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

Панчин Александр

Уже сегодня существуют дети от трех генетических родителей. От двух родителей такие дети унаследовали обычные хромосомы, а от третьего — митохондрии с их митохондриальной ДНК. Дело в том, что некоторые люди страдают от наследственных заболеваний, связанных с нарушением работы генов митохондрий. Митохондрии активно участвуют в метаболизме и кислородном дыхании и наследуются по женской линии, поэтому, если женщина страдает генетически обусловленным нарушением митохондрий, заболевание передастся и ее ребенку. Вот почему для зачатия здорового ребенка матерям с такими болезнями предлагают перенести ядро оплодотворенной или неоплодотворенной яйцеклетки в безъядерную яйцеклетку донора, обладающего хорошими митохондриями.

Американская девочка Алана Сааринен, успевшая появиться на свет благодаря этой технологии в 2000 году, — здоровый подросток. Увы, существует множество людей, которых новые технологии пугают больше, чем возможные страдания от генетических заболеваний — как собственных, так и чужих детей. Хотя, казалось бы, почему кого-то должен волновать тот

факт, что соседи или знакомые решили обратиться за помощью к современной науке? Никого силой не заставляют использовать эти методы. К сожалению, во многих странах законность процедуры зачатия детей от трех родителей оспаривается. С другой стороны, желающие могут поехать и осуществить эту процедуру в Великобритании, где данная технология недавно была официально одобрена.

Если вам показалось, что с детьми от трех родителей мы достигли предела возможных нестандартных комбинаций партнеров по репродукции, то посмотрите на таблицу ниже и подумайте еще раз.

Возможные комбинации генетических родителей будущего

Несколько комментариев к таблице. Многие из вариантов пока что технически недостижимы, но станут доступны в будущем. В ячейках предложен лишь один из нескольких вариантов взаимодействия между генетическими родителями. Например, в варианте мужчина плюс женщина возможно усложнение: создание искусственных яйцеклеток мужчины, искусственных сперматозоидов женщины и последующее искусственное оплодотворение. Это может быть целесообразно, например, если и мужчина, и женщина бесплодны. Кроме того, во всех случаях суррогатное и обычное материнство в будущем можно будет заменить искусственной маткой. Все случаи искусственного оплодотворения и клонирования являются непорочным зачатием!

Во время создания таблицы, в которой я хотел удивить читателя необычными схемами размножения, я по случайному совпадению посмотрел серию анимационного сериала «Гриффины». Там одаренный ребенок мужского пола, который все еще носит подгузники, решил создать машину для искусственного оплодотворения, чтобы забеременеть от говорящей собаки, используя ДНК из ее шерсти! Мне кажется, что фантазию сценаристов этого мультфильма мне превзойти не удалось.

В таблице упомянуты химеры — так называются организмы, которые имеют клетки с разными геномами. Химеры можно получить, если взять две оплодотворенные яйцеклетки и соединить их вместе, позволив им развиться в один-единственный организм. Химеры встречаются в природе, в том числе и среди людей. В 2002 году американка Лидия Фэйрчайлд обратилась за социальной поддержкой по воспитанию детей. Генетический анализ показал, что хотя муж Лидии является отцом детей, она не является их матерью. На этом основании удивленную бедную женщину обвинили в попытке обмануть государство. В ходе судебного разбирательства Лидия родила третьего ребенка, и на этот раз во время родов присутствовали независимые свидетели. Оказалось, что и этот ребенок Лидии не принадлежит! Адвокат, узнавший о явлении химеризма, предложил провести дополнительные тесты. Выяснилось, что хотя ДНК из волос и кожи Лидии не является материнской ДНК ее детей, ДНК ее шейки матки таковой является. В утробе матери этой женщины было два эмбриона, которые слились. В результате некоторые ткани Лидии имели один набор генов, а остальные — другой.

Искусственно можно создавать межвидовые химеры, причем в ряде случаев это оказывается важным инструментом в разработке новых лекарств и изучении физиологии человека. Например, созданы генетически модифицированные мыши, у которых нет собственной иммунной системы. Зато таким мышам можно перенести иммунные клетки человека [413] , а после этого заразить их ВИЧ. В норме мыши не заболевают от этого вируса, но предложенная технология позволяет обойти это ограничение. В результате удается ставить на мышах эксперименты по заражению ВИЧ, а потом проверять действие противовирусных препаратов. Другой пример — создание мышей с нервными клетками человека. Оказалось, что если взять эмбриональные стволовые клетки человека, способные превратиться в другие клетки организма, и поместить их в мозг мыши, то из них начинают формироваться нейроны. Полученные нейроны с человеческими генами образуют связи с окружающими их нервными клетками мышиного происхождения и интегрируются в работу нервной системы. Это позволяет использовать мышей как модель для изучения процессов развития человеческих нервных тканей или нейродегенеративных заболеваний [414] . Аналогично можно подсаживать мышам клетки человеческой печени, чтобы исследовать на них токсичность лекарств [415] .

