Шухрат Миталипов: тот, кто знает, как починить геном 

Его попытка отредактировать геном человеческого эмбриона увенчалась успехом и ознаменовала начало новой эры в биологии. 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 том, можем ли мы покончить с наследственными болезнями, почему яйцеклетки такие умные, нужны ли им лекала и кто из клеток мастер ремонта ДНК. Третья часть интервью. 

(Читать 1 часть)

(Читать 2 часть)




— Шухрат, редактирование генома человеческого эмбриона в народе уже назвали «дизайн ребёнка». Не боитесь, что кто-то с помощью этой технологии захочет, например, сделать по заказу идеального спортсмена?

— То есть, захочет использовать нашу технологию не для лечения болезней, а для улучшения физических или умственных качеств будущего ребёнка? Во-первых, вряд ли мы сегодня достаточно знаем о том, какие гены или семейства генов на это влияют. А вот болезни хорошо изучены — известно 10 тысяч мутаций, каждая из которых способна вызвать заболевание. Во-вторых, все зависит от того, как регулировать эту технологию. Всегда можно провести разграничительную линию — что считать болезнью, а что нет, какие мутации можно исправлять, а какие нет. Если технология будет разрешена официально, она не уйдёт в тень и её всегда можно будет контролировать.

— Вы исправили у эмбриона дефектный ген MYBPC3. Мутация этого гена приводит к развитию гипертрофической кардиомиопатии.

— Это доминантное наследственное заболевание — для его развития достаточно дефектной копии гена, полученной от одного из родителей. В нашем случае эмбрион получил здоровый ген из донорской яйцеклетки. Мутантный ген был в сперме донора, больного гипертрофической кардиомиопатией.

— Вы использовали для редактирования генома молекулярную машину CRYSPR — Cas9. Как она работает?

— В эту систему входит энзим, который способен резать ДНК. Он соединяется с коротенькой молекулой РНК — её называют гайдом. Меняя структуру гайда, можно точно определить цель — ген или его участок, к которому гайд подведёт энзим, и тот сделает надрез. Сейчас этот инструмент широко применяют на модельных организмах, в основном, на мышах, чтобы создавать мутации генов. Делается надрез ДНК. Клетка начинает быстро «зашивать» ДНК, чтобы избежать гибели. И, как правило, делает ошибку — либо переставляя кусочек ДНК, либо добавляя несколько нуклеотидов. Так можно искусственно получить мутацию. Это даёт большие возможности для экспериментальной биологии.

— Однако вы сделали наоборот — использовали CRYSPR — Cas9 для того, чтобы исправить мутацию. Как это получилось?

— Мы знали, что иногда, «зашивая» разрез, клетки могут использовать какой-то участок ДНК в качестве примера. Обычно экспериментаторы «подсовывают» клетке небольшой участок ДНК в надежде, что она использует его как образец. И мы подумали: а если «подсунуть» клетке в качестве образца, по которому она будет строить ДНК при ремонте, здоровый ген? Что, если разрезать ДНК рядом с дефектом в мутантном гене? Может быть, клетка, «зашивая» надрез, заодно отремонтирует ДНК по образцу здорового гена? Правда, особых надежд мы не питали: так происходит очень редко, приблизительно в одном случае из ста, ведь это слепая система. Но мы все же решили попробовать. Сначала провели эту манипуляцию в плюрипотентных клетках того же пациента, у которого брали сперму. Когда посмотрели результаты, оказалось, что случаев, когда клетки ремонтировали ген так, как мы хотели, действительно было очень мало. Однако когда мы перешли к эмбрионам, выяснилось, что нужный нам ремонт происходит почти в половине случаев. Более того: клетки не использовали тот кусочек ДНК, который мы им «подсунули» для образца. Они сразу опознали его как чужой и вместо этого строили ДНК, копируя здоровый ген из яйцеклетки. Получается, что так можно исправлять любую гетерозиготную мутацию — когда есть одна дефектная копия гена и одна здоровая.

— Удивительно! Почему же именно клетки эмбрионов проявили такие свойства?

— Мы предполагаем, что есть особая система репарации ДНК. Возможно, она существует только в яйцеклетках и ранних эмбрионах и находится в цитоплазме яйцеклетки.

— Это дополнительный механизм, с помощью которого природа страхует яйцеклетки?

— У них должна быть строгая система поддержания нормальности генома. Если бы такой системы не было, наш вид быстро бы исчез. Нарушения ДНК в соматических клетках не так важны, поэтому они ремонтируются быстро, но с ошибками. Яйцеклетки и ранние эмбрионы другое дело. Правда, пока мы не знаем, как работает эта особая система репарации ДНК. Мы только открыли этот феномен. Его надо изучить. На других клетках это невозможно сделать.

Третий – не лишний

— В вашем эксперименте клетки ранних эмбрионов ремонтировали дефектный ген по образцу здорового в половине случаев. Есть возможность увеличить процент правильных ремонтов?

— Точнее, мы получили 75 процентов эмбрионов без мутации. Даже если ничего не делать, можно получить в среднем 50 процентов — просто по законам наследования. Но с помощью CRYSPR нам удалось скорректировать ещё половину мутантных эмбрионов. Мы будем работать, чтобы изучить процесс репарации и помочь клетке делать ремонт более эффективно.

— Сейчас у семей, где есть тяжелые наследственные заболевания, есть другая возможность: просто отобрать здоровый эмбрион при ЭКО…

— Да, они могут провести селекцию эмбрионов при ЭКО. Но мы предлагаем исправить эмбрион. Есть доминантные наследственные заболевания, которые развиваются во второй половине жизни, когда человек уже успевает передать мутантный ген потомству. Эти мутации опасны тем, что передаются по наследству, избегая естественного отбора. Среди них, например, мутации генов BRCA 1 и BRCA 2, связанные с развитием рака молочной железы. Сейчас у нас появляется возможность лечить такие мутации через ЭКО. И, может быть, даже постепенно элиминировать их из человеческой популяции.

— Как оспу или полиомиелит? Очень интересно. Сейчас вы сделали первый шаг. Как думаете, скоро увидим эту технологию в клинике?

— Конечно, мы не говорим, что уже сейчас готовы лечить наследственные заболевания с помощью этой технологии. Но прогресс идёт стремительно. Когда открывается новая область, в неё обычно приходит много ученых. Надеюсь, так будет и на этот раз. Мы ищем единомышленников, Хотим продвигаться быстро, поэтому охотно привлекаем других исследователей, чтобы они могли сделать часть работы. Идей у нас много. Мутаций, вызывающих болезни, 10 тысяч. Каждую надо отдельно посмотреть. Много чего нужно сделать.




© Алла Астахова.Ru