Человек редактированный, или Биомедицина будущего
Однако пока это был лишь ничем не подтвержденный слух. И вот за день до начала симпозиума, в неофициальной обстановке Хэ Цзянькуя встретила Дженнифер Дудна (одна из первооткрывателей технологии CRISPR/Cas9) и как бы невзначай спросила, будет ли он рассказывать на конференции о своих экспериментах с геномом человека. Он сказал, что сообщать об этом не планировал и собирается делать доклад, посвященный каким-то другим своим работам. Дудна была поражена: как можно эксперимент, о котором уже говорит весь мир, не обсудить на этой конференции? В тот же вечер члены оргкомитета пригласили Хэ Цзянькуя в ресторан поужинать и пообщаться. Все они выразили некоторое удивление тем, что ученый решился на подобный эксперимент, хотя он объяснил, что эта работа была одобрена китайским госпиталем, где проводится экстракорпоральное оплодотворение, однако институт, где работает Хэ Цзянькуй, его эксперимент не одобрил, поэтому рассказывать об этой работе он не собирается. Тем не менее члены оргкомитета выудили из него некоторые подробности и, несмотря на свое осуждение эксперимента в принципе, дружно стали уговаривать китайского ученого сделать о нем доклад на конференции.
И на второй день конференции Хэ Цзянькуй сделал доклад о том, как его усилиями две девочки, которых он называл Нана и Лулу, появились на свет в октябре 2018 года — более чем за месяц до конференции, на которой прозвучал его доклад. Родились они с помощью кесарева сечения, но по медицинским показаниям — без всякой связи с исследованиями ученого.
Подробности уникального эксперимента Хэ Цзянькуя
В своем докладе Хэ Цзянькуй рассказал о некоторых подробностях того, что и как делал. Ученый отобрал в клинике экстракорпорального оплодотворения несколько супружеских пар, которые были инфицированы ВИЧ. Геномное редактирование, то есть введение системы CRISPR/Cas9 в клетки будущего эмбриона, происходило как раз в этой клинике. Были взяты единственная женская яйцеклетка и один сперматозоид, потому что нужно было хорошо отмыть сперматозоид от возможного присутствия вируса иммунодефицита человека в сперме при ее массовом отборе — это было необходимо из клинических соображений. Затем единственным сперматозоидом оплодотворяли яйцеклетку и к этим двум слившимся клеткам сразу же добавляли систему CRISPR/Cas9 на основе рибонуклеиновой кислоты для проведения редактирования генома.
Дальше оплодотворенную яйцеклетку (зиготу) с СRISPR/Cas9помещали на несколько дней в лабораторный инкубатор, чтобы по существующей технологии, разработанной задолго до Хэ Цзянькуя, провести генетический анализ. Обычно он проводится, когда у людей есть подозрение на какое-то генетическое заболевание плода, например болезнь Дауна или еще что-то. По этой технологии на третий-четвертый-пятый день развития зиготы можно от эмбриона отщепить одну клетку, при этом эмбрион не пострадает — он и дальше будет нормально развиваться. Но на единственной взятой из него клетке можно провести генетический анализ (он называется предимплантационной генетической диагностикой) и посмотреть, хорош ли этот эмбрион с генетической точки зрения или плох. Если, предположим, обнаруживается трисомия по двадцать первой хромосоме (синдром Дауна), то данный эмбрион уже подсаживать не будут; вместо этого проверят другой эмбрион, и если он не несет трисомию, его можно будет подсадить. Предимплантационная генетическая диагностика (ПГД) — это стандартная процедура, используемая уже не один десяток лет.
Хэ Цзянькуй для проведения ПГД взял как раз одну клетку, но целью его диагностики в данном случае была необходимость узнать, прошло ли редактирование и насколько хорошо. Ведь и яйцеклетка, и сперматозоид до слияния несли свои геномы — по двадцать три хромосомы от каждого из родителей. Текст, на который нацеливался китайский ученый (ген CCR5), находился на третьей хромосоме генома мамы (в яйцеклетке), а другая его копия — на третьей хромосоме генома папы (в сперматозоиде). После их слияния образуется диплоидный набор хромосом: двадцать три от мамы и двадцать три от папы, всего сорок шесть. На этом этапе в зиготу был добавлен генетический редактор, нацеленный на ген CCR5. Такой ген есть и на маминой, и на папиной хромосоме, а значит, в дальнейшем могут получиться такие варианты: генетический редактор не сработает (оба аллеля гена CCR5 сохранятся неизменными); будет отредактирован только один аллель, а второй останется нетронутым; будут отредактированы оба аллеля.
