Ключевые термины: евгеника, митохондриальная ДНК, генная терапия, генетические эссенциалистские предубеждения, CRISPR-Cas9.
Селективные методы размножения на людях.
Когда грань между зависимостью от генотипа и психологией нашего социума стирается, появляется такая псевдонаука, как евгеника.
Сила генетических эссенциалистических предубеждений способна подорвать нашу веру в личную ответственность и исправление человеческого воспитания, перекладывая её на "гены интеллекта", "гены криминальности" и т.д.
Самой большой расплатой за подобное мышление стали события XX в., когда зародилось евгеническое движение. Основой стала очень простая логика: если гены делают человека девиантным или интеллектуально недоразвитым, то, возможно, общество должно само культивировать более желаемые сущности.
Журналистка Кристин Кеннеолли назвала евгенику "худшей идеей в истории". Действительно, сотни тысяч людей подвергли стерилизации, а миллионы были убиты в фашисткой Германии. Тем не менее не только нацисты придерживались таких взглядов.
Расцветающее евгеническое движение было широко представлено в 1924 году на ярмарке в Канзасе. Наряду с огромными тыквами, добротными свиньями и призовыми коровами местных фермеров можно было увидеть и не менее щедрый урожай другого рода, выросший на этих благодатных землях: Джекинсов, Куперов и Шмидтов. Ярмарка проводила конкурс на "лучшую семью". Участники выставки проходили замеры, медицинское обследование, физические испытания и тесты на интеллект. Также судьи смотрели на крайне субъективные меры: ты лжец? Ревнивый? Склонен к беспокойству и жалости к себе? Победители получали грамоту "гражданина высшего сорта". Основной целью таких конкурсов было воодушевить людей с "правильными генами" передавать свой первоклассный геном следующим поколениям на благо государства.
Переходим к генным модификациям.
Метод "человеческой селекции" явно провалился и наука занялась сутью вопроса, перейдя к способам изменения человеческого генома и борьбе с генетическими заболеваниями как генно-терапевтическим способом, так и редактированием ДНК.
Первым реально работающим инструментом для направленного геномного редактирования стало конструирование химерных (гибридных) нуклеаз с заданной специфичностью действия . Подобные нуклеазы состоят из двух доменов, один из которых катализирует расщепление ДНК, а второй способен избирательно связываться с определенными нуклеотидными последовательностями в ДНК.
Если заболевание вызвано нарушениями в митохондриальном геноме, а чаще оно относится к нейромышечным болезням,
Именно в нервной и мышечной тканях, требующих больших затрат АТФ, функция митохондрий наиболее важна для клеток.
То самым эффективным способом борьбы с мутациями в митохондриальном геноме является митохондриально-заместительная терапия (MRT - Mitochondrial Replacement Therapy)
Этот способ позволяет матери-носителю мутации - родить здорового ребёнка без мутаций в митохондриальной ДНК.
В ходе процедуры MRT происходит перенос диплоидного ядра из оплодотворённой яйцеклетки в донорскую яйцеклетку, предоставленную здоровой женщиной. Из донорской яйцеклетки предварительно удаляется ядро, но сохраняются здоровые митохондрии, таким образом, получившаяся яйцеклетка содержит генетический материал родителей и митохондрии с немутантной ДНК от матери-донора. После процедуры модифицированная яйцеклетка вносится в организм матери, где начинается нормальное внутриутробное развитие.
В настоящее время эта технология уже разрешена в клиниках экстракорпорального оплодотворения в Великобритании. (по данным на 2017г)
По этическим соображениям Управление по контролю продуктов и лекарственных средств США (FDA) хоть и начало процесс рассмотрения этой технологии с целью её внедрения в практику, но вскоре получило законодательный запрет на такое рассмотрение. Таким образом, перспектива повсеместного внедрения MRT ставится под сомнение.
Про CRISPR - Cas9
- Эффективность
- Относительная несложность технологии
- Дешевизна
- Этическая корректность
Всем этим критериям удовлетворяет система CRISPR-Cas9.
По механизму система схожа с технологией TALEN, состоит из гидовых РНК CRISPR, связывающихся с сайтами рестрикции ДНК по принципу комплементарности, и эндонуклеазы Cas9, осуществляющей двуцепочечный разрыв цепочки ДНК в месте связывания гидовых РНК. В живой природе данная система встречается у бактерий и архей, в случае первых используется для защиты от бактериофагов. В 2015 году была проведена коррекция мутаций в эмбрионах человека.
