Техно

Почему весь мир озабочен коррекцией генов

Технология генетического редактирования избавит от смертельных заболеваний, изменит характер человека, его внешность, интеллект и судьбу

Фото: Lisa Howells

Каждый человек рождается с определенным набором генов, которые предполагают его жизнь и развитие. Генетика - это наши врожденные физические, психические и ментальные особенности. Гены определяют черты характера человека и его склонности, влияют на индивидуальные предрасположенности, в том числе к болезням, асоциальному поведению, таланту, физической или интеллектуальной деятельности и т. д. В известном фильме Марка Захарова "Обыкновенное чудо" есть сцена, в которой король говорит: "Я страшный человек: коварен, капризен, злопамятен. И самое обидное, не я в этом виноват! Предки виноваты - вели себя как свиньи последние, а я теперь расхлебывай их прошлое". И ведь он прав: в процессе многочисленных исследований ученые доказали, что у всех людей с детства есть природная склонность к добру или насилию, а также развитию самых разных заболеваний. Всю эту информацию хранит ДНК, и если ее расшифровать, можно влиять посредством коррекции генов не только на физическое и ментальное состояние людей, но и на их поведение, и даже менять характер. По сути, манипулируя ДНК, можно изменить судьбу человека.

Язык генов

По словам профессора молекулярной биологии Каролинского института Артту Джолмы, геном - уникальнейшая структура, содержащая всю информацию, необходимую для того, чтобы создать организм и обеспечить его жизнедеятельность. Кроме того, он содержит неимоверный объем информации о риске развития у человека определенных заболеваний: диабета, рака, психических расстройств и пр. Зная об этом, болезни можно будет не лечить, а предотвращать, проводя своевременную профилактику.

Но, чтобы получить заключенную в ДНК информацию, ее нужно расшифровать. Это чрезвычайно сложный процесс: в разных типах клеток активность проявляют разные гены, каждый из которых обладает особым участком, контролирующим его экспрессию. Анализируют эти участки и считывают записанные там "инструкции" специальные белки - факторы транскрипции. Они прикрепляются к генетическим "словам" и усиливают или уменьшают интенсивность проявления определенного гена. Молекула ДНК состоит из четырех видов азотистых оснований - аденина, гуанина, цитозина и тимина. В русскоязычном варианте они обозначаются буквами А, Г, Ц и Т - это и есть так называемый алфавит генетического кода. Соединения азотистых оснований и образуют генетические "слова".

Дальше всего в расшифровке генетического языка продвинулись ученые из Каролинского института, которым удалось выделить большую часть "слов", распознаваемых транскрипционными факторами. В статье, опубликованной в авторитетном журнале Nature, исследователи говорят, что генетические "слова" объединяются между собой, образуя "словосочетания", которые распознаются уже не одним, а несколькими транскрипционными факторами. Ученые обнаружили, как именно это происходит, как выглядят генетические "фразы" в случае нормального развития и как при определенных патологиях, которые ведут к опасным заболеваниям.

Корень агрессии и секрет счастья

Генетика предопределяет не только состояние здоровья человека, но и его поведение, реакции, что соответствующим образом отражается на характере человека и самых разных сферах жизни. В последнее время ученые идентифицировали гены, отвечающие за определенные свойства личности.

Важным открытием стало определение "генов агрессии", носители которых отличаются крайним проявлением жестокости. На самом деле такие гены в спящем состоянии есть у всех, но у некоторых они активны, что провоцирует неконтролируемые вспышки агрессии. Речь идет о генах CDH13 и MAOA. Так, специалисты американского Университета Сэма Хьюстона пришли к заключению, что MAOA особо активен у людей, переживших в детстве физическое и психологическое насилие. 

В 2009 г. американским адвокатам удалось добиться для своего подзащитного замены смертной казни на 32 года тюремного заключения, приведя в качестве аргумента сочетание неудачного варианта МАОА-гена у подзащитного и того факта, что в детстве он подвергался насилию.

В свою очередь, CDH13, отвечающий в нормальном состоянии за связи между нейронами, может в дефектном варианте тоже толкнуть своего обладателя на совершение особо тяжких преступлений. По информации профессора из Университета Калифорнии Джима Фэллона, в тех странах мира, где постоянно царит агрессия, возможно появление целых поколений детей с "генами агрессии". Женщины, чтобы выжить, ищут сильных, агрессивных партнеров, от которых рожают детей с "геном агрессии", и таким образом происходит концентрация генов насилия.

Нашли ученые и "гены алкоголиков". Как выяснилось, гены виноваты в наличии похмельного синдрома у 55% людей, а оставшиеся 45% страдают от похмелья, только если выпьют слишком много, смешивая разные виды  алкоголя. Ученые из Университета Северной Каролины обнаружили ген CYP2EI, который назвали "геном опьянения". Они выяснили, что у 15% людей присутствует такая версия этого гена, которая делает их более восприимчивыми к воздействию алкоголя, - они быстрее пьянеют по сравнению с теми, у кого нормальный CYP2EI. А позже оказалось, что молодые люди, родители которых страдали от алкогольной зависимости, более склонны к частому и неконтролируемому потреблению спиртного. То есть алкоголизм обусловливается не только воспитанием и окружением человека, но и генетикой.

Выявили также гены, определяющие, насколько человек может быть счастлив в браке. Роберт Левенсон из Калифорнийского университета в Беркли говорит, что за это отвечает аллель 334 (аллель - одна из форм одного и того же гена), контролирующая работу участка мозга, отвечающего за эмоциональное восприятие. Те, у кого она присутствует, испытывают сложности в построении семейных отношений или вообще не желают жениться. Ситуация усугубляется, если у мужчин сразу две копии аллели 334.

