Звідки ми родом і куди йдемо як людство? Доцент Володимир Ферак, один з "батьків" генетики людини в колишній Чехословаччині, який вивчав ДНК людини на факультеті природничих наук університету Коменського та в даний час в GHC Genetics SK, шукає відповіді на це питання. Ми поговорили з ним про майбутнє генетики та "дизайну дітей".

Сюрприз, який приховує ДНК

Як генетик, ви маєте відповідь на те, чому люди захоплені знанням свого походження?
Понад 120 років тому Поль auоґен написав відому монументальну картину під назвою «Звідки ми родом? Хто ми є? Куди ми йдемо? »Він не перший задав це велике триєдине питання. Наша цивілізація просить про це споконвіку, ми знаємо, що філософи в Давній Греції вже шукали відповіді. Чим точніше ми зможемо відповісти на перше запитання, з якого ми прийшли, тим надійнішими будуть відповіді на два інших.

Історія чи археологія намагається відповісти на перше питання.
Протягом останніх 20-25 років генетика об’єднала свої зусилля, навчившись користуватися тим фактом, що навіть те, що не записано в книгах, реєстрах, хроніках та інших історичних записах, принаймні частково записано в нашій ДНК. Останні кілька років ми вчимося його розшифровувати та інтерпретувати.

дітьми
Пол Гоген написав постімпресіоністичну картину під назвою D’où Venons Nous/Que Sommes Nous/Où Allons Nous у 1897 році. Фото: Wikimedia.com

Це те, що особисто вас зачаровує в генетичних дослідженнях?
Що мене найбільше зачаровує в генетиці, це те, що вона може грамотно коментувати такі речі, яких ніхто не очікував кілька десятиліть тому. 65 років тому, коли Уотсону та Крику вдалося з'ясувати структуру ДНК, не складно було здогадатися, що це відкриття з величезним потенційним впливом на медицину. Але абсолютно ніхто в світі того часу не думав, що це спровокує революцію в кримінології, оскільки це дасть можливість однозначно ідентифікувати осіб на основі невеликих біологічних слідів або надійного визначення спірного батьківства. І навіть 25 років тому, коли це було вже звичним явищем, навіть людина з найсміливішою уявою не міг подумати, що аналіз ДНК дозволить відстежувати міграцію людських популяцій через континенти. Або що ми зможемо з’ясувати, яка частина наших генів, і яка, зокрема, походить від неандертальців або від абсолютно невідомих на той час Деніз - які все ще були б невідомі без аналізу ДНК. Це найнесподіваніші і, отже, найбільш захоплюючі результати, які стали можливими завдяки знанню про структуру ДНК.

Ми рекомендуємо:

Давайте розглянемо третю частину питання, яке задав собі Гоген. Туди, куди ми йдемо як людство. Що потенційна генетика може запропонувати в майбутньому?
Деякі очікування, коли ми залишаємося в медицині, дуже реалістичні, інші виглядають реалістичними, але не зовсім впевнено, що вони будуть виконані, а деякі, на мій погляд, лежать абсолютно поза реальністю.

Генна терапія та інші експерименти

Що, на вашу думку, є реалістичним?
Цілком реально, можна очікувати, що аналіз ДНК дозволить надійно діагностувати будь-яке генетично засноване захворювання. Це частково відбувається вже сьогодні: більшість моногенних захворювань, тобто викликаних мутаціями одного гена, вже можна виявити за допомогою аналізу ДНК, і хвороби, спричинені взаємодією кількох генів, поступово переходять у цю категорію. Те саме стосується ракових захворювань, при яких все частіше використовується аналіз ДНК.

Який належить до останньої групи?
Генна терапія, тобто лікування генетичних та ракових захворювань за допомогою модифікації ДНК, належить до тієї групи, де очікування високі, але не зовсім зрозуміло, наскільки вони також реалістичні.

А що ви думаєте про генну терапію та лікування генетичних захворювань?
Я б дуже хотів, щоб ця терапія дійсно вийшла на сцену і дуже допомогла в лікуванні генетичних захворювань, принаймні моногенних, спричинених зміною або мутацією одного гена. На сьогодні відомо близько 5000 таких захворювань, таких як муковісцидоз, фенілкетонурія, м’язова дистрофія, гемофілія та інші. Я згадую більш звичні, але є багато відносно невідомих, здебільшого тому, що вони дуже рідкісні. Хоча їх загалом так багато, вони призводять до приблизно 1-2 відсотків людей. Я сподіваюся, що генна терапія стане стандартом у лікуванні більшості або, принаймні, багатьох із цих захворювань, хоча я б за це не поклав руку у вогонь.

