Тонкая работа — 2
Шухрат Миталипов: Тайна второго генома
Когда-то они были бактериями. Но позже вошли в симбиоз с клеткой и стали ее фабриками энергии. От прошлого они оставили себе небольшую горстку генов — второй геном, который мы носим в своих клетках. Эти 37 генов очень важны для человечества. Шухрат Миталипов, директор центра эмбриональных клеток и генной терапии Орегонского университета, научный руководитель отделения репродуктологии и наук о развитии Орегонского национального исследовательского центра приматологии, — о болезнях старения, о неумолимом движении к смерти и о жизни с чистого листа; о том, что такое самый маленький донорский орган и где в клетке тикают часы. Вторая часть интервью.
— Шухрат, значит, у нас два генома? Многие не слышали об этом…
— Да, у нас два генома. Большинство наших генов находится в клеточном ядре. Другая, меньшая часть — в митохондриях, расположенных в цитоплазме клетки. Когда-то митохондрии были отдельно живущими бактериями, но потом возник симбиоз бактерии с клеткой. Митохондриальных генов всего 37. Они не подвергаются рекомбинации и передаются только по материнской линии. Считается, что в отношении митохондриального генома все мы материнские клоны. Хотя на самом деле это не так. Митохондриальные гены подвержены значительным мутациям.
— Как вы пришли к этой теме?
— Я заинтересовался митохондриальной ДНК, когда стал заниматься клонированием. Мы много дискутировали с Китом Кэмпбеллом, клонировавшим овечку Долли, о том, почему клонирование работает и как. И пришли к выводу: клонирование показывает, что можно запустить заново гены клеточного ядра. Ядро может быть из очень старого организма, но если мы пересадим его в яйцеклетку, она начнет развиваться по-новой. То есть, в геноме ядра нет тикающих часов, все можно повернуть назад. Новая генетическая информация при клонировании есть в митохондриях — в цитоплазме яйцеклетки, куда пересадили ядро. Получается, мы можем повернуть вспять ядерный геном, но не митохондриальный. И у меня возник вопрос: почему? Связано ли это с особенностями яйцеклетки? А можно ли запустить заново митохондриальный геном соматической клетки? Оказалось, что нет, нельзя. Многие считают, что тикающие часы жизни находятся не в ядерном геноме, а в митохондриальном. Именно митохондриальный геном определяет возраст клетки и возраст организма. В нем происходит в 100 раз больше мутаций, чем в ядерном. В каждой отдельной клетке работает не больше одного процента ядерных генов. С митохондриальным геномом не так — все его гены постоянно экспрессируются. Митохондрии отвечают за выработку энергии в клетке. Поэтому любая мутация митохондриальных генов вызывает проблемы с энергией. Клетка при недостатке энергии включает программу самоуничтожения. Возможно, именно приобретенные митохондриальные мутации вызывают болезни старения и, в конце концов, убивают нас.
— Однако наследственных заболеваний, связанных с мутациями митохондриальных генов, не так уж много.
— Вы правы, эти заболевания довольно редки. Причина в том, что большинство митохондриальных мутаций вызывают раннюю эмбриональную или фетальную смертность. Те наследственные митохондриальные заболевания, с которыми дети смогли выжить, как правило, очень тяжелые. Поэтому нам очень хотелось не только делать фундаментальную науку, но и попытаться лечить. Так появилась идея использовать процедуру ЭКО и заменить митохондриальный геном, унаследованный от матери, донорским — в котором не было бы опасной мутации.
— Сейчас эту методику называют «3-parent baby technique» — «ребенок от трех родителей».
— Основа у этой методики та же, что и у клонирования. Все клонированные животные трансмитохондриальные: у всех новый митохондриальный геном. Когда клонировали овечку Долли, я подумал: а ведь можно сделать что-то подобное на человеческих клетках и использовать это для лечения митохондриальных заболеваний. Только ядро надо перенести не из соматической клетки в донорскую яйцеклетку, а из одной яйцеклетки в другую. Затем провести стандартную процедуру ЭКО. В этом случае родится ребенок, который унаследует половину генов отца и половину — матери. Еще 37 митохондриальных генов он получит от женщины-донора, которая пожертвует цитоплазму своей яйцеклетки. Идея появилась приблизительно в 2007 году, и мы начали над ней работать. Но только в 2009 году, когда в результате этой процедуры у нас родилась первая обезьянка, опубликовали первую статью. Трансплантацию ядер между яйцеклетками делать довольно трудно. Нужно было время, чтобы отработать технологию.
