Александр Панчин - Сумма биотехнологии. Руководство по борьбе с мифами о генетической модификации растений, животных и людей
Число детей, рожденных при помощи методов искусственного оплодотворения, уже перевалило за 4 миллиона – и с ними все в порядке (хотя, конечно, не все такие дети проходили преимплантационную генетическую диагностику). Повышенных рисков каких-либо серьезных отклонений в физическом342 или в умственном развитии343 “детей из пробирки” ученые пока не нашли. Небольшие отличия, которые наблюдаются между группами детей (вроде отличий в средних значениях кровяного давления или количестве жировой ткани), могут быть связаны с генетическими или иными особенностями их родителей. Люди прибегают к искусственному оплодотворению не потому, что это какая-то модная роскошь, а либо потому, что им не удается зачать ребенка обычным способом, либо потому, что они являются носителями опасных наследственных заболеваний.
Некоторые врачи считают, что искусственное оплодотворение может негативно сказаться на здоровье матери – увеличить риск рака молочной железы, яичников или слизистой оболочки матки. Прежде всего такое повышение риска может быть связано с использованием гормональных препаратов, стимулирующих созревание яйцеклеток. Некоторые исследования не подтверждают этих опасений344, другие указывают на небольшое увеличение риска (в 1,07-1,71 раза)345.
Однако стоит учитывать, что повышенный риск рака обнаружен при сравнении женщин, родивших при помощи искусственного оплодотворения, и женщин, родивших самостоятельно. Эти группы могут существенно отличаться по многим неучтенным факторам, например генетическим, то есть у нас нет хорошей контрольной группы. Кроме того, техники искусственного оплодотворения постоянно совершенствуются, и хотя вопрос о возможности неблагоприятных последствий искусственного оплодотворения для здоровья матери все еще считается открытым, альтернативой является куда более существенный риск рождения больного ребенка или невозможность завести детей. Практическая рекомендация здесь следующая: если у вас есть какие-то из упомянутых оснований прибегнуть к искусственному оплодотворению – не бойтесь этого. Если веских оснований нет – размножайтесь классическим путем.
Еще один подход к планированию беременности заключается в проведении неинвазивной (и поэтому абсолютно безопасной) генетической диагностики плода на самых ранних этапах беременности. Некоторые современные методы чтения ДНК очень чувствительны. С их помощью можно обнаружить мутации в ДНК плода346, присутствующей в небольшом количестве в плазме крови матери. В случае обнаружения опасных сочетаний наследственных мутаций у развивающегося организма родители могут решить, хотят ли они произвести на свет больного ребенка, а если дефектов нет – расслабиться и спать спокойно.
Успехи, достигнутые благодаря генетической диагностике, велики. Например, удалось практически полностью побороть опасное нейродегенеративное заболевание – болезнь Тея – Сакса, от которой страдали преимущественно евреи-ашкеназы347. Другой пример – удалось на порядок сократить встречаемость серповидноклеточной анемии на Сардинии348. Но на этом успехи современной генетики не заканчиваются.
Рожденным с наследственными заболеваниями людям может помочь генная терапия. Чаще всего генетическое заболевание связано с тем, что в клетках человека не работает какой-то важный ген. Причем, как правило, это критично даже не для всех клеток человека, а только для их определенного типа. Например, фактор свертывания крови IX человека, нарушение производства которого приводит к гемофилии, вырабатывается в печени, а потом выбрасывается в кровь. Значит, при наличии упомянутого дефекта достаточно исправить геном клеток печени или хотя бы части из них. Не обязательно вмешиваться в работу каждой клетки.
До появления генной терапии гемофилию пытались лечить симптоматически – с помощью фактора IX из генетически модифицированных клеток хомяка. Клинические испытания показали, что полученный “рекомбинантный” белок ничем не уступает обычному человеческому фактору IX, и он нашел широкое применение в медицине349. В клетках бактерий синтезировать правильный белок не получалось: фактор IX подвергается многочисленным модификациям внутри клеток человека и других млекопитающих при своем “созревании”, а у бактерий этих модификаций не происходит. К сожалению, из-за сложности технологии получения лекарства, инъекции концентрата фактора IX стоят довольно дорого. К тому же они дают лишь краткосрочный эффект (на несколько дней), плюс возможны побочные эффекты, связанные с резким увеличением количества фактора IX в крови после укола, и делать такие уколы приходится регулярно. Было бы очень удобно, если бы пациент мог решить проблему раз и навсегда – вылечить болезнь одной инъекцией.
