Технологии редактирования генома и границы биоэтики: как разобраться?
Мы уже писали об удивительной истории американки Лидии Фэрчайльд, которая, подав в суд на подтверждение отцовства для взыскания алиментов с супруга, сдав анализы, вдруг обнаружила, что папа действительно папа, а вот сама она матерью четверых собственных детей не является. Она-то знала, кого и когда произвела на свет, а вот ответственные службы больше доверяли медицинским документам и начали расследование: а вдруг женщина не в себе и крала детей у несчастных матерей…
Но оказалось, что это тот самый редкий случай, когда ДНК матери и детей могут не совпадать. Таким интересным явлениям, объяснимым с научной точки зрения, посвящена книга Елены Клещенко «ДНК и её человек. Краткая история ДНК-идентификации».
В интервью порталу Правмир автор книги говорит что Лидия оказалась химерой:
«Химерами биологи называют организмы, которые состоят из клеток двух разных особей. Таких людей в мире не больше сотни. Химеризм может возникнуть при многоплодной беременности, когда мать носит близнецов и два плода обмениваются клетками. Генотипировали бабушку детей, маму Лидии, и выяснилось, что она-то как раз их бабушка. То есть таинственная мама детей могла бы быть сестрой Лидии».
Дальше больше. Когда у Лидии взяли мазок из шейки матки, то выяснилось, что этот образец соответствовал образцам всех троих детей. Клетки ее крови имели один генотип, а ооциты — клетки репродуктивной системы — другой…
«По-видимому, когда мама Лидии была беременна, она носила не одну девочку, а двух неидентичных близнецов, развившихся из разных яйцеклеток. Второй эмбрион погиб, однако некоторые его клетки попали в «соседний» зародыш. Дальше развивалась совершенно обычная одноплодная беременность, которая закончилась Лидией. Но, когда у Лидии появились собственные дети, это генетически выглядело так, словно она их суррогатная мать, а биологической матерью является ее сестра, которая не родилась», — говорит исследователь.
Но это лишь одна из историй. Далее речь пойдет о том, как изучение генома повлияло на прогнозы ковида, существуют ли индивидуализированные медпрепараты и зачем знать особенности национального генотипа
Что такое ПЦР-тест
Ковид внес в нашу жизнь новые явления и новые слова. Например, «ПЦР-тест». ПЦР — это полимеразная цепная реакция. Она основана на свойстве нуклеиновых кислот копироваться на собственной матрице. Кстати, именно благодаря этому свойству дети наследуют родительские гены.
«При ПЦР создается множество копий определенного уникального участка, и видя, как нарастает количество копий, мы делаем вывод, что этот интересующий нас фрагмент генома — характерный для коронавируса или для вируса гриппа — в образце присутствует. Значит, тест на вирус положительный», — поясняет Елена.
А вот предсказать появление новых штаммов ученым помогло секвенирование: ДНК разрезается на много маленьких кусочков, все они одновременно читаются, а потом на компьютере складываются в единую последовательность.
«Еще до того, как новый штамм-омикрон- получил свое название и вошел в первые строчки новостей, я заглянула в группу, где общаются биоинформатики, и увидела, что появился, по-видимому, новый штамм, -говорит автор кнниги. — По поводу него шло активное обсуждение, причем участники использовали довольно крепкие выражения — в том смысле, что он какой-то удивительно мерзкий. Нуклеотидная последовательность показывала множество мутаций в спайк-белке, а значит, новый вариант будет очень заразным и сможет отлично уходить от антител. Впоследствии то, что было понятно уже по сиквенсу, подтвердилось и экспериментально, и эпидемиологически».
Но секвенирование применяется далеко не только для эпидемиологических прогнозов. В 2020 году нобелевская премия была суждено за создание геномных ножниц-CRISP—Cas.Этот метод позволяет распознать определенный фрагмент генома и сделать разрез. Потом клетка сама склеивает разрез. Таким образом получают мутантные организмы для экспериментов, благодаря чему уже было сделано множество открытий», — рассказывает ученый.
CRISP-Cas распознает участок за счет направляющей РНК, которую получить проще, чем белок, и с помощью фермента нуклеазы Cas разрезает нуклеиновую кислоту в определенном месте.
