генетично

Модифицирането и „подобряването“ на генетичния код в ембрионите, водещо до раждането на деца, устойчиви на различни заболявания, може да звучи като добра идея. Но други открития показват все повече клопки и странични ефекти.

Този блог е съкратена версия на темата, която обсъждам в подсъбитието „Редовна доза“, където заедно с Якуб Бетински и Андрей Земан обсъждаме интересни теми от областите на философията, науката, религията, биоинженерството и синтетичната биология. Можете да слушате целия подкаст ТУК.

Беше 28 ноември 2018 г., когато китайският учен д-р. На 2-рата международна среща на върха по модификация на човешкия геном, Хе Джианкуй шокира света на науката и медицината, като модифицира човешки ембриони, като буквално изтрие метода за модифициране на гена CRISPR-Cas9, като буквално изтрие гена CCR5, който би имал деца, развити от тези ембриони, за да осигури повишена резистентност към ХИВ, едра шарка или холера.

Ембрионът или ембрионът е ранен етап от развитието на многоклетъчен организъм, който в случая на човек е резултат от оплождането на женска яйцеклетка с мъжки сперматозоиди. Той съдържа всички гени (набор от тези гени, които наричаме геном), които ще съдържат нов организъм след раждането. Както знаем, тези гени определят много от характеристиките на тялото, от височината, през цвета на косата, до устойчивостта към определени заболявания.

Е, и просто постигането на резистентност към определена подгрупа от заболявания се превърна в целта на Dr. Той. Един от гените, наречен CCR5, е отговорен за производството на едноименен протеин на повърхността на белите кръвни клетки, използван за обработка на определен вид междуклетъчна комуникация.

В допълнение обаче този рецептор се експлоатира - или по-скоро злоупотребява - с вируса на ХИВ, който унищожава клетките на имунната система и е отговорен за синдрома на придобита имунна недостатъчност (СПИН), който засяга имунната система и в момента е нелечим и често завършва в преждевременна смърт. Това е така, защото ХИВ вирусът може умело да използва CCR5 протеин, за да влезе в клетка на имунната система и след това да може да се отпусне, размножи и в крайна сметка да унищожи тази клетка.

След това инженерът може да си зададе въпроса: „Ами ако сме модифицирали или изтрили гена CCR5? Тогава може би ХИВ вирусът не може да попадне в имунната клетка и по този начин не може да унищожи имунната система. Тогава човек с такъв вариант на гена (т.е. с такава мутация) би могъл да бъде устойчив на ХИВ. "

Е, оказва се, че е така. Установихме, че хората, които имат естествено специфична мутация в този ген (за експерти се нарича CCR5-delta32 и включва премахване на 32 основи), което - просто казано - пречи на правилното производство на CCR5 протеин са устойчиви на HIV инфекция и имат повишена устойчивост също срещу едра шарка или бубонна чума. От епидемиологична гледна точка е много интересно, че тази мутация се среща естествено при около един процент от европейците, особено в Северна Европа, докато другаде по света този вариант на гена почти не съществува. Някои изследвания показват, че този вариант на гена се е разпространил в Европа преди около 700 години, което би съответствало на епидемиите от чума и честата поява на едра шарка в Европа.

Д-р По време на изследванията си в Южнокитайския университет той е работил с двойки, които са решили да забременеят, и мъжът винаги е трябвало да бъде ХИВ-позитивен (т.е. да бъде заразен с ХИВ вируса) и жената да е здрава. Китайски учен (твърди се, защото има много неясноти около работата му) взе сперма и яйцеклетки от няколко двойки и извърши изкуствено осеменяване в епруветка.

Впоследствие той използва метода за модификация на гена CRISPR-Cas9, за да модифицира гена CCR5 и да въведе мутация, която споменахме, която трябва да осигури резистентност към HIV инфекция. Впоследствие той използва тези генетично модифицирани ембриони за оплождане и през октомври 2018 г. се раждат близнаци, чиито имена знаем като „Нана“ и „Лулу“.

