CRISPR Cas9 — це складна назва простої та дешевої технології редагування геному, яка кардинально змінила можливості молекулярної біології. Ця система дозволила вченим серйозно говорити про перемогу над раком, ВІЛ та вірусом Зіка, спадковими генетичними захворюваннями та малярією. Завдяки CRISPR Cas9 можна здійснити аграрну революцію або «запрограмувати» собі ідеальну дитину. Фактично ця технологія кинула людству виклик на наукових, етичних, соціальних та політичних фронтах. Platfor.ma спробувала розібратися, чого в ній більше: корисного чи небезпечного.
CRISPR Сas9: що це взагалі таке?
Ланцюг ДНК — як намисто, де структурні елементи, нуклеотиди, зібрані в унікальній послідовності. Це намисто пасує саме вам і визначає ваше життя. Коли в послідовності всі намистини складені правильно, організм працює добре. Але коли туди втручаються віруси або мутації, гармонійна послідовність руйнується і людина хворіє. Вчені з’ясували, що організмові боротися з вірусами допомагає dream-team: CRISPR та білки Cas9. Ці круті хлопці в парі можуть «вирізати» з геному частинки вірусу, зупинивши зовнішнє вторгнення в клітину.
CRISPR — це імунна система багатьох одноклітинних, яка рятує мікроорганізми від вірусів. Розшифровується як Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (короткі паліндромні повтори, регулярно розташовані групами). Це необхідно знати, тому що між повторами містяться важливі частини — спейсери (проміжки). Вони несуть інформацію про чужорідні елементи, які колись проникали в клітину або в її пращурів.
Тобто CRISPR — це такий собі колекціонер, в якого є знімки усіх вторгнень в клітину. Він також турбується про оновлення своєї колекції. А Cas9 — це вже справжній ювелір, який за допомогою знімків вишукує на 100% ідентичні послідовності та вирізає їх із ланцюга ДНК. Потім ланцюг відновлюється і заповнюється правильними комбінаціями нуклеотидів.
Навіщо знати про CRISPR Сas9?
У 2012-му науковці Емануель Шарпентьє та Дженіфер Дудна запропонували самостійно програмувати РНК для колекції, щоб Cas9 впізнавав і видаляв саме ті ділянки гену, які потрібно науковцям. Приблизно тоді ж інші дослідники встановили, що така технологія може спрацювати не лише в бактеріях, а й у людському організмі. Коли ж стало відомо, що цей відносно недорогий та ефективний спосіб редагування геному дійсно працює, учені по всьому світові розпочали найрізноманітніші дослідження.
Одним із перспективних напрямків застосування CRISPR Cas9 називають агробізнес. Наприклад, доктор Їнонг Янг, який вивчає патології рослин в Пенсильванському університеті, за допомогою цієї технології змінив ген гриба. Учений прибрав ген, відповідальний за почорніння грибів після контакту з повітрям. А Міністерство сільського господарства США у своєму листі до доктора Янга назвало ці гриби безпечними і такими, що «можуть не піддаватися регуляції». Крім того, компанія Monsanto, лідер із вирощування генетично модифікованих культур, отримала ліцензію на використання технології CRISPR. Таких прикладів багато.
Потенціал CRISPR Cas9 також досліджують у багатьох напрямках лікування та діагностики людських захворювань. Американські вчені змогли просунутися у боротьбі з вірусом СНІДу, проводячи експерименти на мишах. Наступним кроком будуть експерименти на приматах. За кінцеву мету вчені ставлять лікування вірусу в клінічних умовах у людей.
CRISPR Cas9 також має потенціал у лікуванні раку. Адже ракові клітини утворюються під час збою в геномі при поділі клітин. Тобто можна запрограмувати CRISPR Cas9 видаляти ці збиті зі шляху гени. Наприклад, у 2016 році під час клінічних випробувань китайські вчені ввели клітини із «запрограмованим» CRISPR Cas9 в тіло хворому на рак легень пацієнтові. Таким чином вони планують спробувати вилікувати ще 10 людей. На результати досліджень очікують вже цього року.
А ще серед потенційних можливостей технології — лікування спадкових хвороб. Як-от гемофілії (незгортання крові) чи м’язової дистрофії, яка викликає розпад м’язових волокон та позбавляє людину можливості ходити.
