Скапіюйце і ўстаўце - адзін крок да чалавечага дызайну

У 30-х гадах Олдас Хакслі ў знакамітым рамане "Аб дзівосны новы свет" апісаў так званую генетычны адбор будучых супрацоўнікаў - канкрэтныя людзі на аснове генетычнага ключа будуць прызначаны для выканання пэўных сацыяльных функцый.

Хакслі пісаў пра «дэгумаванне» дзяцей з жаданымі рысамі знешнасці і характару, прымаючы да ўвагі як самі дні нараджэння, так і наступнае прывучанне да жыцця ў ідэалізаваным грамадстве.

"Зрабіць людзей лепш, верагодна, стане найбуйнейшай галіной XNUMX стагоддзя", – прадказвае ён. Юваль Харары, аўтар кнігі “Homo Deus”, якая нядаўна выйшла. Як адзначае ізраільскі гісторык, нашы органы да гэтага часу працуюць гэтак жа і праз кожныя 200 XNUMX. шмат гадоў таму. Аднак ён дадае, што самавіты чалавек можа каштаваць даволі дорага, што выведзе сацыяльную няроўнасць у зусім новае вымярэнне. "Упершыню ў гісторыі эканамічная няроўнасць можа таксама азначаць і біялагічную няроўнасць", – піша Харары.

Даўняя мара фантастаў - распрацаваць методыку хуткай і прамой "загрузкі" ведаў і ўменняў у мозг. Аказваецца, агенцтва DARPA запусціла даследчы праект, мэтай якога з`яўляецца менавіта гэта. Праграма пад назвай Мэтавая Трэніроўка нейрапластычнасць (TNT) накіраваны на паскарэнне працэсу набыцця розумам новых ведаў з дапамогай маніпуляцый, якія выкарыстоўваюць перавагі сінаптычную пластычнасці. Даследнікі лічаць, што, нейростимулируя сінапсы, іх можна пераключыць на больш рэгулярны і спарадкаваны механізм стварэння злучэнняў, якія складаюць сутнасць навукі.

Мадэльнае прадстаўленне мэтавай нейрапластычнай трэніроўкі

CRISPR як MS Word

Хоць на дадзены момант нам гэта здаецца няпэўным, усё ж са свету навукі паступаюць паведамленні аб тым, што канец смерці блізкі. Нават пухліны. Імунатэрапія шляхам абсталявання клетак імуннай сістэмы пацыента малекуламі, «адпаведнымі» раку, апынулася вельмі паспяховай. За час даследавання ў 94% (!) хворых вострым лімфабластным лейкоз сімптомы зніклі. У хворых з опухолевых захворванняў крыві гэты працэнт складае 80%.

І гэта толькі ўступленне, бо гэта сапраўдны хіт апошніх месяцаў. Метад рэдагавання генаў CRISPR. Толькі гэта робіць працэс рэдагавання генаў чымсьці, што некаторыя параўноўваюць з рэдагаваннем тэксту ў MS Word - эфектыўнай і адносна простай аперацыяй.

CRISPR расшыфроўваецца як ангельскі тэрмін («назапашаныя рэгулярна перарываюцца паліндромныя кароткія паўторы»). Метад складаецца ў рэдагаванні кода ДНК (выразанні зламаных фрагментаў, замене іх новымі ці даданні фрагментаў кода ДНК, як у выпадку з тэкставымі працэсарамі) - так, каб аднавіць клеткі, здзіўленыя ракам, і нават цалкам знішчыць рак, ухіліць яго з клетак. Кажуць, што CRISPR імітуе прыроду, у прыватнасці метад, які выкарыстоўваецца бактэрыямі для абароны ад нападаў вірусаў. Аднак, у адрозненне ад ГМА, змена генаў не прыводзіць да з'яўлення генаў іншых відаў.

Гісторыя метаду CRISPR пачынаецца ў 1987 годзе. Група японскіх даследнікаў тады выявіла ў геноме бактэрый некалькі не вельмі тыповых фрагментаў. Яны былі ў выглядзе пяці аднолькавых паслядоўнасцяў, падзеленых зусім рознымі ўчасткамі. Навукоўцы гэтага не разумелі. Выпадак прыцягнуў больш увагі толькі тады, калі аналагічныя паслядоўнасці ДНК былі выяўлены і ў іншых відаў бактэрый. Значыць, у камерах яны павінны былі служыць нечаму важнаму. У 2002 Рууд Янсен з Утрэхцкага ўніверсітэта ў Нідэрландах вырашылі назваць гэтыя паслядоўнасці CRISPR. Каманда Янсена таксама выявіла, што загадкавыя паслядоўнасці заўсёды суправаджаліся геном, які кадуе фермент пад назвай Cas9які можа разрэзаць нітку ДНК.

Праз некалькі гадоў навукоўцы высветлілі, якая функцыя гэтых паслядоўнасцяў. Калі вірус атакуе бактэрыю, фермент Cas9 захоплівае яе ДНК, разразае яе і сціскае паміж ідэнтычнымі паслядоўнасцямі CRISPR у бактэрыяльным геноме. Гэты шаблон спатрэбіцца, калі бактэрыі зноў будуць атакаваны вірусам таго ж тыпу. Тады бактэрыі адразу яго пазнаюць і знішчаць. Пасля доўгіх гадоў даследаванняў навукоўцы прыйшлі да высновы, што CRISPR у спалучэнні з ферментам Cas9 можна выкарыстоўваць для маніпулявання ДНК у лабараторыі. Навукова-даследчыя групы Джэніфер Дудна з Універсітэта Берклі ў ЗША і Эмануэль Шарпанцье з Універсітэта Умеа ў Швецыі абвясцілі ў 2012 годзе, што бактэрыяльная сістэма пры мадыфікацыі дазваляе рэдагаванне любога фрагмента ДНК: з яго можна выразаць гены, уставіць новыя гены, уключыць або выключыць іх.