При проведении ПГД на этапе, когда эмбриону от трех до пяти дней, Хэ Цзянькуй ставил своей целью посмотреть, в каких из нескольких развивающихся эмбрионов произошло редактирование целевого гена, чтобы выбрать впоследствии самую лучшую бластоцисту (раннюю стадию развития эмбриона) для трансплантации в матку женщины. Всего ученый использовал двадцать две оплодотворенные яйцеклетки от нескольких супружеских пар, и оказалось, что только в шестнадцати из них произошло редактирование — либо наполовину, либо полностью. Одиннадцать из этих шестнадцати эмбрионов были использованы для имплантаций. Сегодня не рекомендуется имплантировать женщине более двух бластоцист, так как техника экстракорпорального оплодотворения развита достаточно хорошо, и в семидесяти процентах случаев обе бластоцисты нормально развиваются до самых родов, так что рождается двойня.
Поскольку было имплантировано одиннадцать эмбрионов, и не более двух — одной женщине, то, очевидно, трансплантация была проведена пяти или шести женщинам. Однако, судя по всему, развилась только одна беременность, и родились двойняшки (не однояйцевые близнецы) — никакой информации о других беременностях не появлялось.
Так родились Нана и Лулу. У одной из них, как выяснилось, была внесена мутация только в один аллель, то есть получилась гетерозигота по гену CCR5. Это значит, что один аллель оказался измененным и несет природную мутацию дельта-32. А второй аллель остался исходным, без полиморфного варианта гена. Другая девочка имела изменения в обоих аллелях гена CCR5, то есть они несли мутацию дельта-32. Считается, что такие люди устойчивы к вирусу иммунодефицита человека.
К сожалению, с тех пор как Хэ Цзянькуй выступил со своим докладом на конференции в Гонконге в ноябре 2018 года, никакой новой информации об этом уникальном эксперименте не появлялось. Каких-либо определенных научных публикаций в рецензируемых журналах до сих пор нет; ни один из них не решился напечатать материалы, отправленные китайским ученым. И та история, о которой я здесь рассказываю, стала известна скорее из публикаций в СМИ и научно-популярных изданиях, чем из какой-то научной аналитической статьи.
В природе такого не бывает
О явлении, названном мозаицизм, мы уже говорили, когда обсуждали эксперименты на обезьянах и работы Шухрата Миталипова по редактированию эмбриона человека без имплантации. Мозаицизм возникает, когда у одного и того же организма разные клетки могут нести немного отличающиеся гены. Читатель уже, наверное, понял, что это явление могло развиться при геномном редактировании на уровне эмбриона, которое провел Хэ Цзянькуй. Ученый ввел необходимый генный редактор в зиготу (уже оплодотворенную яйцеклетку с диплоидным геномом), однако дальше эта клетка делится, образуя две, четыре, восемь, шестнадцать клеток и т. д., — и на каком этапе генный редактор сработает, неизвестно. Как вы помните, Шухрат Миталипов утверждал, что вводить генный редактор надо не тогда, когда гаметы уже слились, а на более раннем этапе, еще до оплодотворения яйцеклетки сперматозоидом. Хэ Цзянькуй пошел более стандартным путем, и генный редактор действительно сработал гораздо позже — уже на этапе нескольких клеток, причем сработал, скорее всего, далеко не во всех из них. В каких-то клетках ген был изменен, а в других остался в своем нормальном состоянии.
В естественной популяции такого не бывает. Существуют природные варианты гена CCR5 — те, которые наследуются. Например, от мамы будущий ребенок получает ген CCR5-дельта-32, а от папы более широко распространенный вариант гена без этого изменения, и все клетки этого человека с момента его рождения и до самой смерти будут гетерозиготны по гену CCR5. А вот с ситуацией, когда возникает мозаицизм, то есть часть клеток в одном и том же организме гомозиготна по гену CCR5, а другая гетерозиготна, человечество никогда раньше не сталкивалось. Как будет развиваться такой организм? Скорее всего, нормально, ведь и с тем и с другим геном люди живут и чувствуют себя прекрасно. Но если мозаиками окажутся кроветворные стволовые клетки, то когда дело дойдет до иммунного ответа, предсказать его правильность пока не представляется возможным.