Опасности генной инженерии: с людьми лучше повременить

Общественное понимание сущности генной инженерии пока что находится на ужасающе низком уровне. Можно сказать, что массовое бессознательное пока что виртуально разделилось на два лагеря. Один по старой привычке верит в торжество прогресса и неизбежность скорого прихода генно-модифицированного мира и трансгуманизма, а второй лагерь исповедует ещё более архаичные паттерны поведения вида "всё природное - от Бога, а всякое изменение существующего порядка вещей - от Сатаны".

Конечно, столь же чудовищные колебания были, например, в момент внедрения первых прививок, когда общественное мнение было настроено резко против использования вакцин против оспы, которые получили из крови переболевших коров. Известная карикатура "Коровья оспа или неожиданные эффекты новой прививки" (1802 год) как нельзя лучше описывает то неприятие, которое существовало в обществе касательно противооспенных прививок.

Впрочем, надежды сторонников прогресса тоже оказались слишком оптимистичными. Несмотря на то, что благодаря всеобщей вакцинации человечества оспу удалось полностью уничтожить, на это ушло почти два века - ВОЗ торжественно объявила о полном искоренении заболевания в человеческой популяции только в 1980 году.

Нынешний оптимизм в генной инженерии тоже связан с вирусами и бактериями. Это - самые простые из известных людям живых форм. Вирусы иногда даже помещают "посередине" между живым и неживым миром, так как у этих образований нет собственной системы размножения: они используют для этого чужие "биологические фабрики" клеток или бактерий, которые они перепрограммируют своим кодом.

Основное наше заимствование из этого "пограничного мира" - это так называемая система CRISPR-Cas9, которая представляет из себя собственный иммунитет бактерий. Бактерии используют этот двухэлементный механизм для борьбы с вирусами и бактериофагами, повреждая их ДНК, попавшее внутрь их клеток. Полезным качеством CRISPR-Cas9 оказалось то, что она гарантированно производит "двойной" разрез ДНК, после чего внутрь образовавшейся дыры можно вставить нужный ген. Сам комплекс CRISPR-Cas9 открыли ещё в начале 2000-х годов, но только в 2012-2013 установили, что он может работать не только в клетках бактерий, но и в клетках любых высших организмов, в том числе - и человека.

Понятное дело, такое открытие достаточно простого механизма редактирования генома не прошло мимо внимания бизнеса и прикладных исследователей: ещё бы, простенький белковый комплекс, который можно собрать буквально из, гм... "грязи и палок", позволяет разрезать ДНК в нужном месте, выкидывать старый ген и тут же вставлять на его место новый. Ссылка на "грязь" тут, кстати, неслучайна: вторую часть системы, белок Cas9 , чаще всего берут из золотистого стафилококка S. aureus или же стрептококка S. pyogenes, двух бактерий, с которыми человечество безуспешно борется на протяжении долгих веков. Конечно, естественной мыслью ученых был простой вопрос: а каким образом организм человека "принимает" внутрь своей клетки чужеродный бактериальный белок, да ещё и позволяет ему так вольно поступать со своей ДНК?

И вот совсем недавно тонкости этого механизма удалось понять в некоторых важных деталях. Сразу две (1,2) публикации в научном журнале Nature выявили неприятный факт: бактериальный белок Cas9 наиболее эффективно работает в человеческих клетках, в которых "сломан" или отсутствует другой важный белок, уже принадлежащий лично нам - p53.

Человеческий белок p53 - это защитный "сторож" наших клеток, который отвечает за сохранность нашего ДНК. В результате различных химических или физических процессов (например, проникающей радиации) наше ДНК может повреждаться. К счастью для нас, клетки умеют бороться с незначительными повреждениями ДНК, механизмы починки генома постоянно возвращают нас в норму, ликвидируя небольшие огрехи и повреждения, копящиеся в ДНК. Однако иногда этот сложный механизм починки поврежденного генома даёт сбой, после чего клетка или становится раковой, или же запускает заранее прописанную программу самоуничтожения - апоптоза. За гибель клетки как раз и отвечает белок р53, который поэтому является не только "сторожем", но и "палачом".

Исследования, опубликованные в Nature, в силу вышесказанного ожидаемо выявили неприятный системный эффект: в большинстве клеток, прошедших через процедуру вмешательства CRISPR-Cas9 с белком р53 связаны различные проблемы - то есть эти клетки в потенциале имеют гораздо большую вероятность стать раковыми при следующих, практически неизбежных "поломках" ДНК, которые с ними могут произойти уже позже, когда их вернут в организм-донор.

Другими словами, если клетка пережила редактирование, то ген p53 в ней, вероятнее всего, был изначально испорчен или плохо работал: комплекс CRISPR-Cas9 невольно отбирает такие "больные" клетки, которые не могут эффективно ему сопротивляться. А те клетки, которые успешно выявили вмешательство в свою ДНК, просто в большинстве случаев штатно запустили процесс апоптоза - и тихо умерли.

Конечно, это не означает, что все клетки, которые выжили после вмешательства CRISPR-Cas9 являются потенциально раковыми. Как показывают исследования, в выжившей популяции просто значительно больше клеток с "поломанным" или отсутствующим р53, но есть и полностью нормальные клетки, которые по счастливой для них случайности "пропустили" факт редактирования своего генома. Скорее всего, именно тут должна будет пролегать в будущем "линия обороны" при использовании CRISPR-Cas9: все выжившие, полученные после вмешательства CRISPR-Cas9 клетки надо будет детально проверять на работоспособность гена р53 и браковать те, у которых он был сломан.

Ну и ещё одной альтернативой, конечно же, является поиск иных белковых агентов, которые могут более управляемо и точно работать с нашей цепью ДНК, а не просто "шинковать её в мелкую капусту", в надежде, что клетка как-то починит её до исходного состояния - но уже с нужным нам модифицированным геном.