Редактирование геномов человека
Китайские ученые первыми в мире сообщили о редактировании генома человеческого эмбриона. Результаты, опубликованные в онлайн-журнале Protein & Cell [1], подтверждают распространенные слухи о проведении подобных экспериментов — слухи, давшие начало резонансным дебатам, разразившимся в марте 2015 г. [2, 3] об этичности подобных работ.
Группа китайских ученых, возглавляемая Джунджу Хуаном (Junjiu Huang), исследователем функций генов в Университете Сан Ят-сен (Sun Yat-sen University, Китай), попыталась обойти проблемные вопросы, используя «нежизнеспособные» эмбрионы, которые не могут привести к рождению ребенка, полученные из местных клиник репродукции. Исследовательская группа провела попытку модификации гена, ответственного за β-талассемию — потенциально летального заболевания крови, — используя метод генетического редактирования CRISPR/Cas9. По словам ученых, их результаты позволили обнаружить серьезные препятствия на пути к использованию метода в медицинских целях.
«Я полагаю, что это первое сообщение о применении CRISPR/Cas9 на предимплантационных эмбрионах человека, и потому исследование является знаковым, так же как и предупреждающим, — говорит Джордж Дэли (George Daley), специалист в области стволовых клеток Гарвардской Медицинской Школы (Harvard Medical School, США), — Исследование должно стать жестким предостережением любым практикующим клиницистам, считающим, что данная технология пригодна для экспериментального устранения генов заболеваний».
Некоторые специалисты утверждают, что технология генетического редактирования эмбрионов может стать светлым будущим из-за возможности устранения тяжелых генетических заболеваний еще до рождения ребенка. Однако противники полагают, что это поднимает этические вопросы: исследователи предупреждали в мартовском выпуске журнала Nature [2], что, поскольку генетические изменения эмбрионов — модификации зародышевой линии — наследуемы, они могут оказать непредсказуемое действие на будущие поколения. Исследователи также выражают озабоченность по поводу того, что любые работы по генетическому редактированию человеческих эмбрионов могут стать скользким путем к небезопасному или неэтичному использованию метода.
Статья группы Хуана, похоже, снова разожгла споры, касающиеся генетического редактирования эмбрионов. Кроме того, согласно некоторым сведениям, и другие исследовательские группы в Китае проводят эксперименты на эмбрионах человека.
➡ Проблемный ген
Метод, использованный группой Хуана, включает инъецирование в эмбрион ферментативного комплекса CRISPR/Cas9, связывающего и разрезающего ДНК в определенных участках. Этот комплекс можно настроить на вырезание проблемных генов, которые затем замещаются другой молекулой, введенной в то же время. Эта система хорошо изучена на клетках взрослого человека и эмбрионах животного. Однако до настоящего времени сообщений о применении подхода на эмбрионах человека опубликовано не было.
Хуан и его коллеги намеревались проверить, может ли метод привести к замещению гена в одноклеточном оплодотворенном эмбрионе человека: все клетки, получающиеся в результате развития эмбриона в таком случае могли бы иметь замененный ген. Полученные из клиник репродукции эмбрионы были созданы с помощью метода экстракорпорального оплодотворения (ЭКО), но несли лишние хромосомы в результате оплодотворения двумя сперматозоидами. Такая аномалия делает невозможным живорождение, несмотря на то, что эмбрионы с лишними хромосомами проходят первые стадии развития.
Группа Хуана исследовала способность системы CRISPR/Cas9 редактировать ген HBB, кодирующий белок β-глобин человека. Мутации в этом гене связаны с развитием β-талассемии.
➡ Серьезное препятствие
Исследовательская группа инъецировала ферментативный комплекс 86 эмбрионам и ожидала в течение 48 часов — за это время эмбрионы делились примерно до 8 клеток каждый. Из 71 выжившего эмбриона 54 подверглись генетической диагностике. В ходе анализа было обнаружено, что только у 28 эмбрионов произошло вырезание мутантного гена, и только часть из них несла замещенный генетический материал. «Если вы хотите проделывать это на нормальных эмбрионах, то необходима точность, близкая к 100%. Вот почему мы остановились. Мы считаем, что метод еще слишком недоработан», — говорит Хуан.
