Вчені відредагували гени людських ембріонів із вражаючою точністю: це викликало захоплення і занепокоєння
Науковці заявили, що вперше застосували високоточну технологію редагування геному, відому як базове редагування (base editing), для зміни генетичного матеріалу людських ембріонів.
Це повідомлення викликало як захоплення, так і застереження серед учених і біоетиків.
Про особливості технології "базового редагування" та аргументи сторін розповіли журнал Nature та The New York Times
Вчені з Колумбійського університету в Нью-Йорку оприлюднили результати дослідження на сервері препринтів bioRxiv 1 червня. Наразі робота проходить рецензування для подальшої публікації у науковому журналі. А технологія "базового редагування" ще далека від клінічного застосування.
Однак багато дослідників вважають цю роботу важливим кроком до можливості виправляти мутації, які спричиняють захворювання. Водночас інші побоюються, що технологію можуть використати для створення ембріонів із бажаними рисами, наприклад підвищеним інтелектом.
Що таке базове редагування?
Цей метод створив у 2016 році генетик Девід Лю з Гарвардського університету.
На відміну від старішої технології редагування генів CRISPR, яка розрізає обидві нитки ДНК, базове редагування (base editing) дає змогу точково змінювати окремі генетичні "літери", не спричиняючи пошкоджень.
Через втрату відредагованих хромосом метод CRISPR вважали непридатним для застосування в людських ембріонах. Натомість технологію базового редагування називають більш точною і потенційно безпечнішою для використання в медицині.
У своїх експериментах Еглі та його команда вивчали можливість модифікації генів для лікування захворювань крові, як-от серпоподібноклітинна анемія та таласемія.
Для цього вони застосували базове редагування до людських ембріонів на ранніх стадіях розвитку, щоб змінити три гени.
Один із них – PCSK9, який бере участь у регуляції рівня "поганого" холестерину в крові та збільшувати ризик серцево-судинних захворювань. Саме цей ген уже є мішенню для низки препаратів, що знижують ризик інфаркту та інсульту. Два інші гени – HBG1 і HBG2 – відповідають за вироблення гемоглобіну в плода.
Дослідники ввели базові редактори в запліднені яйцеклітини та двоклітинні ембріони, пожертвувані батьками для наукових досліджень.
Для гена PCSK9 науковці здійснили лише одну точкову заміну – змінили літеру А на G у конкретній ділянці геному. Це фактично "вимкнуло" ген.
Відомо, що деякі природні варіанти цього гена, які також призводять до його вимкнення, знижують ризик ішемічної хвороби серця.
У генах HBG1 і HBG2 дослідники також здійснили заміну А на G. Таким чином вони відтворили природну мутацію, що сприяє виробленню захисного типу гемоглобіну та може послаблювати симптоми серпоподібноклітинної анемії й таласемії.
На відміну від попередніх експериментів із CRISPR, науковці не виявили масштабних пошкоджень ДНК. Натомість їм вдалося успішно змінити потрібні гени. У деяких випадках вони одночасно редагували три гени в одному ембріоні.
Проблема мозаїчності
Однак зміни відбувалися не однаково в усіх клітинах ембріона. Іноді молекули базового редагування не знаходили потрібну ділянку ДНК. Унаслідок цього частина клітин ембріона зберігала початкову версію гена, тоді як інші клітини вже містили змінену.
Це явище називають мозаїчністю. Якби ембріони з різним генетичним складом розвинулися в дітей, це могло б спричинити медичні проблеми.
За словами Еглі, після завершення описаних у статті експериментів його команда вдосконалила методику, щоб зменшити рівень мозаїчності. Водночас учений підкреслює, що технологія ще не готова до клінічного застосування.
Водночас учений застеріг, що дослідження залишило без відповіді багато запитань щодо можливих небажаних побічних ефектів.
Зокрема, надмірні дози матричної РНК, яка доставляє редактор ДНК у клітини, іноді призводили до того, що клітини припиняли ділитися.
