Генная терапия уменьшит число умственно отсталых

Американские медики испытали на обезьянах метод, позволяющий предотвратить развитие некоторых врожденных заболеваний. Для этого ученым пришлось заменить в яйцеклетке животных часть генетического материала.

Проверенная на двух обезьянах группой медиков и биологов из Университета Орегона (США) методика универсальна. По оценкам ученых, ее можно использовать для предотвращения почти 150 различных болезней, а начало первых клинических испытаниях на людях связано лишь с решением организационных вопросов.

Причина и следствие

При разработке своей технологии ученые руководствовались давно известным фактом, что многие врожденные болезни обусловлены мутациями. Гены, которые хранят информацию о том, как клетки должны синтезировать молекулы РНК и белка, иногда оказываются поврежденными. Тогда нарушается и синтез необходимых клеткам веществ, что приводит к самым разнообразным последствиям.

Например, слепота развивается у человека, если клетки сетчатки глаза не вырабатывают светочувствительного белка из-за повреждения кодирующего этот белок гена. Ошибка в другом гене, причем всего одна и при этом необязательно врожденная, приводит к развитию рака яичников – примеров подобных связей генов с болезнями медики находят с каждым годом все больше.

Так если известна причина болезни, то почему бы не заменить ген, вместо того чтобы искать лекарство, которое будет бороться со следствием генетического дефекта? И как и когда это сделать?

Как починить ген?

Идея генной терапии проста: в клетки тем или иным образом встраивается фрагмент ДНК с правильным геном вместо мутировавшего. Он сливается с собственной ДНК и потом начинает уже нормальную работу. Тем не менее реализовать эту идею на практике весьма сложно.

Проблема, с которой сталкиваются разрабатывающие методы генной терапии исследователи, – это большое количество клеток. Человеческое тело состоит из сотен миллиардов клеток, каждая из которых несет копию ДНК. Если болезнь поражает только какой-то один орган и определенный тип клеток, с этим еще можно справиться. Но как быть, если речь идет, к примеру, об умственной отсталости? Мозг – это десятки миллиардов клеток, и даже специально созданный вирус не сможет каждой из них передать генетическую «заплатку».

Впрочем, из этой ситуации существует выход. Если болезнь передается по наследству, то почему бы не модифицировать ДНК еще в яйцеклетке сразу после оплодотворения? Получить яйцеклетку, провести ее оплодотворение в пробирке и тут же пересадить туда фрагмент ДНК с правильным геном, разумеется, сложно, но можно. При этом высокая стоимость подобных процедур отходит на задний план – и встает вопрос об этических границах.

Генно-этическая инженерия

Ведь если можно исправить, например, дефект гена, приводящий к пороку сердца, то чисто теоретически легко представить и замену генов, отвечающих за цвет глаз или какой-либо иной признак. Рано или поздно генетика, возможно, будет способна «собирать» ребенка «на заказ» с генами, которые выбрали его родители. И если уже сейчас отмечены эпизоды, когда спортсменкам без их ведома дают стероидные гормоны и, таким образом, доводят до фактической смены пола, то где гарантия, что ради сомнительных достижений недальновидные родители не пойдут и на модификацию ДНК своего чада?

По этой причине, а также из-за активных возражений представителей некоторых религиозных конфессий модификация генома человеческого эмбриона запрещена. Если бы ученые из Орегонского университета предлагали именно починку ДНК, то их эксперименты в ближайшие годы так и остались бы опытами на животных. Поэтому был использован другой путь.

Не всякая ДНК одинакова

Для того чтобы избежать запрещенных манипуляций с ДНК яйцеклетки, ученые занялись манипуляциями с …ДНК яйцеклетки. Дело в том, что подавляющее большинство клеток содержит не только ядро с основным набором ДНК, но и небольшие образования, снабжающие клетку энергией, – митохондрии, у которых своя собственная ДНК, никак с основной, в клеточном ядре, не связанная.

Биологи считают, что митохондрии вообще в свое время были самостоятельно живущими организмами, которые просто вступили с клетками других живых существ в симбиоз. Клетка получает энергию, митохондрия – необходимые ей вещества. Такое взаимовыгодное сотрудничество длится уже миллиарды лет.

Но если вдруг митохондриальная ДНК оказывается дефектной, то энергии она вырабатывает уже меньше и клеткам ее тоже недостает. Мышечная дистрофия, умственная отсталость и другие заболевания часто связаны именно с мутацией в митохондриальной ДНК.

Пересадка

Ученые доказали (пока только на обезьянах), что потенциальное избавление от врожденных заболеваний возможно еще до оплодотворения. Из яйцеклетки женщины, которая несет мутантные митохондрии, извлекается ядро (его содержимое неприкосновенно по закону), оно пересаживается в донорскую яйцеклетку – без ядра, но с работоспособными митохондриями. Потом следуют оплодотворение в пробирке, деление клеток (они, кстати, уже считаются эмбрионом) и пересадка в матку. Далее все идет так, как у всех будущих мам, пока через девять месяцев не рождается здоровый малыш.