Редактирование генома и за что отсидел Хэ Цзянькуй
«Редактировании человеческого генома пока не разрешено нигде в мире, — говорит Елена и поясняет: —Китайский доктор Хэ Цзянькуй только что отсидел за это в тюрьме. Он отредактировал с помощью CRISPR геномы двух девочек-близнецов от ВИЧ-инфицированного отца, изменив те рецепторы на клетках иммунной системы, через которые этот вирус может проникнуть в организм. Такая мутация есть у многих людей на земле, и они до некоторой степени защищены от ВИЧ. В Китае она мало распространена, но в России, например, встречается гораздо чаще.
То есть доктор Хэ не делал никаких суперлюдей, он просто воспроизвел мутацию, которая и так существует.
А посадили его за то, что на сегодняшний день консенсус среди ученых таков, что точность метода не позволяет переходить к экспериментам на людях. Сейчас девочкам уже 4 года, информация о них не разглашается. Но Елена считает, что в случае проблем с их здоровьем, доктор вряд ли вышел бы из тюрьмы.
Избежать отбора при ЭКО
Теоретически в случае наличия наследственных заболеваний у родителетей CRISP-Cas позволяет изменить оплодотвореную яйцеклетку и убрать из неё ген болезни, например муковисцидоза. Сейчас в случае если родитли не больны, но у каждого в генах есть копия муковисцидоза, и эти фрагменты рискуют встретиться, при ЭКО из нескольких яйцеклеток выбирают одну без мутации.
«Для многих людей такой отбор этически не приемлем, и редактирование как раз могло бы от него избавить, — говорит Елена. — Если можно исправить клетку, то зачем уничтожать? Но для этого метод CRISPR-Cas должен работать без осечек, что пока из области фантастики».
Лекарство только для меня
В статье затрагивается вопрос об индивидуальых лекарствах для каждого.
«Это очень важно уже сейчас, когда речь идет о лечении некоторых видов рака. Все раковые клетки хотят одного и того же: бесконтрольно делиться, уклоняться от лекарств и от иммунной системы, однако в каждом организме эта эволюция идет по-разному. У каждого человека рак свой, -говорит автор книги.- В персонализированную медицину необходимо вкладывать деньги, хотя бы для того, чтобы из уже существующих лекарств выбирать подходящее сразу, а не методом проб и ошибок. А в идеале — начать когда-нибудь создавать индивидуальные лекарства для каждого человека».
Национальность по геному
Елена рассказывает, как работают модные сейчас генетические тесты. Они основаны на том, что геном отдельного человека сопоставляется с базами данных геномов разных народов.
«Для этого не обязательно читать геномную последовательность полностью, достаточно посмотреть определенные точки — так называемые однонуклеотидные полиморфизмы, SNP, или снипы. И если такие точки распределены по всему геному, то можно получить довольно полное представление о том, какой участок генома конкретного человека характерен для народа в целом и, следовательно, откуда могли быть родом предки этого человека».
У разных народов предрасположенность к разным заболеваниям, и это важно учитывать медицинским генетикам:
«Одни и те же лекарства по-разному взаимодействуют с разными вариантами клеточных рецепторов. Бывает, что препарат прошел на ура клинические испытания, допустим, в Японии. Его повезли в Америку, а там результаты гораздо хуже. Учитывать популяционные генные различия в медицинской генетике необходимо, точно так же как необходимо в клинических испытаниях выравнивать группы по гендерному составу. Ведь иногда один и тот же препарат на мужчин и на женщин действует по-разному».
Зачем люди выкладывают в публичны доступ свою генетическую информацию
Они это делают, чтобы найти родственников.С помощью такой базы калифорнийские полицейские в 2018 году идентифицировали серийного маньяка, на счету которого с 2001 года было не менее 13 убийств и 50 изнасилований. Его называли «убийца из Золотого штата».
На месте очередного преступления был найден образец ДНК преступника, но как понять, кому он принадлежит? Ясно только, что он, скорее всего, проживает где-то на территории США. Образец решили загрузить в генеалогическую базу — якобы обычный человек пришел поискать родственников (что, конечно же, было нарушением полицейской этики). Обнаружили дальнюю генетическую родню, отследили родственные связи и вычислили, кто убийца. Оказалось, кстати, что это бывший полицейский — вот почему ему так долго удавалось обманывать полицию.
Того, что появится ДНК-тестирование, образцы будут храниться десятилетиями, а потом пойдут в дело, он, конечно, предвидеть не мог. На момент ареста «убийца из Золотого штата» был уже совсем пожилым.