Группа Джорджа Чёрча из Института Висса – одна из лидирующих исследовательских групп, занимающихся усовершенствованием системы CRISPR-Cas9 для использования в геномной инженерии. Большинство людей в его лаборатории обдумывают применение CRISPR в персонализированной медицине или работают над усовершенствованием технологии таким образом, чтобы можно было как вводить в клетку более длинные фрагменты ДНК, так и производить множественные изменения в различных участках генома за один раз.
Рис. 11. CRISPR-Cas9. Ученые синтезируют длинные нити ДНК, соответствующие участку генома, который нужно отредактировать, и с их помощью создают cгРНК (темные цепочки ДНК). Затем их доставляют в клетку вместе с белком Cas9. Попав внутрь клетки, Cas9 захватывает cгРНК, которая направляет весь комплекс к нужному участку генома (светлые цепочки ДНК), а затем Cas9 вырезает его
Но в дальнем темном углу его лаборатории (так это представляется моему воображению) сидит маленькая группа постдоков, чья цель по размеру не уступает мамонту: сами они называют себя воскресителями мамонта. Каждый месяц лаборатории, сотрудничающие с организацией Revive & Restore, проводят телеконференции, чтобы поделиться достижениями активных проектов в области возрождения вымерших видов. Воскресители мамонта с завидным постоянством укладывают всех остальных на обе лопатки. Мы все еще занимаемся сборкой генома странствующего голубя и пытаемся определить, что нам может понадобиться изменить в нем. Они же решили не ждать, когда будет собран геном мамонта, и сразу дали себе команду «полный вперед». Начав с нескольких мутаций, о которых нам уже было известно (а именно с различий в гемоглобине мамонта и слона), и нескольких хороших предположений, они начали прокладывать свой путь к мамонту, орудуя «ножницами» и «клеем».
Текущие планы воскресителей мамонта сравнительно скромны. Когда они начинали работу, у них не было клеток индийского слона, так что они взялись редактировать геном африканского слона внутри клеток африканского слона. Кроме того, пока что они работают с разновидностью клеток кожи (фибробластами), а не со стволовыми клетками, снова же из-за того, что только эти клетки были им доступны. Отдельное направление их исследований посвящено созданию стволовых клеток из фибробластов слона, пока что оно увенчались ограниченным успехом. Из полученных стволовых клеток они собираются создавать клетки различных типов, а затем с их помощью проверять, удалось ли отредактировать геном. Никто еще не обсуждает всерьез возможность на самом деле превратить эти клетки в живого мамонта. Пока что цель заключается в том, чтобы отредактировать геном слона и вырастить клетки, содержащие его измененную версию, в крошечных пластиковых лабораторных планшетах.
Ученые из группы Джорджа Чёрча надеются отредактировать геном африканского слона таким образом, чтобы получить два специфических изменения фенотипа. Во-первых, они внесут все четыре изменения, касающиеся известных нам генов, кодирующих гемоглобин, которые отличаются у мамонта и слона. В результате должны получиться клетки, способные вырабатывать гемоглобин, подобный тому, который содержался в крови мамонта. Если им удастся произвести эти изменения в кроветворных стволовых клетках (тех, которые дифференцируются в различные типы клеток крови), они смогут напрямую измерить способность получившихся эритроцитов к переносу кислорода и выяснить, удалось ли добиться успеха. Они также надеются создать клетки, из которых сможет вырасти «самая густая и роскошная мамонтовая шерсть», как выражается Джордж. Но это более трудная задача, поскольку никто не знает наверняка, какие гены ответственны за густую и роскошную шерсть мамонта и сколько их было. Пока что Джордж довольствуется догадками, основанными на том, какие гены отвечают за шерстяной покров у других видов.
Разумеется, это только начало. Теперь, когда мы выяснили, что исчезнувшие фенотипы можно восстановить путем редактирования генома, используя клетки живущих видов, процесс возрождения вымерших видов начнет набирать обороты. Но какое именно животное получится у нас в результате? Сколько изменений нам придется внести, чтобы мы смогли назвать слона мамонтом? Возможно ли устранить все различия между их геномами? А если нет, то какие изменения нам следует внести?
Глава 7. Воссоздадим часть генома
Вот вам мое предсказание: в течение следующих двух лет Джордж Чёрч и воскресители мамонта успешно перенесут по меньшей мере один ген мамонта в стволовую клетку слона. Из нее будет выращено множество клеток, в которых начнет экспрессироваться новый, недавно встроенный ген мамонта. Ученые тщательно оценят степень успеха с помощью разработанного специально для этого эксперимента, который покажет, вырабатывает ли теперь клетка белки мамонта вместо белков слона. Если результат укажет на то, что ученым действительно удалось встроить ген мамонта в клетку слона, они объявят о своем успехе, испытывая заслуженную гордость. Это будет поразительное достижение.
В процессе не пострадает ни один слон. Слоны даже не будут участвовать в эксперименте, у них только возьмут образцы крови, точно так же, как при плановом осмотре у ветеринара. Ни одна слониха не подвергнется каким-либо экспериментальным манипуляциям. Никто не будет производить ядерный перенос в клетках слона. Ни один слоненок с генами мамонта не начнет свое внутриутробное развитие.
Тем не менее представители прессы не услышат ни одной из приведенных выше оговорок. Заголовки будут гласить: «Мамонт вернулся», «Теперь исчезнувшие виды уходят не навсегда», «Ученые вырастили шерстистого мамонта в лабораторной пробирке». Это будет самое крупное, восхитительное, пугающее, удивительное и ужасное событие за долгие годы. Вероятно, широко распространятся слухи об ужасающих последствиях на фоне всеобщего воодушевления и некоторой доли истерии.
Но на деле нет нужды строить необоснованные предположения о том, как отреагируют люди. Можно просто обратиться к недавней истории.
Мамонтослоновая стадия возрождения вымершего вида
23 апреля 1984 года в газете Chicago Tribune появилась статья, бережно укрытая среди внутренних страниц. Ее заголовок гласил: «История о мохнатом слоне». С разрешения правообладателя я приведу здесь полный текст:
Когда какой-либо вид животных уходит в небытие, мы ожидаем, что там он и останется. Ученые из США и СССР опровергли этот с виду разумный тезис, создав путем «обратной селекции» гибридное животное – наполовину слона, наполовину мамонта. Эта история началась в России, когда доктору Свербигузу Ясмилову из Иркутского университета удалось выделить ядра из яйцеклеток молодой самки мамонта, чья замороженная туша была найдена в Сибири. Журнал Technology Review сообщает, что доктор Ясмилов отправил результаты в Массачусетский технологический институт, где доктор Джеймс Крик смешал ДНК из этих клеток с ДНК слона. У шерстистых мамонтов, бродивших по просторам Европы, пока они не вымерли 10 тысяч лет назад, было 56 хромосом. У слонов, их близких родственников, их насчитывается 58. Опираясь на успех Крика, Ясмилов решил попробовать слить ядра из яйцеклеток мамонта со сперматозоидами индийского слона. В результате эксперимента получилось восемь оплодотворенных яйцеклеток, которые затем имплантировали индийским слонихам. Шесть беременностей закончилось выкидышем, но на свет появились два гибридных животных – мужского пола и, вероятно, стерильных. Гибриды, которых иногда называют «мамонтослонами», покрыты светло-коричневой шерстью, а их челюсти по форме соответствуют челюстям мамонтов.