Володимир Ферак - один із засновників генетики в колишній Чехословаччині. Фото: Міро Нота

Які перешкоди ви там бачите?
Я не фахівець у цій галузі, але з цікавістю слідкую за професійною літературою на цю тему. Я бачу, що, можливо, протягом 30 років було сказано: "Це питання 5-10 років, і генна терапія в принципі буде вирішена". Хоча в цю область було вкладено неймовірну кількість грошей і зусиль, не кажучи вже про інтелектуальні інвестиції, це все ще виглядає так, що попереду 5-10 років ... Ну, я не хочу бути занадто песимістичним. За останні кілька років генна терапія досягла справді значних успіхів.

Наприклад, що?
Розроблено протоколи для лікування кількох захворювань, деякі з них успішно пройшли необхідні тести, а також впроваджуються на практиці, інші знаходяться на просунутій стадії підготовки. Основна заслуга цього - методологічне диво сучасної молекулярної генетики, нещодавно розроблений метод редагування геному з незграбною назвою CRISPR-Cas9. Як правило, очікується, що цей метод дозволить здійснити великий прорив у генній терапії; нарешті, вона вже показала свій величезний потенціал у генетичній модифікації тварин, рослин та мікроорганізмів. Хоча слід додати, що те саме очікувалося в минулому від інших методів ...

Діти на замовлення

Це все ще очікування, які здаються реалістичними. Які додатки генетичних досліджень ви вважаєте нереальними?
Це ідея, надія чи загроза - залежно від того, як ви на це дивитесь - що можна буде створювати дітей, призначених для дітей, за запитом. Науково-фантастична література - це просто безлад з такими дітьми, їх насправді не існує, і я особисто переконаний, що нічого принципового в цій галузі не відбудеться протягом багатьох десятиліть.

Чому ти так думаєш?
Є дві ситуації, коли корисно розглянути можливість маніпулювання ДНК плода. Одна з можливостей полягає у вирішенні конкретного генетичного захворювання таким чином. Другий - дати дитині якості, бажані з точки зору батьків чи суспільства. У першому я бачу важливість можливості реалізації, хоча лише в невеликій кількості реальних ситуацій. В останньому, з одного боку, ми відразу стикаємось з низкою етичних проблем, з іншого боку, вони виходять за рамки сучасної генетики, і вони залишаться там дуже довго.

Тож підемо по порядку. Що ви думаєте про модифікацію ДНК плода для запобігання генетичному захворюванню?
Маніпуляція ДНК ембріона технічно можлива, наприклад, за допомогою згаданого методу CRISPR-Cas9. Хоча це складно в конкретних ситуаціях, в принципі це можливо. Це те, що зробив китайський біофізик Хе Цзянь-куй минулого листопада, коли модифікував ген CCR5 у заплідненому яйцеклітині у пробірці до версії, яка запобігає потраплянню вірусу СНІДу в лейкоцити. Народжені пізніше близнюки навряд чи хворіють на СНІД. Цей вчинок викликав виправдану хвилю критики та негативних реакцій практично у всій професійній та непрофесійній спільноті.

Не дивно.
Правильно, вам не потрібно застосовувати такі складні та дорогі процедури для профілактики ВІЛ, досить простого презерватива. Однак, якщо ми піднімемося над цим випадком, мутації, що викликають генетичні захворювання, також можуть бути виправлені в майбутньому цим методом.

Подальші спроби є і в цій галузі?
Наприклад, у липні російський молекулярний генетик Денис Ребріков заявив про намір використовувати метод CRISPR на п'яти подружніх парах, де обидва подружжя глухі через мутацію гена GJB2 в гомозиготному стані, вказуючи на те, що вони мають мутацію на обох копії гена. Отже, кожна дитина таких батьків повинна успадкувати мутований ген від обох батьків, тому на них також слід впливати. Експерименти на мишачій моделі захворювання показали, що CRISPR працює для її виправлення, тому не повинно бути заперечень проти використання цього методу у людей. Але - і це "але" важливо - ситуації, в яких можливе використання такої процедури, на практиці надзвичайно рідкісні. Насправді ситуація майже завжди така, що лише частина гамет, тобто запліднені яйцеклітини, успадковує несприятливу генетичну комбінацію, інші добре.

