Сумма биотехнологии. Руководство по борьбе с мифами о генетической модификации растений, животных и людей

Панчин Александр

Глава 14

Темные аллели. Генетическая совместимость, наследственные заболевания, генная терапия, искусственное оплодотворение, ДНК-диагностика

У меня была идея написать отдельную главу под названием «50 оттенков гена» и посвятить ее наиболее животрепещущим достижениям генной терапии. Например, созданию самцов крыс, у которых возникает эрекция, если на их половые органы направить синий свет [336] . Только представьте потенциал такого подхода к лечению импотенции! Хочешь незабываемую ночь? Не забудь фонарик! Подари подруге лампочку в знак серьезности своих намерений! Упомянутые крысы были созданы в 2015 году учеными из Швейцарии. Перенесенный в клетки эректильной ткани пениса ген был специально сконструирован с использованием современных

знаний в области оптогенетики — внедрения генов светочувствительных белков, активность которых регулируется извне с помощью источников света.

336

Kim T. et al.: A Synthetic Erectile Optogenetic Stimulator Enabling Blue-Light-Inducible Penile Erection. Angew Chem Int Ed Engl 2015.

Разработка биотехнологий, улучшающих половую функцию человека, ведется, но сюжет фильма «Идиократия» предостерегает меня от того, чтобы делать на этом акцент. В фильме ученые, вместо того чтобы усовершенствовать природу человека (например, сделать его умнее или побороть старение), последовали запросам общества потребления и вложили все усилия в увеличение размера мужского полового члена и объема женской груди. Тем временем в условиях отсутствия естественных хищников и нарастающего прогресса медицины, способной пришить утраченную (в том числе и по глупости) конечность, оказалось, что больше не нужно быть умным, чтобы выжить и оставить потомство. Эволюционное преимущество появилось у людей, не думающих ни о чем, кроме собственного размножения, и не умеющих правильно использовать средства контрацепции.

Так наступила «идиократия» — в обществе получила преимущество оппортунистическая R-стратегия размножения, противоположная К-стратегии. Первая основана на порождении большого количества потомков, выживание каждого из которых не принципиально для успешного продления рода (берем количеством). Вторая — на высокой вероятности выживания каждого из немногочисленных потомков (берем качеством, в том числе и интеллектом). Обратите внимание, что против улучшения человека методами генной инженерии часто выступают те же самые люди, которым по религиозным и иным мировоззренческим убеждениям не нравятся презервативы и другие средства контрацепции, а также искусственное оплодотворение. Зато их вдохновляет перспектива загробной жизни и медаль за «производство и выращивание» семерых детей.

В детстве я прочитал Библию, и меня очень удивила история про набожного праведника Иова. На него обрушиваются тяжелые испытания, в ходе которых он теряет всех своих сыновой и дочерей, но, несмотря на эту трагедию, остается верен Богу. За это Бог награждает Иова и компенсирует ему нанесенный ущерб — у праведника снова рождается семеро сыновей и три дочери. Все, что произошло с Иовом, — результат спора между Богом и Сатаной на тему бескорыстности веры, а история должна была показывать, что Бог справедлив к тем, кто от него не отрекается в трудную минуту. Однако мне сложно себе представить, чтобы хороший человек считал своих детей заменимыми и ценил их количество, а не личностные качества.

Нетрудно догадаться, что мне ближе К-стратегия. Меньше всего на свете я бы хотел завести ребенка, обреченного на страдания в результате наследственного или иного заболевания, — никакое количество здоровых «запасных» потомков не решит проблему. Поэтому мне кажутся чрезвычайно важными направления современной науки, которые пытаются предотвратить распространение неблагоприятных вариантов генов (аллелей) в популяции и сделать так, чтобы каждый ребенок рождался и рос здоровым.

Генофонд человечества может избавиться от вредных мутаций разными способами. Премия Дарвина ежегодно присуждается лицам, освободившим генофонд от своих генов (умерев или потеряв способность иметь детей) наиболее нелепым способом. Одна из самых знаменитых Дарвиновских премий была дана человеку (в порядке исключения живому и сохранившему репродуктивную функцию) за попытку покончить с жизнью, наглотавшись нитроглицерина, с последующим многократным «ударением себя об стену» с целью вызвать детонацию в желудке. Возможно, именно отсюда пошло столь популярное в интернете выражение «убей себя об стену»? К счастью, человек почти не пострадал. Но есть и разумные способы улучшения генофонда, не требующие человеческих жертв: исправление ошибок в генах с помощью генной терапии и методы планирования беременности, исключающие риск серьезных наследственных заболеваний.