— Реакция на эту методику поначалу была противоречивой, ведь речь идет о терапии половых клеток. Значит, последствия отразятся на потомках тех детей, которые родятся в результате. Но сейчас в Великобритании уже начались клинические испытания. Трудно было этого добиться?
— У нас очень хороший опыт сотрудничества с регуляторными органами Великобритании. Мы работаем с ними с 2009 года. Они провели публичные консультации по этому вопросу, запросили всестороннюю экспертную оценку, создали специальную комиссию. Вся наша исследовательская программа была построена, чтобы ответить на вопросы этой комиссии. Они постоянно говорили нам, что надо делать, чтобы продвинуться на следующий этап. Я регулярно докладывал им о том, как движется работа.
— В США все оказалось сложнее?
— В США наша работа регулируется на нескольких уровнях. Для работы «in vitro» (мы используем название «ex vivo») — манипуляций с человеческими яйцеклетками и эмбрионами сроком развития до пяти дней — нужно получать разрешение на уровне штата. Оно у нас есть. Но если мы хотим трансплантировать эмбрионы, то должны идти за разрешением к федеральным властям. Лет пять назад я впервые обратился в FDA, американское Управление по контролю за продуктами и лекарствами, с предложением обсудить возможность клинических испытаний нашей методики. Они согласились. Собрали внешний по отношению к FDA совет из экспертов-ученых. Два дня шли публичные слушания. В результате нам дали рекомендации и мы могли двигаться дальше. Одна из рекомендаций была — создать специальную этическую комиссию по этому вопросу. В NAM, Национальной академии медицины, собрали такую комиссию. Они опубликовали свои рекомендации. В целом одобрили нашу методику, но посоветовали определенные ограничения. Например, порекомендовали для начала трансплантировать только эмбрионы мальчиков.
— Почему мальчиков?
— Когда мы переносим ядро яйцеклетки в донорскую цитоплазму, то захватываем немного цитоплазмы из материнской яйцеклетки. А с ней небольшое количество митохондрий с мутантными генами. Приблизительно один процент. Этого недостаточно для развития болезни — 99 процентов составляют донорские гены без мутаций. Но этот один процент все же нас беспокоил. Мы провели исследование и выяснили, что мутантные митохондриальные гены могут накапливаться в яйцеклетках. У тех обезьян, которые родились в результате применения нашей методики, в клетках тела было меньше одного процента мутантных митохондриальных генов, но в яйцеклетках их количество могло достигать 20-30 процентов.
— То есть, дети этих обезьянок вновь могли заболеть?
— Поэтому этическая комиссия и порекомендовала сначала трансплантировать только эмбрионы мальчиков. Они не передают потомству митохондриальные гены — наследование идет по материнской линии. Однако в целом этическая комиссия дала добро. Можно было приступать к клиническим испытаниям. Но в этот момент американский Конгресс, в котором большинство составляют республиканцы, традиционно выступающие против наших исследований, решил остановить этот процесс. Как? Очень просто — принимая государственный бюджет, они прекратили финансирование работы DFA по нашей заявке. Нет отказа, но нет никаких подвижек. Несмотря на то, что нас поддерживают пациенты с митохондриальными заболеваниями.
— Думаете, в результате технология «ребенок от трех родителей» уйдет в страны, где регулирование не такое строгое?
— Так уже происходит. Нашу методику уже начали применять — недавно в Мексике родился ребенок «от трех родителей». Эмбрион создали в одной из клиник Нью-Йорка, а трансплантацию провели в Мексике. Сейчас вокруг этой темы много слухов и домыслов. Говорят, что такой же ребенок родился в Китае, где-то еще…
— Джинна выпустили из бутылки, разрешило это FDA или нет?