Още в дните след откриването на това изследване д-р. Ч среща широка критика и осъждане на най-важните членове на общността на генетичните изследвания. Този учен пази своите изследвания в тайна, не ги обсъжда с по-широката научна общност и изглежда, че може да е нарушил редица етични принципи. Например не знаем дали родителите, участвали в неговото изследване, са дали напълно информираното си съгласие. Китай е известен със своята репутация като "Дивия Запад" на биомедицинските изследвания, където малко внимание се отделя на етичните въпроси и наскоро декласифицираните документи показват, че китайското правителство може да съфинансира този експеримент.

Защо учените са възмутени от подобни изследвания? На първо място, той се проведе тайно и без много научна дискусия. Освен това експертите по генно инженерство, след като анализират резултатите му, твърдят, че в неговата работа „липсва не само основна медицинска етика, но и необходимото разбиране за генетиката и генетичната модификация.“ Самият китайски учен призна, че експериментът му не е перфектен и не успя да модифицира всички CCR5 в тялото и така момичетата все още могат да бъдат заразени с ХИВ. Това означава, че ембрионите са били подложени на изключително опасна процедура, която също може да бъде ненужна.

Изследователите вярват, че тази генетична модификация може да има много жалко последствия. Например, по-рано е известно, че модифицирането на даден ген може да има странични ефекти под формата на повишен риск от развитие на рак поради неволно активиране на гени, стимулиращи растежа на рака по време на процеса на генна модификация. Е, проучване, публикувано тази седмица в списание Nature Medicine, добавя допълнителни рискове.

Изследване, проведено от популационния генетик Rasmus Nielsen от UC Berkeley, който изучава ДНК данни и записи за смъртност, принадлежащи на повече от 400 000 доброволци от генетичната база данни на Великобритания BioBank, установява, че хората с мутация, подобна на тази, създадена от Dr. Че имаше 21% по-голям шанс за преждевременна смърт, въпреки че все още не знаем защо. Тази мутация е довела до средно намаляване на продължителността на живота с около две години, което със сигурност не е пренебрежимо. Д-р Нилсен вярва, че това може да се дължи на повишена чувствителност към грипна инфекция.

Прилагането на инженерни техники в чувствителни области на биологията, като модифицирането на човешкия геном, изисква изключително внимание и смирение. Не случайно по-голямата част от най-добрите изследователи - особено тези, които напредват в изследванията - са строго консервативни по тези въпроси.

Всеки напредък в работата по модифицирането на целия геном трябва да бъде добре обсъден - и не само в научната и инженерна общност. Модификацията на гените на човешките същества, които впоследствие ще имат деца и ще изместят своите (модифицирани) генетични характеристики, ще засегне всички ни. Следователно трябва енергично да прилагаме конвенциите и правилата - и още повече в случая на тоталитарни режими и диктатури, където индивидуалният човешки живот не е толкова висока стойност, колкото в нашата култура.

И така, какво трябва да отнемем от този блог?

  1. Мутацията в гена за производството на CCR5 протеин може да причини имунитет срещу HIV инфекция, едра шарка или чума.
  2. В Китай в резултат на изследването на Dr. Той Jiankui ражда деца, които имат гени, модифицирани, за да бъдат имунизирани срещу ХИВ инфекция, но тази модификация е непоследователна и включва редица технически и етични проблеми.
  3. Поради генетична модификация тези деца могат да имат повишен риск от рак или преждевременна смърт и поради това трябва да бъдем изключително внимателни в усилията си за генетично модифициране на човешките организми.

Признанието за готини новини принадлежи на големи учени и инженери, критиката за грешки и неточности е на мен. Ако откриете грешка или ако се интересувате от темата допълнително, пишете на [email protected].

Относно повишения риск от смърт поради споменатата мутация в Nature Medicine.
Относно етичните и "техническите" проблеми на генетичната модификация в PLoS Biology.