"Ці базові редактори можуть мати шкідливий вплив на ембріон. Тож навіщо використовувати їх, якщо ми ще не повністю розуміємо всі наслідки?" – зазначив він.
Майбутні дослідження будуть спрямовані на пошук способів уникнути появи мозаїчних ембріонів. Також науковці планують випробувати технологію на ембріонах, які складаються приблизно зі 100 клітин – саме на цьому етапі їх зазвичай заморожують і тестують у клініках репродуктивної медицини.
Реакція наукової спільноти
Дітер Еглі закликав до широкого суспільного обговорення переваг і ризиків зміни ДНК ембріонів.
"Як науковець, ти можеш надати дані для дискусії, але далі маєш зупинитися й дозволити іншим ухвалювати рішення", – сказав він.
Дослідник геноміки Грег Нілі з Університету Сіднея вважає, що ця робота науковців "увійде в історію як позитивна", оскільки є менш безрозсудною, більш обережною та етичною, ніж попередні експерименти.
"Це концептуальний зсув, який справді має потенціал для розвитку цієї галузі", – стверджує акушер-гінеколог Емре Селі з Єльський університет.
Головний клінічний директор компанії Nucleus Genomics і співавтор дослідження Натан Трефф заявив, що технологія може суттєво допомогти людям, які користуються екстракорпоральним заплідненням (ЕКЗ). За його словами, можливість виправляти шкідливі мутації дозволить використовувати ембріони, які сьогодні довелося б відбракувати.
"До цього ще потрібно пройти певний шлях, але це дослідження наближає нас до такої можливості", – сказав він.
Проте деякі вчені висловили занепокоєння щодо наслідків таких досліджень.
Біоетикиня Ана Ілтіс з Wake Forest University (Приватний університет у Вінстон-Сейлемі, Північна Кароліна) каже, що оцінка безпечності ембріонів після базового редагування потребуватиме значно ретельнішого аналізу, ніж просто перевірка на пошкодження хромосом.
"Можливо, деякі потенційно шкідливі наслідки стануть помітними лише після народження дитини", – застерегла вона.
Біоетик Генк Грілі зі Стенфордського університету побоюється, що заможні люди можуть сприйняти це дослідження як сигнал до створення власних програм генетичного редагування ембріонів.
"Можна створити лабораторію ЕКЗ і генетичну лабораторію за кілька мільйонів доларів і почати це робити. А одним із результатів можуть стати дуже хворі діти", – сказав він.
У відповідь Еглі наголосив, що результати його дослідження навпаки демонструють передчасність подібних спроб через численні ризики застосування базового редагування до ембріонів.
Наступний етап досліджень Еглі підтримуватиме компанія Nucleus Genomics, яка в листопаді 2025 року опинилася в центрі скандалу через запуск рекламної кампанії в метро Нью-Йорка. На плакатах пасажирам пропонували "народити свою найкращу дитину" (have your best baby).
Частина наукової спільноти розкритикувала таку рекламу. Зокрема, генетики наголошували на тому, що прогнози компанії щодо складних людських рис, як-от рівень інтелекту, мають обмежену точність.
Критики також звинувачували компанію в популяризації сучасної форми євгеніки – практики відбору людей за бажаними спадковими ознаками.
Втім, питання про те, чи можливо взагалі створювати дітей із наперед заданими характеристиками, поки що залишається відкритим. Багато людських рис, зокрема зріст, інтелект чи схильність до певних захворювань, залежать не від одного гена, а від сотень або навіть тисяч генетичних варіантів.
Дітер Еглі зазначив, що чим більше генів науковці намагатимуться змінити в одному ембріоні, тим вищим буде ризик помилок.
"Гадаю, можна одночасно змінити три-чотири, можливо навіть п'ять генів, але межа все ж існує. Де саме вона проходить, ще належить з'ясувати", – сказав він.
Раніше ми розповідали, що відомо про перших у світі генетично відредагованих немовлят і їхнього творця.
