Знаменитые китайские близняшки Лулу и Нана, 26 ноября 2018 года.
26 ноября 2018 года Хэ Цзянькуй прославился на весь мир тем, что первым в мире довел до конца эксперимент с рождением геномодифицированных детей. С помощью технологии CRISPR-Cas9 он модифицировал эмбрионы девочек близнецов, вырезав часть гена CCR5, чтобы у них не было восприимчивости к ВИЧ.
Кстати, в УК КНР не было предусмотрено наказание за такое и юридически применить меру наказания для ученого было достаточно проблематично. Однако, он и двое его коллег получили тюремные сроки и впечатляющие штрафы (проф. Хэ Цзянкуй был заключен на 3 года и оштрафован на 3 млн. юаней - около 430000 $).
Родившиеся Лулу и Нана стали самым громким событием в медицине и биологии 2018 года. При этом выяснилось, что в эксперименте профессора Хэ Цзянькуя (весьма авторитетного и заслуженного профессора Южного научно-технологического университета) участвовали не одна, а восемь пар родителей, проходящих по программе лечения бесплодия методом ЭКО, где все мужчины были заражены вирусом иммунодефицита человека.
Судьба родившихся девочек-близнецов, других участников эксперимента и их детей не известна.
Кстати, ген CCR5 нужен не только, чтобы к нему прикреплялся ВИЧ. Вообще-то он программирует часть рецепторного комплекса для хемокинов и, видимо, нужен для развития иммунной системы. В целом, таких людей, устойчивых к ВИЧ, не много и они проживают в основном на севере Евразии и Британии. Природная устойчивость к ВИЧ, конечно, полезная характеристика, тем не менее, дефект рецепторов и молекул иммунной системы проявляется неожиданно при новых эпидемиях или экстримальных воздействиях. Так, дефект некоторых рецепторов иммунной системы, особенно не проявляющийся в течении жизни, выявлен у пациентов с тяжелым и крайне тяжелым течением COVID-19.
*** *** ***
Геномодификация эмбрионов методом CRISPR-Cas9 в России, 2019 год - ...?
Но знали ли вы, что ещё до этой новости в сентябре 2018 года в Вестник РГМУ поступила статья отечественных ученых (Т. А. Кодылева, А. О. Кириллова, Е. А. Тыщик, В. В. Макаров, А. В. Хромов, В. А. Гущин, А. Н. Абубакиров, Д. В. Ребриков и Г. Т. Сухих) о способе редактирования того самого гена CCR5 в эмбрионе человека методом CRISPR-Cas9? Статья была опубликована уже через месяц, а ещё через месяц стало известно, что модифицированные близняшки родились в Китае. Исследования велись параллельно, тема была популярна и это не с проста.
Технология CRISPR-CAS относительно проста и гениальна. А пиар китайского случая взорвал рынок реактивов CRISPR-систем, так что их можно было купить на Amazon с доставкой (если интересно узнать на простом русском что это и с чем это едят - пишите в комментариях, сделаю отдельный пост).
При этом, команда отечественных ученых выбрала немного отличный способ геномодификации эмбрионов и увеличила эффективность редактирования ДНК с 20% (1 эмбрион из 20 содержал нужную мутацию) до 62%.
Пример Хэ Цзянькуя воодушевил Дениса Ребрикова (на тот момент зав.лаб. редактирования генома Научного центра им. Кулакова), который в 2019 году решил перейти от экспериментов на эмбрионах до реальной имплантации геномодифицированных эмбрионов матерям с положительным ВИЧ-статусом. Подбирая справедливые аргументы, Денис Ребриков доказывал журналистам и членам этического комитета свою позицию и ожидал разрешения на исследование. Он давал интервью в Nature и Science, встречался с журналистами и был открыт для диалога. Вскоре, редакция журнала Nature выпустила статью, предостерегающую Д.В. Ребрикова от эксперимента с эмбрионами.
"Rebrikov must listen to the concerns and the critics, and not move forward until the dangers are assessed" (с англ. - "Ребриков должен прислушаться к нашей озабоченности и критике и не двигаться вперёд, пока не оценены все риски".)
Статья была ответом на его планы по повторению опыта с CCR5. Однако, Денис Ребриков и его команда изменили планы, уходя от этически скользкой темы с устойчивостью к ВИЧ. Работая в клинике с ЭКО, Ребриков осознавал, что избежать внутриутробного и неонатального инфицирования ВИЧ можно и другими способами, а значит этически редактирование генома с этой целью не оправдано на столько, как если бы не было других способов избежать болезни. Поэтому следующим заявлением Ребрикова стало решение редактирования эмбриона с целью исправление гена GJB2, который отвечает за один из вариантов врожденной глухоты. Была подобрана пара родителей с носительством гена, у которых уже родился один глухой ребенок. На аргументы в пользу того, что глухота не является критически значимой болезнью и опыт с ней проводить не стоит, Денис Ребриков ответил «Слышащему человеку, пожалуй, не следовало бы рассуждать, та это болячка или не та, чтобы не желать ее своим детям».