Исследователи из Лондонской школы экономики опубликовали в Journal of Human Genetics статью, в которой описывают "ген счастья" 5-HTTLPR, который непосредственно влияет на то, насколько счастливым человек чувствует себя в семейной жизни. По словам ведущего автора научной публикации Яна-Эммануэля де Неве, он имеет несколько разных форм. Если у человека "длинные" вариации этого гена, то он более подвержен влиянию серотонина и, как следствие, более счастлив. Если же у человека более "короткие" вариации 5-HTTLPR, тогда он склонен к пессимизму и провоцирует конфликты в отношениях. Дальнейшие исследования в этой области помогли выяснить, что даже разводы могут быть генетически обусловленными. Ученые также обнаружили, что люди выбирают партнера не только по внешности или характеру, но и по определенным генетическим чертам. Доказано, что большинство счастливых супружеских пар имеют схожие гены: это явление настолько распространено, что эксперты назвали его "генетическим ассоциативным парованием". То есть гипотеза о том, что противоположности притягиваются, не верна.

Как выключить болезни

Каждый ген в организме человека отвечает за какие-то жизненно важные процессы, и, если определить, как тот или иной ген влияет на здоровье, теоретически можно вылечить любое заболевание. Благо методики коррекции генов развиваются сейчас рекордными темпами. Кроме того, можно создать препараты, нормализующие состояние целевых генов.

Так, на днях ученые Университета Вирджинии при участии ученых из нескольких европейских стран провели масштабное исследование, направленное на выявление генов, от которых зависит предрасположенность организма к ишемическому инсульту. Именно эта разновидность инсульта чаще всего поражает современного человека: на него приходится примерно 85% всех случаев заболевания. Ученые отмечают, что очень сложно прогнозировать инсульт у каждого пациента даже при тщательном анализе всех имеющихся у него показателей состояния здоровья, поэтому на генетику возлагают в этом смысле большие надежды. Выявленный учеными Университета Вирджинии новый ген (его название пока не определено), связан с инсультами, ставшими причиной атеросклероза. Такие гены станут целью, ориентируясь на которую ученые смогут разработать новые лекарственные препараты, позволяющие предотвратить критическую ситуацию.

Команда генетиков из исследовательского центра Broad Institute of MIT and Harvard в американском штате Массачусетс впервые выделила ген, связанный с повышенным риском развития шизофрении. Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале Nature. По словам директора Broad Institute Эрика Лэндера, это вариант гена С4, который отвечает за синтез белка, отмечающего патогенные организмы для последующего их уничтожения иммунной системой. Усиленная экспрессия С4 приводит к избыточному удалению связей в нейронной сети мозга. По мнению ученых, именно так начинается шизофрения: чем меньше связей остается, тем выше риск развития заболевания. Открытие позволит распознавать психические расстройства на раннем этапе и создавать новые методики их лечения или даже предотвращать развитие заболеваний.

А японские ученые из Цукубского университета обнаружили, что старение человеческих клеток можно замедлить или даже обратить. Они определили два гена, функционирование которых связано с механизмами старения. Ими оказались  GCAT и SHMT2, которые регулируют синтез глицина - аминокислоты, производимой митохондриями, питающими клетки энергией. Исследователи установили, что, регулируя работу этих генов, можно полностью восстановить нормальную работу митохондрий и замедлить старение. Генетики из США и Италии пошли еще дальше, определив гены, ответственные за продолжительность жизни. Результаты экспериментов авторы опубликовали в журнале PLOS Genetics. Важными для жизни оказались ген ABO (определяет группу крови), CDKN2B (отвечает за регуляцию жизненных циклов клеток), SH2B3 (связан с увеличением продолжительности жизни) и HLA (отвечает за распознавание иммунной системы клеток собственного организма). К своим выводам генетики пришли, проанализировав данные 800 человек старше 100 лет и 5 тыс. человек старше 90 лет: у этих людей не было дефектов в упомянутых генах. Знание основных генов, связанных с продолжительностью жизни, позволит выработать методики по улучшению и поддержанию их работоспособности.

Магический корректор

Гены, отвечающие за болезни и личностные склонности, недостаточно определить - нужно уметь при необходимости их корректировать. Самая перспективная на сегодняшний день методика коррекции генов - CRISPR/Cas9, позволяющая удалять или менять дефектный участок ДНК. Именно за ее развитие в прошлом году присудили Нобелевскую премию по химии. Используя этот метод редактирования ДНК, ученые уже справились с мутациями, вызывающими слепоту, научились останавливать размножение раковых клеток и сделали клетки некоторых организмов невосприимчивыми к СПИДу. Настоящей сенсацией стало редактирование китайскими учеными из Университета Сунь Ятсена генома человеческого эмбриона. Они изменили в нежизнеспособных человеческих эмбрионах ген, отвечающий за развитие бета-талассемии - генетического заболевания, которое приводит к ранней смерти.

А в начале февраля нынешнего года проводить с помощью технологии CRISPR/Cas9 генетическую модификацию человеческих эмбрионов официально разрешило Британское государственное агентство HFEA - Управление по эмбриологии и искусственному оплодотворению. До сих пор подобные исследования в Соединенном Королевстве и на Западе вообще были запрещены.  Старт исследований в Великобритании - это важный шаг для начала применения технологии редактирования генома на людях. Технология CRISPR/Cas9 способна произвести настоящую революцию в медицине: можно будет не просто устранять симптомы заболеваний, а устранять их причину. Точно так же, вырезав из ДНК любой некачественный участок и заменив его новым, можно будет откорректировать пагубные склонности человека, его пристрастия, а в случае с эмбрионами - сформировать «под заказ» внешность будущего ребенка, его умственные способности и таланты. В руках людей невероятно мощный инструмент, потенциал которого открывает фантастические перспективы.