Кроме того, группа ученых обнаружила неожиданное количество нецелевых мутаций, предположительно внедренных комплексом CRISPR/Cas9, действовавшим в других частях генома. Этот эффект вызывает особенно много опасений вокруг зародышевого генетического редактирования, поскольку непредусмотренные мутации могут оказаться патогенными. Уровень таких мутаций гораздо выше, чем наблюдаемый при генетическом редактировании эмбрионов мышей или клеток взрослого человека. Как отмечает Хуан, его группа, вероятно, выявила только часть непреднамеренных мутаций, поскольку их исследование было обращено только на экзом (белок-кодирующую часть генома). «Если бы мы провели полногеномное секвенирование, то, вероятно, нашли бы больше мутаций», — отмечает исследователь.
➡ Этические вопросы
По словам Хуана, его работа была отвергнута журналами Nature и Science, частично, из-за этических вопросов; оба журнала отказались давать комментарии.
Хуан также добавляет, что критики статьи объясняют низкий уровень эффективности и высокую частоту нецелевых мутаций возможной особенностью аномальных эмбрионов, использованных в работе. Исследователь признает критику, но отмечает, что из-за отсутствия примеров генетического редактирования нормальных эмбрионов невозможно узнать, будет ли методика срабатывать в них иначе.
И, тем не менее, он утверждает, что такие эмбрионы являются более значимой моделью, в том числе и более близкой к нормальным эмбрионам человека, чем эмбрионы модельных животных или клетки взрослого человека. «Мы хотели показать свои данные миру, чтобы люди знали, что действительно происходит в такой модели, вместо того, чтобы рассуждать о том, что могло бы произойти, не имея данных», — говорит Хуан.
«Это подчеркивает сказанное ранее: в таких исследованиях необходима пауза, чтобы удостовериться, что мы обладаем достаточными основаниями для дискуссии о дальнейшем направлении развития», — утверждает Эдвард Ланфье (Edward Lanphier), один из исследователей, выступивших с предостережением в журнале Nature. Ланфье является президентом компании Sangamo BioSciences (США), применяющей технику генетического редактирования на клетках взрослого человека.
В дальнейшем Хуан планирует работать над уменьшением числа нецелевых мутаций, используя неэмбриональные клетки человека или модельных животных. Он рассматривает несколько стратегий: корректировку ферментов на более точную направленность к желаемому месту, внедрение ферментов в другой форме, которая позволила бы регулировать их путь, или изменение концентрации вводимых ферментов и восстанавливающих молекул. Исследователь полагает, что также может принести пользу использование других методов генетического редактирования. Система CRISPR/Cas9 относительно эффективна и легка в использовании, однако известно, что еще одна система TALEN вызывает меньше непреднамеренных мутаций.
Безусловно, споры вокруг генетического редактирования эмбрионов человека еще продолжатся, однако система CRISPR/Cas9 известна своей легкостью использования, потому Ланфье опасается, что еще больше исследователей начнут работать, пытаясь улучшить результаты Хуана. «Вседоступность и простота создания CRISPR дает возможность ученым в любой части света проводить любые эксперименты», — отмечает Ланфье.
По некоторым данным, по меньшей мере еще четыре группы в Китае проводят эксперименты по генетическому редактированию эмбрионов человека.
1. CRISPR/Cas9-mediated gene editing in human tripronuclear zygotes.
Doi. 10.1007/s13238-015-0153-53. —
http://link.springer.com/article/10.1007%2Fs13238-015-0153-52. Don’t edit the human germ line. Doi:10.1038/519410a. —
http://www.nature.com/news/don-t-edit-the-human-germ-line-1.171113. A prudent path forward for genomic engineering and germline gene modification. Doi: 10.1126/science.aab1028. —
http://www.sciencemag.org/content/348/6230/36(ссылки иногда не открываются,не пугаемся,надеемся,ждем,обновляем страничку)
По материалам NatureNews —
http://www.nature.com/news/ethics-of-embryo-editing-paper-divides-scientists-1.17410Перевод —
cbio.ru —
http://cbio.ru/page/43/id/5706/