413

Denton P.W., Garcia J.V.: Novel humanized murine models for HIV research. Curr HIV/AIDS Rep 2009, 6(1):13–9.

414

Espuny-Camacho I. et al.: Pyramidal neurons derived from human pluripotent stem cells integrate efficiently into mouse brain circuits in vivo. Neuron 2013, 77(3):440–56.

415

Strom S.C. et al.: Chimeric mice with humanized liver: tools for the study of drug metabolism, excretion, and toxicity. Methods Mol Biol 2010, 640:491–509.

Пересадка

в мышиный мозг еще одного типа человеческих клеток — астроцитов, позволила вывести более умных химерных мышей, с улучшенной памятью и способностью к обучению [416] . Возможно, мышонок Брейн из мультфильма «Пинки и Брейн» был получен именно таким способом? Или мышка Гайка из анимационного сериала «Чип и Дейл спешат на помощь»? Человеческие астроциты (или «звездчатые клетки») крупнее и сложнее, чем астроциты мышей. У них множество функций, среди которых — обеспечение нейронов питанием и защитой, регуляция работы нервной системы, регенерация поврежденных участков мозга. Поэтому и возникла гипотеза, что повышенный уровень интеллекта людей по сравнению с другими животными может быть отчасти связан с улучшением астроцитов в процессе эволюции.

416

Han X. et al.: Forebrain engraftment by human glial progenitor cells enhances synaptic plasticity and learning in adult mice. Cell Stem Cell 2013, 12(3):342–53.

Конечно, найдутся те, кто начнет задавать каверзные этические вопросы: а не является ли мышь с человеческими нервными клетками человеком? Гуманно ли ставить на ней опыты? Что будет, если мы получим слишком умную мышь — не захочет ли она захватить или уничтожить мир? Но есть один важный практический вопрос, ответ на который мы не получим без опытов на подобных животных: а что, если пересадка дополнительных нервных клеток поможет улучшить мозг человека, сделать нас умнее? Вспоминается научно-фантастический рассказ (впоследствии дописанный до полноценного романа) Дэниела Киза «Цветы для Элджернона». В этом произведении описывается судьба персонажа, который благодаря частично удавшемуся эксперименту становится сначала очень умным, а потом, из-за того, что технология была слишком сыра, начинает снова глупеть. Этот переход до определенного момента сопровождается глубокими личными переживаниями. Но реальность оказалась оптимистичнее вымысла, по крайней мере в опытах на мышах: поумневшие мыши не глупеют со временем.

Когда я сталкиваюсь с активным обсуждением этических проблем клонирования и других биотехнологий, у меня возникает желание упомянуть одну замечательную статью [417] . Философ Эрик Швитцгейбл проанализировал, как часто книги по разным направлениям философии пропадают из библиотек при академических научных институтах (типа Гарварда). Оказалось, что достаточно сложно написанные книги по этике, которые были бы интересны разве что профессорам или продвинутым студентам, изучающим философию, примерно в 1,5 раза чаще пропадали из библиотек, чем аналогичные по сложности и популярности книги по другим направлениям философии. Для книг, возвращение которых ненадолго просрочили, такого эффекта не наблюдалось. Я бы предложил пристально посмотреть на тех, кто много рассуждает о нравственности!

417

Schwitzgebel E.: Do ethicists steal more books? Philosophical Psychology 2009, 22(6):711–25.

Кроме этических опасений, связанных с клонированием, есть опасения биологического характера. Каковы потенциальные риски для здоровья клона? Не будет ли он преждевременно стареть? Отечественный ученый Алексей Оловников в 1971 году обратил внимание на проблему укорачивания хромосом в клетках в результате делений [418] . Напомню: это связано с тем, что ДНК-полимераза не умеет синтезировать ДНК без праймеров. В полимеразной цепной реакции, которую мы обсуждали ранее, используется химически синтезированный праймер из ДНК, но в клетках используется праймер, состоящий из РНК. В итоге на концах удвоенных хромосом остается эта затравка, и ее нельзя заменить на ДНК, ведь ДНК-полимераза всегда движется в одном направлении, а сесть перед концевыми участками хромосом этот фермент не может.

418

Olovnikov A.M.: Telomeres, telomerase, and aging: origin of the theory. Exp Gerontol 1996, 31(4):443–8.

Оловников предположил, что укорачивание хромосом не может идти вечно — в какой-то момент клетка состарится и потеряет способность делиться. Но почему тогда наши хромосомы не короче хромосом наших предков? Наверняка природа придумала, как обойти эту проблему! Как уже упоминалось в одной из предыдущих глав, на концах хромосом есть специальные участки, которые называются теломерами. При удвоении хромосом эти участки действительно укорачиваются, однако специальный фермент теломераза, активный в стволовых и некоторых других клетках, может достраивать теломеры до исходного размера. Получается, что при наличии этого фермента клетки способны делиться без особых ограничений. Отсутствие теломеразы в обычных клетках — не дефект. Это один из защитных механизмов от неконтролируемого деления клеток, рака. Прежде чем клетка сможет стать раковой, ей придется научиться включать в себе теломеразу.