При генной терапии гемофилии генетически измененные вирусы, лишенные способности вызывать инфекцию, доставляют работающую копию гена фактора свертывания крови IX в клетки печени человека. Вирус для доставки генов выбирают не случайно. Это должен быть такой вирус, который избирательно проникает в клетки определенного типа. Специфичность проникновения обусловлена тем, что вирус распознает особые белки, встречающиеся только на поверхности определенных типов клеток. Так, к примеру, ВИЧ направленно поражает клетки иммунной системы, а вирус гепатита – как раз устремляется в печень. У безобидных ГМ вирусов, используемых для генной терапии, возможности аналогичные. В итоге клетки печени человека начинают производить недостающий белок самостоятельно.
Для генной терапии гемофилии подошел аденовирус AAV8, проникающий специфически в клетки печени350. В 2014 году были обнародованы результаты клинических испытаний, в ходе которых генная терапия улучшила состояние десяти пациентов с тяжелой формой гемофилии351. После одной-единственной инъекции пациенты продолжали производить IX фактор свертывания крови самостоятельно на протяжении более трех лет. Количество производимого IX фактора зависело от количества вируса, назначенного пациентам. В группе, получившей максимальную дозу лекарства, оно достигало 5 % от нормы. Этого недостаточно, чтобы считать пациентов здоровыми, но достаточно для существенного снижения частоты кровотечений и уменьшения расходов на лекарства.
В сентябре 1971 года родился мальчик Дэвид Веттер с тяжелым синдромом врожденного иммунодефицита, связанного с мутацией в одном из генов, расположенных на Х-хромосоме. Обычно такие дети погибают из-за инфекций в течение первого года жизни. Дэвиду удалось прожить значительно дольше благодаря тому, что он постоянно находился в стерильном помещении. Пищу, которую он ел, игрушки, в которые он играл, – все стерилизовали, перед тем как предложить ребенку. Для того чтобы мальчик мог выходить на улицу, ему сделали специальный скафандр.
Несмотря на то что на уход за Дэвидом в сумме ушло более миллиона долларов, а его родителей консультировали ведущие специалисты, никто так и не придумал, как вылечить врожденное заболевание. Единственное, что пришло в голову врачам, – сделать пересадку костного мозга от сестры мальчика. Была надежда, что здоровые клетки костного мозга произведут иммунные клетки и восстановят функционирование иммунной системы ребенка. К сожалению, вместе с костным мозгом мальчику пересадили вирус Эпштейна – Барр. От этой распространенной и относительно безобидной для обычного человека инфекции мальчик погиб, так и не успев сформировать полноценную иммунную систему.
Сегодня заболевание Веттера успешно лечится с помощью генной терапии. Исследователи под руководством профессора Алена Фишера сначала провели испытания на мышах, а потом на людях, используя следующий подход: из костного мозга пациента берутся предшественники иммунных клеток, а затем с помощью вируса в эти клетки привносится исправная копия необходимого гена. После этого генетически модифицированные клетки возвращаются больному.
В 2000 году в журнале Science352 были опубликованы первые положительные результаты клинических испытаний на людях: генная терапия восстановила иммунную функцию нескольких пациентов. К сожалению, позже оказалось, что лечение давало серьезный побочный эффект. Использованный вирус (а это был ретровирус) может встраиваться в нежелательные участки генома и активировать работу генов, заставляющих клетки делиться, тем самым вызывая рак.
После обнаружения этой проблемы вирус отправили на доработку и устранили из него участок, который при встраивании в геном мог повысить активность работы соседствующих с местом вставки генов. В 2014 году в журнале The New England Journal of Medicine вышла статья о результатах применения нового вируса353. За пациентами, проходившими курс генной терапии, наблюдали от 16 до 43 месяцев: случаев рака зафиксировано не было. Это можно было бы объяснить простым везением, если бы не один важный факт. Было обнаружено, что раньше вставка вируса вблизи некоторых генов, участвующих в развитии рака, приводила к ускоренному делению клеток. Это и являлось предпосылкой для возникновения опухолей. У пациентов, которых лечили новым вирусом, такого эффекта не наблюдалось.
