Распрацаваная тэхналогія рэдагавання ДНК, якая зменіць наша жыццё
Рэдакцыя часопіса Time 7 снежня абвясціла Чалавека года. У спісе кандыдатаў на намінацыю былі навукоўцы, якія распрацавалі наватарскую тэхналогію CRISPR, якая можа рэдагаваць ДНК чалавека. Навукоўцы рэдка становяцца кандыдатамі — у большасці выпадкаў на званне «Чалавек года» прэтэндуюць палітыкі і грамадскія дзеячы. Таму з’яўленне гэтай групы навукоўцаў ужо ёсць паказчыкам важнасці і рэвалюцыйнасці гэтай тэхналогіі.
Актыўная праца над гэтым інструментам рэдагавання ДНК пачалася яшчэ ў 2005 годзе іспанскім навукоўцам Франсіска Махіка. Пры дапамозе CRISPR навукоўцы здолелі стварыць малпу з задатковым наборам генаў, а таксама ў лабараторных умовах прадухіліць заражэнне чалавечых клетак ВІЧ.
Але сапраўдны прарыў адбыўся сёлета. 28 кастрычніка 2016 года група кітайскіх навукоўцаў упершыню выкарыстала CRISPR для рэдагавання ДНК чалавечых клетак. Генетычна-мадыфікаваныя клеткі былі перасаджаныя пацыенту з агрэсіўным ракам лёгкага. У перспектыве тэхналогію можна выкарыстоўваць таксама для лячэння генетычных хвароб альбо для «праектавання» вашага будучага дзіцяці.
CRISPR з’яўляецца механізмам, які навукоўцы «пазычылі» ў звычайных бактэрый. Пры дапамозе CRISPR некаторыя бактэрыі абараняюцца ад вірусаў.
Так, сістэма CRISPR/Cas9 складаецца з дзвюх частак. Адна частка — адаптыўны модуль, які выбірае з чужароднай ДНК віруса фрагменты і ўстаўляе іх у пэўнае месца ў ДНК бактэрыі. Другая частка — аперацыйная. Яна апрацоўвае гэтыя ўнікальныя ўстаўкі, робіць з іх кароткую РНК і пры яе дапамозе атакуе чужародную ДНК. То бок бактэрыя выкарыстоўвае кавалкі ДНК, каб знаходзіць вірусы, якія пракраліся. Потым бялок Cas9 разразае вірусную ДНК на кавалкі, ратуючы бактэрыю ад гібелі.
Бактэрыяльная сістэма знішчае паразітаў, але для рэдагавання генома жывёл і раслін гэтага недастаткова. Патрэбна замяніць адзін ген на іншы, а не проста знішчыць частку храмасомы. І тут на дапамогу прыходзяць уласныя сістэмы клетак. Спецыяльныя ферменты знаходзяць разрывы ў ланцугу ДНК і цыруюць іх. Але адкуль клетка ведае, як цыраваць? Усё проста: ферменты бяруць за ўзор цэлы ген з іншай храмасомы і па гэтым узоры запаўняюць разрыў.
Гэтую ўласцівасць клетак выкарыстоўвалі і генетыкі. Акрамя таго, можна ўнесці ў клетку штучна створаную «правільную» копію гена, і тады ферменты могуць узяць за ўзор яе. Навукоўцы так і рабілі — разразалі сапсаваны ген і ўносілі ДНК здаровага гена. Астатняе клетка рабіла сама. Гэтая праца была ажыццёўлена ў Кітаі групай даследчыкаў пад кіраўніцтвам Цзюньцзю Хуана з Універсітэта Сунь Ятсена. Артыкул пра гэта апублікаваны ў часопісе «Protein & Cell».
На сёння, на жаль, тэхналогія недапрацаваная і навукоўцы робяць шмат памылак пры яе выкарыстанні. Калі кітайскія вучоныя спрабавалі вылечыць бэта-таласемію на ўзроўні эмбрыёнаў, гэта ў іх атрымалася толькі ў 4 выпадках з 86. У іншых сістэма альбо не знайшла кепскага гена, альбо не ўставіла на яго месца здаровы. Выявілася, што CRISPR/Cas9 яшчэ і рабіла шмат памылак — рэзала ДНК не там, дзе трэба. Зразумела, што з такой эфектыўнасцю да кіравання геномам чалавека яшчэ далёка — ніводная маці не згодзіцца на падобную рулетку.
Акрамя праблем з дакладнасцю CRISPR, існуюць шматлікія этычныя пытанні. Размовы пра тое, што эксперыменты з чалавечымі эмбрыёнамі трэба прыпыніць, з’явіліся яшчэ да эксперыментаў кітайскіх навукоўцаў. Навуковая супольнасць аказалася не гатовай да такога ўзроўню адказнасці. Нават аўтары тэхналогіі не ўяўляюць, як паўплывае змена аднаго, нават нездаровага, гена на цэлы арганізм. І што будзе з папуляцыяй чалавека, калі мы актыўна пачнем маніпуляваць уласнай генетыкай?
Існуюць і заканадаўчыя абмежаванні для CRISPR. У шматлікіх краінах працы з эмбрыёнамі пад забаронай. Нават у ЗША забаронена даваць дзяржаўныя гранты на падобныя даследаванні.
Але ў любым выпадку перспектывы CRISPR/Cas9 выдатныя. У найбліжэйшыя гады навукоўцы чакаюць, што падвысіцца дакладнасць CRISPR/Cas9 і зменшыцца колькасць памылак, што дазволіць актыўна выкарыстоўваць тэхналогію ў медыцыне.
Калі зараз, напрыклад, пры лячэнні лейкеміі выкарыстоўваюцца ствалавыя клеткі донара, то пры дапамозе CRISPR можна будзе выдзеліць клеткі пацыента, адрэдагаваць іх і ўнесці зноў у арганізм чалавека пасля хіміятэрапіі. Тым самым будзе вырашана пытанне пошуку донара.
