На днях научное сообщество было шокировано выступлением на крупной международной конференции Human Genome Editing Conference, проходившей в Гонконге, китайского ученого Хе Цзянькуй (He Jiankui). Он объявил о рождении в Китае двух генетически модифицированных девочек-близнецов, которым не страшен СПИД.
Сама идея генетической модификации человека является одной из самых привлекательных и обсуждаемых в научной среде, и в то же время она представляет собой «тонкий лед» и «клубок противоречий» из этических соображений, медицинских показаний, научных требований и того неохотно признаваемого факта, что наука и медицина не могут долго стоять на одном месте. После своего выступления ученому пришлось покинуть конференцию под шквалом негативных отзывов со стороны экспертов в области биоэтики и ряда ведущих ученых. Хе Цзянькуй вернулся в Китай и заявил, что готов к сотрудничеству по всем вопросам, связанным с его работой.
Сегодня, во Всемирный день борьбы со СПИДом, оставив в стороне биоэтическую часть проблемы, MedAboutMe разбирался, действительно ли можно сделать человека неуязвимым перед «чумой XXI века».
Вирус иммунодефицита человека и СПИД
В начале 1980-х годов мир узнал о существовании синдрома приобретенного иммунодефицита человека (СПИД). У молодых мужчин были обнаружены болезни, которыми им не полагалось болеть: в одном случае речь шла о саркоме Капоши, свойственной более пожилым мужчинам, во втором — о пневмоцистной пневмонии, которая обычно развивается при интенсивной химиотерапии рака. И в том, и в другом случае речь шла о тяжелых иммунодефицитах, на фоне которых и развивались эти патологии.
Потом оказалось, что такие в буквальном смысле убийственные иммунодефициты чаще всего встречаются среди гомосексуалистов, наркоманов, больных гемофилией, а также жителей Гаити. В 1982 году врачи и ученые предложили для нового состояния название — синдром приобретенного иммунодефицита.
Уже через год стало понятно, что причиной нового заболевания являются не особенности полового поведения или наличие зависимостей у человека, а вирус, который впоследствии получил название вирус иммунодефицита человека (ВИЧ).
Позднее выяснилось, что вирус передается с кровью или через контакт со слизистой оболочкой. Его цель — Т-лимфоциты, клетки иммунной системы, отдающие команду об опасности В-лимфоцитам. Последние должны пометить патогенный микроорганизм специальными маркерами, чтобы его могли опознать и уничтожить клетки-фагоциты.
Следует добавить, что существует несколько разновидностей Т-лимфоцитов. Одни из них, Т-хелперы, имеют на своей поверхности CD4-рецепторы — именно эти Т-лимфоциты занимаются распознаванием антигенов (соединений, говорящих о потенциальной опасности объекта) и активизацией ответа иммунной системы. А есть Т-супрессоры, которые «оборудованы» CD8-рецепторами. Они играют противоположную роль — подавляют иммунный ответ, чтобы иммунная система не уничтожила все подряд.
ВИЧ проникает внутрь первого звена всей этой цепочки — Т-хелпера. Геном вируса — это РНК. При атаке вируса она попадает внутрь клетки, где при помощи фермента обратной транскриптазы инициирует процесс обратной транскрипции — то есть, на основании РНК синтезируется ДНК. Эта ДНК при помощи специальных белков вируса транспортируется в ядро, где встраивается в геном клетки, после чего начинается синтез вирусных частиц.
То есть, Т-хелперов и других носителей CD4-рецепторов становится меньше, на этом фоне возрастает доля Т-супрессоров с CD8-рецепторами. В результате иммунная система мало того, что становится слабее, так еще и дополнительно угнетается своими же Т-лимфоцитами. Как результат, развивается тяжелый иммунодефицит. При этом любая инфекция, которую здоровый организм даже не заметит, становится смертельно опасной.
Люди, не болеющие СПИДом
Во все времена существовали такие уникальные люди, которые не болели той или иной болезнью. Эта способность была заложена у них в генах. Например, есть люди, которые вообще не болеют малярией, потому что у них есть определенная мутация гена гемоглобина. Правда, выживают только те из них, кто имеет мутацию в одной из парных хромосом, а те, у кого такая замечательная антималярийная мутация имеется в обеих хромосомах, погибают от серповидноклеточной анемии. Такой печальный побочный эффект...
Еще в 1980-х годах, когда начались масштабные исследования вируса, ученые обследовали тысячи человек из групп повышенного риска заражения ВИЧ. Оказалось, что у 10-25% обнаружить вирус не удалось, а у 1% — он был, но СПИДа не было, и иммунная система была такой, как и должна быть у здорового человека. Тогда впервые зашла речь о людях, которым не страшен СПИД.