Про некоторые

влюбленные пары говорят: «вы просто созданы друг для друга». Мне ближе взгляды австралийского музыканта Тима Минчина, который посвятил своей любимой песню с ироничными словами: «если бы у меня не было тебя, наверно, у меня была бы другая». Понятно, что из сотен миллионов потенциальных партнеров или партнерш, живущих на Земле, мы выбираем не самых идеальных. Мы встречаем кого-то, кто нам нравится, а дальше привязываемся (или не привязываемся) к человеку, и уже сама привязанность делает «вторую половину» уникальной.

В 1960 году американский математик Мартин Гарднер сформулировал математическую задачу «о разборчивой невесте». Невеста ищет себе единственного жениха, причем известно число претендентов на эту роль (n). Это не количество всех возможных женихов, а максимальное количество женихов, с которыми можно успеть пообщаться до желаемого момента свадьбы. Например, если на вдумчивое общение с каждым претендентом уходит месяц, а замуж нужно выйти через пять лет, то n = 60. Невеста общается с претендентами в случайном порядке и может сказать про каждого претендента, лучше он или хуже, чем любой из предыдущих. После общения принцесса либо раз и навсегда отказывает текущему кандидату в женихи, либо принимает его руку и сердце.

Оказывается, что, если число потенциальных претендентов велико, нужно сначала отказать n/e претендентам (где e ~ 2,718 — основание натурального логарифма), а далее выбрать первого, кто будет лучше, чем все предыдущие. В этом случае вероятность того, что выбор падет на самого лучшего жениха, максимальна и примерно равна 37 %.

Жизнь сильно отличается от математической модели: претенденты могут возвращаться, не все они надежны, да и наличие нескольких претендентов, «оцениваемых» одновременно, не является чем-то из области фантастики. Проблема возникает и при попытке оценить, какой партнер или партнерша нам больше подходит. И хотя современная наука не ответит за нас на этот вопрос, она может кое-что сказать про генетическую совместимость двух людей — оценить вероятность рождения ребенка с врожденным дефектом.

В качестве примера рассмотрим серповидноклеточную анемию. Это наследственное заболевание вызывается мутацией гена гемоглобина, который расположен на 11-й хромосоме. Если обе копии гена испорчены, эритроциты принимают аномальную серповидную форму. Серповидные клетки могут закупоривать капилляры, ограничивая поток крови к тканям, что систематически приводит к сильным болевым ощущениям, а в ряде случаев — к повреждению органов. Кроме того, люди с этим недугом чаще страдают от инфекционных заболеваний и имеют повышенный риск инсульта.

Человек, не страдающий серповидноклеточной анемией, сам того не зная, может быть носителем одной испорченной копии гена гемоглобина. Такие люди здоровы, но если двое носителей мутации захотят завести ребенка, то с вероятностью 25 % ребенок родится с анемией. Казалось бы, носители испорченного гена имеют сниженные шансы оставить здоровое потомство. Почему же вредная мутация не была устранена из популяции силой естественного отбора?

Оказывается, что «вредность» того или иного генетического варианта нередко зависит от условий, в которых живет его носитель. Иметь два испорченных варианта гена гемоглобина плохо, но одна испорченная копия дает человеку повышенную устойчивость к возбудителю малярии [337] . В популяции, подверженной малярии, быть единственным человеком с одной нормальной и одной испорченной копией гена гемоглобина выгодно: и анемия детям не грозит (ведь для этого второй родитель тоже должен быть носителем испорченного варианта гена), и от малярийного паразита защищен. Из поколения в поколение мутация будет распространяться в популяции, пока количество людей с таким вариантом гена не станет слишком большим, а риск встретить партнера, являющегося носителем такой же мутации, — слишком высоким. Когда защита от малярии перестанет компенсировать высокий риск анемии у потомства, рост частоты испорченного аллеля гемоглобина остановится. Возникает своеобразное равновесие: там, где малярии не бывает, испорченный аллель встречается редко, а там, где малярия распространена (например, в Африке), он встречается часто, но далеко не у всех.

337

Ferreira A. et al.: Sickle hemoglobin confers tolerance to Plasmodium infection. Cell 2011, 145(3):398–409.