Що з цього випливає?
Спочатку необхідно визначити, чи є у ембріона мутація, яку ми хочемо виправити, ще до його імплантації в матку. Методи преімплантаційної генетичної діагностики розроблені давно і працюють надійно. Потім просто виберіть ембріон, який не має небажаної мутації. Однак ми не будемо відбирати тих, у кого є мутація, а потім виправляти це важко - наприклад, за допомогою CRISPR-Cas9. Тож необхідність модифікувати ДНК ембріона, щоб він не народився з генетичними пошкодженнями, виникає дуже рідко. Той факт, що Ребрікову вдалося знайти п'ять подружніх пар, де обидва подружжя страждають від одного і того ж типу генетичної глухоти, обумовлений як тим, що пацієнти походять з ізольованого сибірського населення, в якому відповідальна мутація набагато частіше, ніж деінде і тим, що глухі близькі. шлюби часто частіше - тому що їм легше спілкуватися між собою. Однак це досить рідкісне явище у пацієнтів з іншими генетичними захворюваннями.

Тоді ми маємо другу ситуацію, коли батьки хочуть прищепити дитині деякі якості, наприклад, високий інтелект.
Ідея про те, що батьки звертаються до генетичної клініки з вимогою, щоб їх майбутня дитина була іншим Ейнштейном, Моцартом або Федерером, поширена в науково-фантастичній літературі та фільмах. Реальність набагато прозаїчніша. Навіть якщо ми знехтуємо етичними питаннями такої процедури і залишимося на суто професійному рівні, створення таких генетично сконструйованих дітей повністю виходить за рамки сучасної науки і залишатиметься там дуже довго.

Що найважче?
Величезна кількість генів, регуляторних областей та інших послідовностей ДНК бере участь у генетичному визначенні таких складних ознак, як інтелект, талант, специфічний талант, зовнішній вигляд тощо, з яких відома лише крихітна частка. Крім того, вони взаємодіють між собою таким чином, про який ми ще не знаємо навіть приблизно. Це зовсім інша ситуація, ніж з ознаками та ознаками, спричиненими одним геном, наприклад групами крові або моногенними спадковими захворюваннями, або з ознаками, спричиненими кількома добре вивченими генами, такими як пігментація шкіри, волосся або райдужки. Давайте навіть не говорити, що сьогодні ми не можемо зробити блакитнооку дитину на замовлення.

На вашу думку, це стане можливим у майбутньому?
Пігментація ока обумовлена ​​лише кількома десятками генів, більшість з яких вже ідентифіковані, тому реально уявити, що буде розроблена процедура їх редагування. Хоча я твердо вірю, що це ніколи не буде використано на практиці.

Тож колір очей можна розробити легше, ніж, скажімо, інтелект?
Сьогодні ми навіть не можемо визначити, ані вдосконалити інтелект, талант та подібні складні якості на рівні ДНК. Немає генетичної лабораторії, яка б могла визначити серед зразків ДНК, що належать винятково математично обдарованій людині, яка належить переможцю конкурсу краси і яка належить музичному генію. Ніхто не може цього зробити. Оскільки ми ще не знаємо, як ідентифікувати ці властивості на рівні ДНК, ми не можемо їх вдосконалити. Ми не тільки не знаємо цього, але, швидше за все, ми не знатимемо це дуже довго. Я не знаю про вас, але мені особисто це подобається, а не переживаю.

Док. RNDr. Володимир Ферак, к.с.н.
Він працював на природничому факультеті Карлового університету в Братиславі, де він був завідувачем кафедри молекулярної біології та протягом двох термінів також деканом факультету. Він має більше 30 років досвіду в області аналізу ДНК людини, і як засновник ідентифікації ДНК у колишній Чехословаччині, він отримав нагороду Судово-медичної експертизи від Чехословацького товариства судової генетики. Сьогодні він працює в лабораторії GHC GENETICS SK.

Ціле інтерв’ю з Володимиром Фераком про сьогодення та майбутнє генетичних досліджень ви можете прочитати у спеціальному випуску журналу Forbes NEXT. Ви можете придбати його тут.