На следующем этапе исследований выяснилось, что шансы на появление таких людей среди уроженцев Африки и Восточной Азии практически равны нулю, а вот среди европейцев и жителей США, имевших европейские корни, а также среди жителей Западной Азии они весьма высоки.
Удалось доказать, что все дело в мутации белка CCR5. Этот белок является корецептором ВИЧ — это значит, что он необходим для связывания вируса и рецептора CD4 на поверхности Т-хелперов. В норме CCR5 сам является рецептором к белкам хемокинам, ну а при проникновении ВИЧ в организм оказывает своему же телу вот такую «медвежью» услугу, становясь отмычкой для ВИЧ. Мутантный CCR5 не вступает во взаимодействие с вирусом, что приводит к невозможности его попадания внутрь Т-лимфоцитов.
Позже оказалось, что среди народностей, которые менее других уязвимы перед СПИДом — уроженцы Финляндии, Эстонии, Венгрии и Мордовии. У них нужная мутация в одной из парных хромосом встречается у 15-17% населения. Они все еще заражаются ВИЧ, но СПИД у них проявляется не так выражено и лучше поддается лечению. А для полноценной защиты от ВИЧ мутация должна присутствовать в обеих парных хромосомах. И таких людей в мире не более 1%. По оценкам экспертов, в Москве 0,6% населения не подвержено заражению ВИЧ.
Но, как в случае с малярией, есть еще один нюанс: люди, у которых нет нормальных генов CCR5, подвержены повышенному риску заражения другими инфекциями, например, вирусом лихорадки Западного Нила, а еще они чаще умирают от гриппа.
Дети, рожденные свободными от СПИДа: миф или реальность?
Хе Цзянькуй рассказал, что выбрал редактирование генов человека на предмет введения в геном защиты от ВИЧ, так как у выходцев из стран Восточной Азии мутация гена CCR5 не встречается. Именно этот ген Хе Цзянькуй и его сотрудники и пытались отключить путем редактирования генома.
Всего в проекте участвовали 7 пар, проходивших лечение от бесплодия и зачатие при помощи ЭКО. Все мужчины в этих парах были инфицированы ВИЧ, а будущие матери — нет. Все отцы проходили антиретровирусную терапию и находились на стадии, когда вирус был подавлен. Целью редактирования генов было дать возможность этим семьям жить без опаски заразить своих детей. В будущем, по словам исследователей, это дало бы возможность парам, инфицированным ВИЧ, рожать ребёнка, который был бы гарантировано защищен от вируса.
Редактирование генома проводилось, когда эмбрионам было 3-5 дней. Пары могли выбрать, будут они вынашивать отредактированные эмбрионы или нет. В целом, генетической модификации подверглись 16 из 22 полученных эмбрионов. Только 11 эмбрионов были имплантированы 6 женщинам в надежде на двойную беременность. Результатом эксперимента стало появление на свет двух девочек-близнецов и еще одна беременность, по словам ученых, «в процессе».
Как показывают тесты, у одной из девочек мутация гена CCR5 имеется на обоих парных хромосомах, а у другой — только на одной. Как было сказано выше, это значит, что она все еще может заразиться ВИЧ, но болезнь будет менее выражена и хорошо поддаваться терапии.
По мнению противников подобного подхода, последствия вмешательства в геном еще до конца неясны. По поводу девочки, не получившей полноценную защиту, было высказано, мнение, что «ее клетки представляют собой лоскутное одеяло с изменениями разной степени. Она ничего не получила в плане защиты от ВИЧ, но тем не менее была подвергнута различным, неизвестным ранее рискам. Но существует множество способов предотвратить заражение ВИЧ и разработана антиретровирусная терапия, позволяющая людям с ВИЧ жить до 80-90 лет». По словам генетика Джорджа Черча (George Church) из Гарвардского университета, китайских ученых интересовала не защита ребёнка от СПИД, а тестирование методики редактирования человеческого генома.
На данный момент речь идет о приостановке исследований китайских ученых в области редактирования генома человека.
- Современная наука уже давно вплотную подошла к решению вопроса о редактировании генома. Но ей еще очень далеко до прогнозирования, как коррекция одних генов скажется на работе других. Проблема в том, что очень немногие гены и их продукты задействованы только в одном каком-то процессе. Чаще всего работа каждого конкретного гена — это лишь часть сложных многокомпонентных взаимодействий. Как долго проживут генетически модифицированные китайскими учеными девочки, чем они будут болеть — пока точно неизвестно. Остается надеяться на лучшее и следить за новой информацией об этом проекте. Пока явно рано говорить о возможности генетической модификации людей.
- Кроме того, важно учитывать еще один момент. В данном случае речь идет о мутации, которая при определенных условиях (мутация на обеих парных хромосомах) защищает от заражения ВИЧ. Так было до недавнего времени. Но вирус постоянно меняется. И, по данным ученых, мутантный белок CCR5 уже не спасает от самых агрессивных его штаммов.
