Песнь клетки. Медицинские исследования и новый человек - Сиддхартха Мукерджи

и анализируя различные параметры с помощью специального программного обеспечения, исследователи из Стэнфорда выявили три фактора, обуславливающие образование бластоцисты в будущем: промежуток времени до первого деления оплодотворенной яйцеклетки, время между первым и вторым делением и синхронность второго и третьего митоза. На основании этих трех параметров удается предсказать образование бластоцисты (и, следовательно, выбор жизнеспособного эмбриона) с точностью до 93 %. Вообразите ЭКО с единственным эмбрионом – отсутствие риска многоплодной беременности при 90 % вероятности рождения ребенка.

Приходится со смущением признать, что измерение параметров именно такого рода – синхронность, длительность фаз и точность клеточного деления – почти три десятилетия назад позволило Полу Нёрсу и его студентам понять клеточный цикл дрожжей.

Поддельная клетка. Лулу, Нана и злоупотребление доверием

Сначала сделай, потом подумай.

Перевернутая пословица

Десятого июня 2017 года переучившийся на генетика биофизик Хэ Цзянькуй, известный также как JK, встретился с двумя супружескими парами в Южном университете науки и технологии Шэньчжэня в Китае. Встреча происходила в обыкновенном конференц-зале с вращающимися креслами из искусственной кожи и белым проекционным экраном. На встрече присутствовали еще двое ученых – профессор Университета Райса Майкл Дим и бывший руководитель JK и один из основателей Пекинского института геномики Ю Джун, хотя позднее Ю говорил, что они с Димом просто сидели в сторонке, занимаясь своими делами. Возможно, они обсуждали детали строения генома шелковичного червя, который расшифровал Ю. “Мы с Димом беседовали о чем-то другом”, – заявил он позднее1.

Об этой встрече почти ничего не известно. Она была записана на видео низкого качества, от которого сохранилось лишь несколько случайных скриншотов. Пары пришли на встречу с JK, чтобы дать согласие на проведение медицинской процедуры. Речь шла об ЭКО, но не совсем обычном. JK намеревался перед имплантацией эмбрионов обратно в матку изменить их гены, по сути, создав “трансгенных” детей (детей с отредактированным геномом).

Чуть больше чем через два года, 30 декабря 2019-го, Хэ Цзянькуй был приговорен к трем годам лишения свободы за нарушение протокола по получению согласия пациента и неправомерное использование людей в качестве подопытных. Невозможно рассказать историю репродуктивной биологии или историю зарождения клеточной медицины без рассказа о JK: об искушении изменить человеческое дитя, о научных устремлениях, заведших на опасную тропинку, и о будущем генной терапии для эмбрионов, находящемся ныне в хрупком состоянии неопределенности2.

Но чтобы рассказать эту историю как следует, нужно вернуться примерно на полстолетия назад. В 1968 году создатель ЭКО Роберт Эдвардс написал пророческую статью на довольно странную тему – об определении пола эмбрионов кролика. Еще до занятий репродуктивной медициной интерес Эдвардса к репродуктивной биологии возник благодаря появлению возможности выявлять хромосомные аномалии эмбрионов. Например, при таком генетическом нарушении, как синдром Дауна, в яйцеклетке или сперматозоиде сохраняется лишняя копия одной хромосомы (21-й). Эдвардс хотел понять, нельзя ли обнаружить такую хромосомную аномалию в эмбрионах (возможно, в фазе бластоцисты – полого шарика из клеток) и отсеять такие эмбрионы до имплантации в матку. Он рассудил, что это позволило бы избежать имплантации эмбриона с синдромом Дауна или каким-то другим хромосомным нарушением. Иными словами, люди смогли бы выбирать для имплантации “правильные” эмбрионы3.

В 1968 году Эдвардс оплодотворил яйцеклетки кролика и вырастил их до состояния бластоцисты. Он брал бластоцисты стеклянной пипеткой (эта задача по сложности сравнима с попыткой удержать пылесосом наполненный водой воздушный шарик) и с невероятной ловкостью крохотными хирургическими ножницами отделял примерно три сотни клеток из оболочки бластоцисты. Затем окрашивал выделенные клетки, чтобы увидеть хроматин и найти мужские бластоцисты, в которых есть как Х-, так и Y-хромосома (в женских бластоцистах содержатся две X-хромосомы). В статье, опубликованной в журнале Nature в апреле 1968 года, Эдвардс и его соавтор Ричард Гарднер сообщали, что путем отбора и селективной имплантации мужских или женских эмбрионов кролика можно регулировать пол будущего потомства, т. е. решать неразрешимую в природе задачу. Статья “Контроль соотношения полов у кролика на полном сроке беременности с помощью переноса бластоцисты известного пола” начиналась и заканчивалась характерными для Эдвардса скромными фразами: “Предпринималось много попыток контролировать пол потомства у разных млекопитающих, включая человека… Теперь, когда мы можем отобрать кроличьи бластоцисты требуемого пола, становится возможным обнаруживать и другие различия в мужских и женских эмбрионах”4. Эдвардс предложил метод отбора эмбрионов на основании генетического анализа.

В 1990-е годы ЭКО и генетические технологии достигли такого уровня развития, что стало возможным применять метод Эдвардса для отбора человеческих эмбрионов. В госпитале Хаммерсмит в Лондоне биолог Алан Хэндисайд работал с парами, имевшими в семейной истории связанные с X-хромосомой заболевания, которые могли передаваться только детям мужского пола. Хэндисайд и его коллеги показали, что путем “полового отбора” эмбрионов перед имплантацией (как это делал Эдвардс с эмбрионами кроликов) можно добиться имплантации только женских эмбрионов, тем самым исключая риск рождения ребенка с заболеванием, связанным с Х-хромосомой. Метод назвали преимплантационной генетической диагностикой, а говоря попросту – отбором эмбрионов. Вскоре этот подход стали использовать для выявления эмбрионов с синдромом Дауна, кистозным фиброзом, болезнью Тея – Сакса, миотонической дистрофией и другими дефектами.

Однако нужно понимать, что отбор эмбрионов представляет собой отсеивание: удаляя мужские эмбрионы, вы оставляете те, которые обладают какими-то конкретными генетическими свойствами. Но вы не можете изменить генетический “генератор случайных чисел”, раздающий гены эмбрионам. Иными словами, можно отбраковать и удалить эмбрионы с определенными свойствами, но создать эмбрионы с новым (de novo) набором генов не получится. Вы имеете то, что имеете (и не расстраиваетесь при этом): смесь генов от обоих родителей, но ничего кроме их возможных сочетаний.

Но что, если вы захотите создать человеческий эмбрион с такими генетическими свойствами (и таким будущим), которые не заложены ни в одном из родителей? Или захотите изменить какую-то информацию в геноме эмбриона, например инактивировать ген, способный вызвать смертельное заболевание? В 2012 году ко мне обратилась женщина с трагической семейной историей рака молочной железы. Риск этого заболевания увеличивается при мутации гена BRCA-1, которая является наследственной. У женщины и у одной из ее дочерей этот ген был представлен как раз с такой мутацией. Она попросила меня помочь ей и подобрать лечение для исправления мутантного гена в эмбрионах ее дочери. Я мало что мог ей предложить, за исключением того, что в будущем она или ее дочери смогут прибегнуть к выбору эмбрионов и элиминировать (отбраковать) эмбрионы с мутацией гена BRCA-1.

А если оба родителя имеют мутации в обеих копиях гена, связанного с болезнью? Две копии у