— Но это небезопасно. Если технология будет применяться только в коммерческих целях, без государственного контроля, мы не сможем ее как следует протестировать. К сожалению, так в свое время произошло с ЭКО. С самого начала большинство новшеств ЭКО не проходили клинических испытаний. Например, технология ICSI, Intracytoplasmic sperm injection, при которой сперматозоид вводится непосредственно в яйцеклетку, никогда не тестировалась даже на животных. Она была разработана на человеке и сразу пошла в клинику без испытаний. То же самое произошло с технологией заморозки яйцеклеток. При отсутствии регулирования или недостаточном регулировании технологии уходят в клинику без должного тестирования. И пациенты вынуждены проверять их на себе. Мы протестировали свою технологию хотя бы на приматах. Обезьянам, которые родились в результате ее применения, уже по 7-8 лет. Но хотелось бы, чтобы испытания прошли и на людях — официально, легально. Чтобы первые трансплантации человеческих эмбрионов были не коммерческими, а экспериментальными: чтобы люди знали, что они участвуют в испытаниях. Чтобы мы могли понаблюдать за родившимися детьми хотя бы несколько лет. Сейчас мы не можем сделать это в США.
— Не собираетесь сами идти с этой технологией в другие страны, чтобы провести клинические испытания? В Китай, в Россию?
— Я готов сотрудничать. Но необходимо, чтобы были разработаны нормативные регулирующие документы, чтобы все было легально. В Китае не смогли получить официальное разрешение на клинические испытания. Наша технология основана на донорстве яйцеклеток, а там оно ограничено. В России были разговоры с Центром акушерства и гинекологии о том, чтобы провести клинические испытания. Но необходимо было, чтобы Министерство здравоохранения создало специальную комиссию, чтобы они дали официальное разрешение, контролировали нас. К сожалению, дальше разговоров дело не пошло.
— Вы создали еще одну похожую методику — омоложения яйцеклеток за счет замены цитоплазмы. Как обстоит дело с ее клиническими испытаниями?
— Здесь такие же проблемы с регулированием, как и в случае с методикой «ребенок от трех родителей». Ведь это тоже терапия половых клеток. В возрасте после 40 лет природа перестает защищать яйцеклетки женщины от мутаций митохондриальной ДНК. Качество яйцеклеток резко падает. Мы предложили заменить цитоплазму старой яйцеклетки более «молодой». Отработали методику на мышах и обезьянах. Однако проблема в том, что у этих животных мы не наблюдаем явной зависимости качества яйцеклеток от возраста. В Великобритании нам пока не разрешили клинические испытания этой методики — нужно доказать, что с ее помощью мы действительно сможем улучшить качество человеческих яйцеклеток. Но для этого нам необходимо исследовать яйцеклетки женщин в возрасте: тех из них, кто безуспешно прошел два цикла ЭКО. Это проблематично, ведь у таких женщин уже очень мало яйцеклеток. В общем, мы как можем продолжаем продвигать эти методики. Но сейчас мы в научном плане уже ушли вперед.
— Значит, вы закрыли для себя тему митохондриального генома?
— Я бы сказал, мы только открываем эту тему. Теория о том, что митохондриальные мутации — одна из генетических основ старения клетки из-за ее неспособности производить энергию, существовала давно. Но сейчас у нас появились методы, чтобы посмотреть, что на самом деле происходит с генами митохондрий. Чтобы попытаться понять, почему происходит рост мутаций, связанных с определенным возрастом, какие механизмы тут срабатывают или не срабатывают и как можно на них повлиять. Например, мы хотим поближе присмотреться к процессу репликации генов. Конечно, невозможно бороться со старостью — это естественный процесс. Но можно попытаться приостановить наступление болезней старения. Думаю, через год-два у нас появятся новые данные в этой области.
Отличная статья!)
Зная заочно Шухрата несколько лет уважаю его неуемность. Был бы он америкосом, трубил бы об исключительности нации, но он наш, советский, поэтому тихо гнет свою линию, добиваясь хороших результатов. Сейчас мало кто может осознать величину его достижений, слишком специфическая тема, но кто понимает желают ему терпения, и много времени! такие как он не должны стареть быстро..
Замечательная публикация… В России подобные работы сейчас пожалуй не возможны — РПЦ МП не позволит….
Дело не только в РПЦ
Как специалист по сельскохозяйственной эмбриологии согласен, что будущее в направленном разведении домашних животных (с помощью геномных технологий) не в соматическом, а в эмбриональном клонировании, как более природном. Шухрат — гений советского разлива, по уровню ученой увлеченности схож с Менделеевым или Ломоносовым.
Пусть не забывает, что его ждут в российских или казахстанских НИИ.