С помощью генетических ножниц можно излечивать не только рак, но и многие другие серьезные наследственные заболевания, такие как патологии обмена веществ, аутовоспалительные заболевания и дефекты иммунной системы, причиной развития которых является генная мутация. В июле 2017 года в журнале Technology Review появилась публикация о том, что ученому по имени Шухрат Миталипов (Shoukhrat Mitalipov) из Университета здоровья и науки штата Орегон, занимающемуся клонированием, удалось откорректировать генетические патологии у эмбриона с помощью ножниц ДНК без ошибок и побочных эффектов – первое доказательство того, что генетическая терапия эмбрионов вполне возможна.
Для многих страдающих от недугов это надежда, для многих здоровых – явление, не выдерживающее никакой критики с моральной точки зрения. Теперь общество должно определиться, допустимы ли подобные эксперименты в области генной инженерии и где находится та черта, которую нельзя переступать.
Донорство органов
В Германии 10 000 больных ждут донорского органа. Кому-то везет, кто-то на протяжении многих лет живет в ожидании. Слишком мало доноров.
Ученые долго размышляли о том, как имплантировать в человеческий организм органы животных. Мыши и кролики, любимые животные исследователей, были исключены из списка потенциальных доноров по многим причинам. Одна из них: сердце мышки или кролика слишком мало, чтобы поддерживать жизнедеятельность человеческого организма. Совсем другое дело – свинья. Размер тела свиньи приближен к человеческому, у них отсутствует шерстяной покров, они общительны, умны и любопытны. Но, прежде всего, их генетический материал по структуре очень похож на наш. Бо́льшим сходством обладают только человекообразные обезьяны. Но им повезло, что они размножаются не так быстро, как свиньи, поэтому из списка потенциальных доноров их вычеркнули.
Эксперименты со свиньями проводятся довольно давно. Сердечные клапаны свиней уже сегодня пересаживаются людям. Для этого берется сердечный клапан, с которого удаляются все клетки, пока не останется только сам коллагеновый каркас. Этот каркас из коллагена устанавливается в организм человека, через какое-то время он обрастает человеческими клетками, и новый сердечный клапан готов. Тем не менее пока нет возможности имплантировать целые органы свиньи человеку. В этом случае наша иммунная система моментально объявила бы протест против имплантата животного. «Ни одна свинья не подойдет ко мне близко!» Человек умер бы уже во время операции по пересадке.
Вот уже несколько лет ученые пытаются разводить трансгенных свиней, то есть свиней, у которых на поверхности клеточной мембраны нет никаких признаков их «свиного» происхождения. Так можно перехитрить иммунную систему человека, и человеческий организм не сможет отторгать органы свиней. Американские ученые из Национального института сердца, легких и крови в Бетесде штата Мэриленд уже успешно пересадили сердца трансгенных свиней бабуинам. Реципиенты прожили некоторое время с донорскими сердцами.
При трансплантации человеку органов свиньи пересажены будут не только чужеродные клетки свиньи, но также и потенциально опасные микроорганизмы. Даже если содержать свиней-доноров в стерильных условиях, стерилизовать их корм, фильтровать и обеззараживать воздух в помещениях содержания и в результате получить самую чистую в мире свинью, этого будет недостаточно. В ходе эволюции к их геному смогли подключиться наименее опасные из патогенных микроорганизмов, так называемые эндогенные ретровирусы. Они крепко срослись с геномом свиньи и передаются из поколения в поколение. Свиньи чувствуют себя в компании с этими вирусами вполне уютно, у них разработаны защитные механизмы, предотвращающие развитие заболевания. Но то, что свинье хорошо, может быть опасно для человека. Поэтому идеальный донор-свинья должен не только содержать в своих клетках человеческие гены, но и быть свободным от специфического для свиней патогенного генома. Техника CRISPR-Cas9 может стать решением такой проблемы.
Когда мы писали эту главу, из США пришла новость, что команде ученых во главе с исследователем из частной компании eGenesis Луханом Янгом (Luhan Yang) удалось отсечь геном эндогенных ретровирусов от генома свиньи с помощью ножниц ДНК. Если это не разовый успех и поросята переживут вторжение в свой генетический материал, то вопрос о безопасной трансплантации органов от свиньи к человеку может быть вскоре решен.
Но есть еще и другая проблема. Например, печень свиньи синтезирует пищеварительные ферменты, отличные от человеческих, поскольку она должна уметь переваривать желуди и другие деликатесы, которыми питается животное. Казалось бы, сердце и почки работают одинаково у людей и у свиней, но это тоже не совсем так.
Тем не менее в ближайшем будущем для диабетиков, которые сидят на инсулине, появится возможность получить инсулин-продуцирующую ткань поджелудочной железы свиньи. Предварительные эксперименты показали, что диабетики внезапно снова обретают способность синтезировать инсулин с помощью так называемых островков Лангерганса
[68], полученных от свиней. Возможно, однажды люди, страдающие от диабета, больше не будут нуждаться в инъекциях инсулина или, по крайней мере, смогут лучше регулировать свой уровень сахара.
Клеточные островки, такие как островки Лангерганса, не являются сложным органом, как, например, сердце, почки, печень или легкие. Поэтому их относительно легко пересаживать. До того момента, когда свиное сердце впервые забьется в организме человека или почка свиньи начнет фильтровать мочу человека, пройдет очень много времени.
Собственные клетки организма из чашки Петри
Перспективным подходом к иммобилизации иммунной системы при трансплантации может стать выращивание новых органов из собственных клеток организма. Впервые в 2006 году японскому ученому Шинья Яманака удалось трансформировать клетки ткани человека в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки
[69], так называемые клетки iPS (иСК).
иСК напоминают эмбриональные клетки с тем отличием, что их выращивают в лаборатории. Для этого берут несколько клеток кожи, с помощью вируса вводят четыре гена в клетки и наблюдают, что произойдет далее. Введенные гены перепрограммируют некоторые клетки кожи в клетки иСК. В лабораторных условиях их размножают. Как и другие стволовые клетки, они могут превращаться в клетки любого типа. Одним из преимуществ метода является то, что иммунная система не борется с трансплантатом, выращенным из таких клеток, поскольку по сути это собственные клетки организма. За такую относительно простую методику обратного превращения в 2012 году, спустя шесть лет после ее открытия, Яманака получил Нобелевскую премию по медицине.