Кстати, в мире существует открытая позиция нескольких правозащитников, которые заявляют, что у людей с отсутствием слуха свой собственный мир, и если они находят друг друга и соглашаются с тем, что у них будут рождены глухие дети, то это их право, и даже если процедура лечения генетических болезней станет рядовой операцией, то они имеют право решать за своих будущих детей и отказываться от лечения.
Тем временем, этический комитет тянул с ответом, шли споры в верхах, и вскоре Минздрав согласился с ВОЗ и выпустил пресс-релиз, сообщающий, что проводить эксперименты на человеке по редактированию генома ещё рано. Только имейте ввиду, что это не закон, не мораторий. Это речь для прессы. Минздрав до сих пор не урегулировал этот сложный вопрос.
Сам Денис Ребриков в тот момент был открыт для дискуссий, активно выступал с речью перед учеными и журналистами, и это принципиально отличает его команду и их поведение от китайского сценария. В интервью изданию N+1 он заявил: «Мы для того и публичные, чтобы не сделать в какой-то момент нехороший шаг, который никому не понравится. Если нам запретят этот эксперимент, то нужно будет объяснять почему, и это создаст ситуацию дискуссии, которая может быть полезна для науки в целом».
Обоснование идеи эксперимента на человеке Денис Ребриков доказывает тем, что эксперименты на животных (которые и так проводят) покажут лишь то, есть или нет побочные эффекты ферментов, которые вносят разрывы в ДНК при редактировании, а это уже пройденный этап.
«Единственный корректный способ доказать безопасность препарата это проверить нецелевую активность системы на зиготах конкретной пары. Но поскольку ДНК разных людей отличается на 0,1 процента, демонстрация безопасности на одном геноме не гарантирует, что проблем не будет на другом. Каждый раз надо проверять именно на геноме конкретных пациентов. Проверка на соматических клетках пациентов тоже не даст нам точный ответ на вопрос офф-таргет активности. Я готов на любой научной конференции обосновать, почему эта позиция единственно правильная на сегодня» (из интервью изданию N+1).
Критики его позиции вспоминают про несовершенство полногеномной диагностики и недостаточность знаний об устройстве генома и работы эпигенетического аппарата.
И действительно, мы не можем пока знать все возможные функции любого из генов или даже конкретных участков генов или некодируемых последовательностей. Известно, что разные участки ДНК влияют друг на друга, повышая чтение информации (экспрессию) или блокируя её. Целая сеть различных некодирующих РНК (длинные некодирующие РНК (днРНК или lncRNA), микроРНК (мкРНК или miRNA, или miR), кольцевые РНК (cRNA) и другие молекулы участвуют в регуляции активности генов самым непредсказуемым образом. Очень сложно отследить все взаимодействия, а значит и предсказать все последствия любой мутации и воздействия измененного гена на все функции организма.
***
Великобритания выдает первое в мире разрешение на генетические манипуляции с человеческими эмбрионами - 1 февраля 2016 года
Что касается редактирования генома человеческих эмбрионов, самой первой в мире, ещё до Хэ Цзянькуя и Дениса Ребрикова, прославилась Кэти Ниакан, ученый из Соединенного Королевства, заведующая лабораторией человеческих эмбрионов и стволовых клеток Институтf Фрэнсиса Крика в Лондоне.
1 февраля 2016 году она первой в мире получила разрешение от Управления по оплодотворению человека и эмбриологии (HFEA) в Великобритании.
Это был первый в мире прецедент законодательного разрешения экспериментов на реальных эмбрионах человека, но только до 14 дня эмбрионального развития.
Сама Кэти Ниакан просила разрешения для опыта на человеческих эмбрионах, остающихся лишними после процедуры ЭКО до 7х суток жизни. Целью её исследования было определение роли гена OCT4 в эмбриогенезе. Эксперименты показали, что изменение гена ведет к дефекту образования бластоцисты и остановке развития эмбриона.
Что касается редактирования генома человеческих эмбрионов, самой первой в мире, ещё до Хэ Цзянькуя и Дениса Ребрикова, прославилась Кэти Ниакан, ученый из Соединенного Королевства, заведующая лабораторией человеческих эмбрионов и стволовых клеток Институтf Фрэнсиса Крика в Лондоне.
***
Интернациональный эксперимент и ребенок от трех родителей, 6 апреля 2016
Не прошло и трех месяцев с первой в мире легализации экспериментов на эмбрионах (напомню, до 14 суток эмбриогенеза), а в Мексике уже родился ребенок, который появился на свет благодаря удивительному научному интерационалу. Родители из Иордании обратились в США команде ученых под руководством американца с китайской фамилией, и чтобы избежать юридических притеснений вместе с учеными переместились в Мексику, где с учетом мусульманской этики провели первый в мире удачный эксперимент по рождению ребенка с генетической наследственностью от трех родителей.
