир Ферак, CSc.
Работил е в Факултета по природни науки на Карловия университет в Братислава, където е бил ръководител на катедрата по молекулярна биология и два мандата и декан на факултета. Той има повече от 30 години опит в областта на човешкия ДНК анализ и като основоположник на ДНК идентификацията в бившата Чехословакия, той получи наградата „Съдебна магна“ от Чехословашкото общество за съдебна генетика. Днес той работи в лабораторията на GHC GENETICS SK.

Можете да прочетете цялото интервю с Владимир Ферак за настоящето и бъдещето на генетичните изследвания в специален брой на Forbes NEXT. Можете да го купите тук.