Сам метад, названы CRISPR-Cas9, ён працуе, распазнаючы чужародную ДНК дзякуючы мРНК, якая адказвае за перанос генетычнай інфармацыі. Затым уся паслядоўнасць CRISPR падзяляецца на карацейшыя фрагменты (крРНК), утрымоўвальныя фрагмент віруснай ДНК і паслядоўнасць CRISPR. На аснове гэтай інфармацыі, якая змяшчаецца ў паслядоўнасці CRISPR, ствараецца tracrRNA, якая далучаецца да crRNA, якая ўтвараецца разам gRNA, якая з'яўляецца спецыфічным запісам віруса, яе сігнатурай - запамінаецца клеткай і выкарыстоўваецца ў барацьбе з вірусам.

У выпадку заражэння гРНК, якая з'яўляецца мадэллю атакавалага віруса, звязваецца з ферментам Cas9 і разразае атакавалага на часткі, робячы іх цалкам бясшкоднымі. Затым адрэзаныя часткі дадаюцца ў паслядоўнасць CRISPR, адмысловую базу дадзеных пагроз. У ходзе далейшага развіцця методыкі высветлілася, што чалавек можа ствараць гРНК, што дазваляе ўмешвацца ў гены, замяняць іх ці выразаць небяспечныя фрагменты.

У мінулым годзе анколагі з Сычуаньскага універсітэта ў Чэнду пачалі выпрабаванне тэхнікі рэдагавання генаў з выкарыстаннем метаду CRISPR-Cas9. Гэта быў першы раз, калі гэты рэвалюцыйны метад быў выпрабаваны на чалавеку, хворым на рак. Пацыент, які пакутуе ад агрэсіўнага раку лёгкіх, атрымаў клеткі, якія змяшчаюць мадыфікаваныя гены, каб дапамагчы яму змагацца з хваробай. У яго ўзялі клеткі, выразалі для гена, які прыслабіў бы дзеянне яго ўласных клетак супраць ракавых, і ўставілі іх назад пацыенту. Такія мадыфікаваныя клеткі павінны лепш спраўляцца з ракам.

Гэтая методыка, акрамя таннасці і прастаты, мае яшчэ адна вялікая перавага - перад паўторным увядзеннем мадыфікаваных клетак іх можна старанна пратэставаць, т. да. яны мадыфікуюцца па-за пацыентам. У яго бяруць кроў, праводзяць адпаведныя маніпуляцыі, падбіраюць адпаведныя клеткі і толькі потым уводзяць. Бяспека значна вышэйшая, чым калі б мы кармілі такія клеткі напрамую і чакалі, што адбудзецца.

гэта значыць генетычна запраграмаванае дзіця

Што мы можам змяніць з генная інжынерыя? Атрымліваецца шмат. Ёсць паведамленні аб выкарыстанні гэтага метаду для змены ДНК раслін, пчол, свіней, сабак і нават чалавечых эмбрыёнаў. У нас ёсць інфармацыя аб культурах, якія могуць абараніць сябе ад атакавалых іх грыбкоў, аб гародніне з працяглай свежасцю або аб сельскагаспадарчых жывёл, неўспрымальных да небяспечных вірусаў. CRISPR таксама дазволіў правесці працу па мадыфікацыі камароў, якія распаўсюджваюць малярыю. З дапамогай CRISPR атрымалася ўкараніць у ДНК гэтых казурак ген устойлівасці да мікробаў. І такім чынам, каб яго ўспадкавалі ўсе іх нашчадкі - без выключэння.

Аднак лёгкасць змены кодаў ДНК спараджае мноства этычных дылем. Хоць няма ніякіх сумневаў у тым, што гэты метад можна выкарыстоўваць для лячэння хворых на рак, ён некалькі адрозніваецца, калі мы разглядаем магчымасць яго выкарыстання для лячэння атлусцення ці нават праблемы са светлымі валасамі. Дзе паставіць мяжу ўмяшання ў гены чалавека? Змена гена пацыента можа быць прымальным, але змена генаў у эмбрыёнах таксама будзе аўтаматычна перадавацца наступным пакаленням, што можа быць выкарыстана на карысць, але таксама і на шкоду чалавецтву.

У 2014 годзе амерыканскі даследчык абвясціў, што ён мадыфікаваў вірусы, каб укараніць элементы CRISPR у мышэй. Там створаная ДНК была актываваная, выклікаўшы мутацыю, якая выклікала эквівалент раку лёгкіх у чалавека… Падобнай выявай тэарэтычна можна было б стварыць біялагічную ДНК, якая выклікае рак у людзей. У 2015 годзе кітайскія даследчыкі паведамілі, што яны выкарыстоўвалі CRISPR для мадыфікацыі генаў у чалавечых эмбрыёнах, мутацыі якіх прыводзяць да спадчыннага захворвання, званага таласемія. Лячэнне выклікала спрэчкі. Два найважнейшых навуковых часопіса ў свеце – Nature і Science – адмовіліся публікаваць працы кітайцаў. Нарэшце ён з'явіўся ў часопісе "Protein & Cell". Дарэчы, з'явілася інфармацыя, што як мінімум яшчэ чатыры даследчыя групы ў Кітаі таксама працуюць над генетычнымі мадыфікацыямі чалавечых эмбрыёнаў. Ужо вядомыя першыя вынікі гэтых даследаванняў - навукоўцы ўставілі ў ДНК эмбрыёна ген, які дае імунітэт да ВІЧ-інфекцыі.

Многія спецыялісты ўпэўненыя, што нараджэнне дзіцяці са штучна змененымі генамі - толькі пытанне часу.