Немного агротехнологий с CRISPR-Cas9
В настоящее время разведение крупного рогатого скота с целью получения продукции ведётся в трёх направлениях - молочное, мясное и молочно-мясное. Так как скотоводство занимает одно из ведущих мест в обеспечении населения продовольственной продукцией, повышение продуктивности животных, сокращение технологических потерь и получение животных с желаемыми качествами - очень перспективные идеи в мире генной инженерии. В связи с этим японский учёный M. Ikeda изучает местную породу крупного рогатого скота Вагю, известную мраморностью и высоким содержанием ненасыщенных жиров. Более 60 лет велась селекция на мраморность, что привело к накоплению рецессивных мутаций, вызывающих генетические заболевания. В случае Вагю таким заболеванием является синдром недостатка изолейцил-тРНК-синтетазы (IARS). Замещение в гене IARS приводит к замене аминокислотного состава белка, вызывая тем самым снижение синтеза белка. У гомозиготных мутантных телят наблюдается задержка внутриутробного развития, они умирают в утробе или рождаются нежизнеспособными. Для восстановления мутантного белка (IARS) учёные использовали систему CRISPR для создания двуцепочечного разрыва вблизи места мутации. Отредактированные бластоцисты подсаживали суррогатным коровам, получив 5 жизнеспособных плодов. Анализ геномной ДНК плода указал на на исправность мутантного аллеля.
Таким образом в ближайшем будущем совершенствование технологий редактирования генома позволит расширить технические возможности методов трансгенеза, способствующих развитию молекулярной биологии а также станет научной базой для улучшения качества животноводства.
Извечная борьба научного интереса и этики.
Технологические проблемы не приходят одни, с ними приходит социальное непринятие и страх перед новым. При дальнейшем проникновении человека "естественные силы природы" научные и экономические перспективы генной инженерии могут представлять "опасность" для человечества из-за непредсказуемости развития событий. Нельзя точно предсказать, как поведёт себя социальная модель, но предположительно проблемы возникнут с:
- Определением генетического статуса людей. Кто модифицирован, а кто первороден?
- Ограниченная доступность генных модификаций усилит классовое деление.
Подведём итог:
Стремительное развитие генетических технологий решит проблему продовольственного кризиса, приведёт к возможности создания лекарственных препаратов и витаминов, разработке недостающих белков, усовершенствование как старых, так и созданию новых видов животных.
Уже сейчас в оборот запущены множество систем генного редактирования, способствующих борьбе с генетическими заболеваниями. В будущем, при должном финансировании и заинтересованности инвесторов в новые проекты, мир заиграет абсолютно новыми тонами, открывая двери в новый и эффективный мир будущего.
Список литературы:
- 1)CRISPR/Cas РЕДАКТИРОВАНИЕ ГЕНОМОВ РАСТЕНИЙ Кулуев Б.Р., Геращенков Г.А., Рожнова Н.А., Баймиев Ан.Х., Вершинина З.Р., Князев А.В., Матниязов Р.Т., Гумерова Г.Р., Михайлова Е.В., Никоноров Ю.М., Чемерис Д.А., Баймиев Ал.Х., Чемерис А.В. Институт биохимии и генетики Уфимского научного центра Российской академии наук.
- 2)Baltes, N. J., Gil-Humanes, J., Cermak, T., Atkins, P. A., and Voytas, D. F. (2014). DNA replicons for plant genome engineering. Plant Cell 26, 151–163. doi: 10.1105/tpc.113.119792
- 3) Генетические технологии / Ю.В. Михайлова, А.М. Нагорных, В.В. Петров, А.Е. Судьина, А.И. Тюменцев, М.А. Тюменцева, А.А. Шеленков; под общей редакцией академика РАН В.Г. Акимкина. — М.: ФБУН ЦНИИ Эпидемиологии.
- Перспективы генной терапии митохондриальных болезней: без CRISPR-Cas9 не обойтись? И.В.Чичерин., С.А.Левицкий.
- Редактирование генома сельскохозяйственных животных с помощью технологии CRISPR-Cas9. Т.А.Ларкина.