К тому времени семья из Иордании уже потеряла двух детей, умерших в раннем возрасте от синдрома Ли.
Синдром Ли (Leigh syndrome) - это редкая наследственная некротизирующая энцефаломиелопатия, болезнь, при которой нарушается энергетический обмен на уровне биохимии в митохондриях разных клеток. Симптомы болезни - прогрессирующая утрата ранее приобретенных психомоторных навыков, мышечная гипотония, мозжечковые и экстрапирамидные расстройства (как при ДЦП, судороги, лактат-ацидоз (как при сахарном диабете). В итоге у детей в раннем возрасте начинаются необратимые изменения во всем теле и наступает смерть.
Причиной синдрома Ли является недостаточность цитохром-с оксидазы (СОХ) - фермента, который является последним в электрон-транспортной системе митохондрий. Митохондрии это специальные органеллы клетки, где продуцируется энергия клетки, у них есть собственная ДНК, которая содержит 37 генов, передающихся, как принято считать, только от матери (хотя бывают исключения).
СOX состоит из 13 субъединиц, 3 из которых кодируются митохондриальной ДНК (мтДНК), а остальные — обычными генами в ядерной ДНК. Поэтому нельзя выделить один ген, ведущий к заболеванию, это гетерогенная болезнь, которая в основном вызывается мутациями в мтДНК.
У данной пациентки из Иордании около четверти всех митохондрий несут дефектный ген. При оплодотворения яйцеклетки митохондрии сперматозоида обычно растворяются, оставаясь в прихвостовой части, и в зиготе оказывается масса митохондрий из материнской яйцеклетки. Вот почему дети любого пола в данной семье находились в рискованной зоне.
Семья обратилась за помощью к Джону Чжану и его команде в Центре фертильности New Hope в Нью-Йорке.
Джон Чжан работал над способом лечения митохондриальных заболеваний, используя так называемую технику «трех родителей». Теоретически есть несколько способов сделать это. Первый метод, одобренный в Великобритании, называется перенос проядра и включает оплодотворение двух разных яйцеклеток (матери и донора) сперматозоидами будущего отца. После оплодотворения и до начала деления ядро донорской яйцеклетки выбрасывается и заменяется ядром оплодотворенной яйцеклетки матери.
Но этот прием не подходил паре. Они мусульмане и согласно своей этике были категорически против уничтожения эмбрионов.
Поэтому Чжан применил другой подход, который называется перенос веретена деления. Фактически, разница лишь в том, что обмен ядрами проводится до оплодотворения. То есть ядро из яйцеклетки матери заранее переносится в донорскую яйцеклетку, у которой было собственное ядро удаляется (а цитоплазма и митохондрии остаются). Полученная яйцеклетка - с ядерной ДНК от матери и митохондриальной ДНК от донора затем оплодотворяется спермой отца.
Ни один из методов не был одобрен в США, поэтому вместо этого Чжан отправился в Мексику, где, по его словам, «нет никаких правил». Он уверен, что сделал правильный выбор. "Спасать жизни - это этичный поступок", - говорит он.
Команда Джона Чжана создала пять эмбрионов, только один из которых развился нормально. Команда избегала разрушения эмбрионов и использовала мужской эмбрион, чтобы будущий ребенок не передавал наследственную митохондриальную ДНК. Этот эмбрион был имплантирован матери, и через девять месяцев на свет появился ребенок со смешанной наследственностью от трех родителей.
Тем не менее, когда Чжан и его коллеги протестировали митохондрии мальчика, они обнаружили, что все-таки около 1% митохондрий несут мутацию. Они надеются, что этого не хватит, чтобы развился тяжелый патологический процесс. Обычно считается, что до возникновения проблем требуется около 18% митохондрий.
Между тем, успешные эксперименты по переносу митохондриальной ДНК в эмбрионы человека проводились ещё в 1998 году!
Жак Коэн и его команда из Института Сент-Барнабус в Нью-Джерси (США) предложили технологию цитоплазматического переноса, когда в яйцеклетку кроме сперматозоидов переносили донорскую митохондриальную ДНК.
Методику Коэна подхватили коллеги из других медицинских центров США, но после двух неудачных результатов (потеря эмбрионом X хромосомы) несовершенную методику запретило Управление по контролю за продуктами и лекарствами США (US FDA).
Сейчас в мире проживает по примерной оценке от 30 до 50 детей, рожденных с наследственностью от трех родителей с применением технологии цитоплазматического переноса. На последней фотографии девочка Алана Саариен, которая родилась благодаря такой методике (снимок 2014 года, издательство BBC).
А первой в мире по методике ЭКО родилась девочка Луиз Браун ещё в 1978 году (Великобритания).
#геномодификация #эмбриогенез #эко #митохондриальный_перенос #crispr #биоэтика #дети