Але що не так?
У 2015 році група китайських вчених провела експеримент із редагування 86 людських ембріонів за допомогою CRISPR Cas9, щоб виправити мутацію, яка викликає тяжку спадкову патологію, бета-таласемію. Проте з 86 ембріонів лише 28 піддалися змінам. Технологія ще далека від досконалості, і запрограмований вручну CRISPR Cas9 може знайти та вирізати ланцюги далеко не у всіх клітинах. Найпрестижніші наукові журнали Nature та Science спочатку навіть відмовилися публікувати ці дослідження – але не стільки через недосконалість технології, скільки через те, що випробовували її на ембріонах. Американські вчені також спробували редагувати геном людського ембріону. А приблизно через півроку такі процедури їм дозволили проводити на законодавчому рівні.
Редагування сперматозоїдів, яйцеклітин та ембріонів дало змогу говорити про так званих дизайнерських дітей. Це діти, які ще до народження можуть отримати модифіковані гени. На перший погляд, перспектива запобігти генетичним захворюванням ще в лоні матері виглядає як найпозитивніша наукова фантастика. Проте пересторога полягає у можливості створювати супердітей. Коли технологія редагування людських ембріонів та статевих клітин використовуватиметься в медичній практиці, може виникнути спокуса модифікувати людей без нагальної, як-от лікування хвороб, потреби.
Професор генетики медичного факультету Маꥳлського університету Юрій Мончак вважає модифікації людського геному небезпечними, бо вони перетворюють людину на об’єкт, який батьки обиратимуть за певними характеристиками – як телефон чи телевізор. Є пересторога, що в тоталітарних суспільствах зможуть відкрити цілі програми для створення надсильних або надрозумних керівників, воїнів чи робітників.
«Що робити із такими “людьми”, коли вони з’являться? Як до них ставитися? Якими будуть їхні права? Проблема в тому, що ми, не продумавши усі можливості технології з етичного боку, кинулися втілювати її в життя», — розмірковує професор Мончак. Говорить, що у вирішенні таких питань активну позицію мають займати біоетики.
Тим часом консервативна етика вже виказує своє занепокоєння щодо технології. Отець Ігор Бойко очолює Школу біоетики Українського католицького університету. Він вважає, що варто обережно ставитися до будь-яких інструментів редагування людського геному, позаяк вони дають можливість не лише лікувати, але і створити дитину на «свій образ та подобу».
Ігор Бойко стверджує, що життя не можна просто взяти та запрограмувати. Адже тоді людина стає не особою, яку батьки приймуть такою, якою вона є, а продуктом, який можна замовити. Крім того, постає питання, хто мусить узяти на себе відповідальність за створення ідеального прототипу дитини та ствердити, що саме така модель є правильною.
Ну і що робити?
Перспектива створення дизайнерських дітей занепокоїла і творців технології. Дженіфер Дудна у своєму інтерв’ю для Сан-Дієго Юніон Тріб’юн розповіла, що коли вони з колегою починали працювати над технологією, то навіть не задумувалися над етичними моментами. А тепер вона є найбільшою адвокаткою сповільнення експериментів щодо використання CRISPR Cas9. Дудна закликає обговорювати етичні та законодавчі аспекти використання технології. За словами вченої, варто зрозуміти, хто зможе використовувати технологію та як визначатиметься її доречність та доступність. Вона, однак, визнає, що зараз неможливо запропонувати ніяких конкретних моделей етичної оцінки технології через її новизну.
Кандидатка біологічних наук Оксана Півень пояснює, що доля науки — пропонувати і знаходити те, до чого суспільство може не бути готовим із морально-етичних чи релігійних переконань. За її словами, технологія CRISPR ще дуже далека від досконалості і від того, щоб її можна було пропонувати пацієнтам. І, перш ніж це робити, варто сотні разів переконатися в її ефективності.
Крім того, вчена зазначає, що попит на технологію та можливість її використання у медичних цілях насправді визначатиметься тим, наскільки суспільство буде готове це сприйняти. «Як бути хорошим вченим? Добре робити свою роботу і не забувати пояснювати результати громаді», — підсумовує Оксана.