Ген. Очень личная история - Сиддхартха Мукерджи

Протокол испытаний был прост: 10 мужчинам с тяжелой формой заболевания однократно вводили порцию вируса, несущего ген фактора IX. Затем несколько месяцев отслеживали содержание в их крови синтезируемого с вектора белка. Примечательно, что в этих исследованиях проверяли не только безопасность, но и эффективность: у пациентов, получивших вирус, фиксировали эпизоды кровотечения и потребность в инъекциях фактора IX. Хотя введение терапевтического гена повысило концентрацию фактора IX лишь до 5 % от нормы, на эпизоды кровотечения это оказало поразительное влияние. Число таких случаев сократилось на 90 %, и на столько же снизилась потребность в инъекциях фактора IX. Эффект сохранялся более трех лет.

Мощный лечебный эффект всего лишь пятипроцентного замещения недостающего белка – настоящий маяк для притязаний генотерапевтов. Он напоминает о масштабах избыточности в биологии человека: если всего 5 % свертывающего фактора обеспечивают практически полное восстановление свертывающих функций крови, то остальные 95 %, очевидно, излишни – это буфер, запас, поддерживаемый в теле, видимо, на случай действительно катастрофического кровотечения. Если этот принцип распространяется и на другие заболевания, обусловленные отдельными генами, – хотя бы на тот же муковисцидоз, – то генотерапия может оказаться куда более практичной, чем представлялось ранее. Даже малоэффективной доставки терапевтического гена в небольшую группу клеток может хватить для удержания фатальной болезни под контролем.

А что же насчет извечной фантазии генетики человека о создании перманентно улучшенных человеческих геномов – изменении генов в репродуктивных клетках, или «генотерапии зародышевой линии»? Что насчет создания «постлюдей» или «транслюдей» – то есть человеческих эмбрионов с навсегда модифицированными геномами? К началу 1990-х проблема долговечной инженерии геномов человека свелась к трем научным затруднениям. Каждое из них когда-то казалось глухим научным тупиком, однако сейчас все они в шаге от разрешения. Самое примечательное в геномной инженерии человека сейчас как раз не то, что она слишком от нас далека, а то, что она пугающе и маняще близка.

Первое затруднение заключалось в получении надежной культуры эмбриональных стволовых клеток человека. ЭСК животных выделяют из внутреннего клеточного слоя ранних эмбрионов и далее могут поддерживать в лаборатории и подвергать всяческим манипуляциям, как обычную клеточную линию, а могут дать им возможность реализовать свой потенциал превращения во все ткани зародыша. Благодаря этому изменение генома ЭСК может быть удобным инструментом для внесения постоянных изменений в геном организма: если удастся целенаправленно воздействовать на ДНК этих клеток, генетическое нововведение, по идее, должно будет перейти в эмбрион, во все формирующиеся в нем органы и, таким образом, в весь организм. Генетическая модификация ЭСК – это тот узкий коридор, который обязана преодолевать каждая фантазия геномной инженерии зародышевых линий.

В конце 1990-х Джеймс Томсон, эмбриолог из Висконсина, начал экспериментировать с человеческими эмбрионами в надежде извлечь из них стволовые клетки. Хотя с мышиными ЭСК биологи были знакомы уже с конца 1970-х, десятки попыток найти их аналоги у человека провалились. Томсон выявил два фактора, ответственных за эти провалы: дурное семя и дурную почву. Исходный материал для выделения человеческих стволовых клеток часто был плохого качества, а условия для их роста – неоптимальными. В 1980-х, будучи аспирантом, Томсон усиленно изучал ЭСК мышей. Словно оранжерейный садовник, умеющий убеждать экзотические растения жить и размножаться вне их естественной среды, Томсон постепенно познавал эксцентричные свойства ЭСК. Эти клетки оказались капризными, непостоянными и экстравагантными. Они предпочитали сдуваться и умирать при малейшей провокации. Они нуждались в заботе других клеток, «нянек». Они со странным упорством сбивались в кучки. И наконец, под микроскопом они неизменно завораживали своим полупрозрачным, преломленным, гипнотическим свечением.

Перебравшись в 1991-м в Висконсинский региональный центр приматологии, Томсон приступил к добыче ЭСК из обезьян. Он извлекал шестидневные эмбрионы из беременных макак-резусов и оставлял их расти в чашке Петри. Через шесть дней Томсон счищал наружный слой эмбриона, будто бы снимая кожуру с клеточного фрукта, и извлекал отдельные клетки из сердцевины – внутренней клеточной массы. Он научился культивировать эти клетки, как и мышиные, в гнездах из клеток-кормилиц, которые поставляли важнейшие факторы роста; без этих питающих клеток ЭСК погибали. В 1996-м, убежденный в готовности опробовать свой метод на людях, Томсон запросил у регуляторного совета Висконсинского университета разрешение на получение человеческих ЭСК.

Найти эмбрионы мышей и обезьян было несложно. Но где ученый возьмет свежеобразованные человеческие эмбрионы? Томсон пришел к очевидному решению: в клиниках ЭКО. К концу 1990-х экстракорпоральное оплодотворение стало рутинной помощью при разных формах бесплодия. Для процедуры ЭКО нужны яйцеклетки, которые добывают из женщины после овуляции. Обычно отбирают несколько яйцеклеток – иногда до 10 или 12 – и оплодотворяют их сперматозоидами в чашке Петри. Затем эмбрионы подращивают в инкубаторе и имплантируют в матку.

Однако имплантируют не все образовавшиеся в ходе ЭКО эмбрионы: подсаживать в матку больше трех уже небезопасно, и обычно так не поступают. Лишние зародыши обычно утилизируют или, реже, помещают в тела других женщин, которые вынашивают их наподобие суррогатных матерей. В 1996-м, заручившись разрешением Висконсинского университета, Томсон добыл в клиниках ЭКО 36 эмбрионов. Вскоре 14 из них в инкубаторе превратились в блестящие клеточные сферы. С помощью методики, отточенной до совершенства на обезьянах, – удалить внешний слой и мягко убедить клетки расти в окружении заботливых кормилиц – Томсон получил несколько человеческих ЭСК. Имплантированные в мышей, эти клетки оказались способными производить все три человеческих зародышевых листка – прародителя всех тканей, включая кожу, кости, мышцы, нервы, внутренние органы и кровь.

Стволовые клетки, добытые Томсоном из невостребованных ЭКО-эмбрионов, воссоздавали многое из человеческого эмбриогенеза, но у них оставалось главное ограничение: несмотря на способность производить почти все ткани человека, эти ЭСК все же не могли успешно создавать сперматозоиды и яйцеклетки. Получалось, что внесенное в такие ЭСК генетическое изменение перейдет во все клетки эмбриона… за исключением самых важных – способных передать ген следующим поколениям. В 1998-м, вскоре после публикации работы Томсона[1161] в журнале Science, научные коллективы по всему миру, включая США, Китай, Японию, Индию и Израиль, начали создавать десятки ЭСК-линий из зародышевых тканей в надежде обнаружить клетки, способные к передаче генов в зародышевую линию.

Но затем практически без предупреждения всю эту научную отрасль заморозили. В 2001-м, через три года после выхода статьи Томсона, президент Джордж Уокер Буш резко ограничил[1162] все государственные исследования ЭСК до 74 клеточных линий, созданных к тому моменту. Получать новые линии, даже из невостребованных ЭКО-эмбрионов, было запрещено. Лаборатории, работавшие с ЭСК, столкнулись со строгим надзором и сокращением финансирования. В 2006-м и 2007-м Буш повторно накладывал вето на государственное финансирование