Небольшой человек, выращенный в реторте

Сначала были просто слухи о закрытой для журналистов встрече ученых в Гарварде, куда съехались 150 лучших генетиков мира. Всех их, пересказывала эти слухи New York Times, попросили не общаться со СМИ и ничего не писать в Твиттер. Потом, в первых числах июня, участники встречи во главе с профессором Джорджем Черчем из Гарвардской медицинской школы опубликовали в журнале Science нечто вроде манифеста: они собираются синтезировать с нуля человеческий геном.

Проект будет называться HGP-write: H значит «human» («человеческий»), G — «геном», P — «проект», а «-write» правильно переводить как «запись» в том смысле, который несет это слово на кнопке диктофона.

Просто HGP, без «-write», — это Human Genome Project ценой в 3 миллиарда долларов, полная расшифровка генома человека, которую задумали в 1980-е, запустили в 1990 году и официально завершили в 2004-м. Можно сказать, что целью было не столько расшифровать, сколько научиться бегло читать ДНК. В 1984 году, то есть буквально накануне старта проекта, всем миром прочли вирусный геном (это был вирус Эпштейна—Барр, который вызывает у людей один из видов герпеса) длиной в 172 тысячи букв генетического кода. В ДНК человека таких букв три миллиарда (то есть в 20 тысяч раз больше), и с прошлой осени конкретно ваши три миллиарда букв предлагают прочесть за тысячу долларов в течение нескольких дней. Словом, в деле чтения случился видимый невооруженным глазом прогресс.

А теперь генетики намерены переквалифицироваться из читателей в писатели. И написать свою, переработанную и дополненную, версию человеческой ДНК.

Как быстро? Через 10 лет. За чей счет? Еще неизвестно. Ученые не стали писать воззвание к президенту, как Эйнштейн Рузвельту в 1939-м по поводу атомного проекта, а также обращаться за деньгами в Минздрав (его роль в США выполняют Национальные институты здоровья) или Министерство обороны (где есть целый департамент продвинутых проектов, DARPA, который поддерживает и более радикальные идеи биологов). Профессор Черч и его команда создают свое НКО с нескромным названием «Центр наивысших достижений в инженерной биологии» и собираются в этом году попросить у инвесторов первые 100 миллионов долларов.

В марте этого года Крейг Вентер предъявил «минимальную бактерию» — организм с синтетическим геномом, у которого в ДНК нет ничего лишнего.

В манифесте синтез ДНК с нуля называют «логическим продолжением» идеи редактирования генома. В 2012 году генетики изобрели — точнее, подсмотрели у бактерий и смогли приспособить к своим нуждам — метод CRISPR-Cas9, который позволяет с высокой точностью разрезать нить ДНК где угодно и что угодно туда вставить. Но CRISPR — это все равно нечто вроде коллажа: мы просто берем и перетасовываем обрезки газетных заголовков и части открыток. Техника коллажа оставляет нам меньше свободы, чем техника рисунка, и «запись ДНК» ближе в этом смысле к рисованию — штрих за штрихом.

Как и в случае с чтением, писать ДНК — то есть собирать цепочки из отдельных генетических «букв» — ученые кое-как уже умеют. Черч — один из основателей компании Gen9, которая конструирует гены на заказ (типичная упаковка для такой покупки — аденоассоциированный вирус, родственник того, который вызывает грипп: «заказную» ДНК встраивают в его собственную, чтобы вирус мог доставить синтетическую ДНК в клетку-мишень). На сайте можно найти список предложений: самое дешевое, что можно заказать, — фрагмент ДНК из 300—600 букв, самое дорогое — от 4 до 10 тысяч букв, и это, похоже, верхний потолок для «режима записи», поставленного на поток. Важно, что метод позволяет записать в ДНК какой угодно текст — хоть аккорды любимой песни, закодированные буквами A, C, T и G.

Можно ли так создать геном целого организма? Можно. Первые клетки с синтетическим геномом (их можно с оговорками считать первыми живыми существами, созданными из магазинных реактивов) появились на свет в 2010 году благодаря биологу и предпринимателю Крейгу Вентеру. В марте этого года он предъявил «минимальную бактерию» JCVI-syn3.0 — клетку с ДНК из 531 тысячи букв, которая содержит 473 гена. «Минимальная» она в том смысле, что команда Вентера попыталась выкинуть все «необязательное» и оставить только то, что необходимо для поддержания жизни. Кроме собственно генов ДНК содержит массу регуляторных участков, которые сами ничего не кодируют, но на работу гена способны влиять, а еще генетического мусора — это, например, перетасованные обрезки древних генов, которые под грузом накопившихся мутаций давно стали нефункциональными. Если ген от негена отличить еще кое-как можно, то важный некодирующий участок от мусора уже сложнее. Кроме того, часть генов, то есть кодирующих участков, тоже можно выбросить без летальных последствий — а таких генов у типичного микроорганизма довольно много: будь это не бактерия, а павлин, он бы при этом подходе остался не только без хвоста, но и без ног с крыльями. Пусть и живой.

Самый популярный метод редактирования генома CRISPR — нечто вроде коллажа: мы создаем новые смыслы из обрезков готовых газет и открыток. А «запись ДНК с нуля» ближе к рисованию штрих за штрихом.

Надо ли бояться, что из человеческой ДНК тоже — по примеру «минимальной бактерии» — станут выкидывать все лишнее, чтобы вырастить в пробирке поколение улучшенных детей? Очень вряд ли: технологии правки человеческого генома вроде CRISPR уже четвертый год как существуют, но этические соображения пока надежно тормозят применение их для какой бы то ни было евгеники.

Биологи-синтетики в разных интервью, не сговариваясь, объясняют свои мотивы цитатой из нобелевского лауреата по физике Ричарда Фейнмана «Чего я не могу создать, того не понимаю». Попытка сконструировать из запчастей полную человеческую ДНК — хотя бы точную копию уже существующей, без каких бы то ни было поправок — очень сильно прояснит понимание того, как она устроена.

Планы авторов проекта связаны не с выращиванием детей, а с разведением «в стекле» некоторых специальных культур человеческих клеток, которые могли бы сильно помочь медикам. На таких культурах, к примеру, отрабатывают действие лекарств до того, как их предложат добровольцам из числа неизлечимо больных.

В манифесте приводят примеры таких манипуляций: удалили отовсюду ген тРНК (точнее, проигнорировали его при сборке синтетической ДНК, это намного легче тотальной зачистки уже существующего генома) — получили клетку, невосприимчивую к любым вирусам вообще. Отредактировали перед сборкой все вхождения гена p53 — превратили клетку в неуязвимую для рака.

Самый полезный на практике из ожидаемых продуктов этой технологии — стволовые клетки, которые лет десять назад продвигали прямо как волшебную палочку, способную чуть ли не возвращать людям утраченные руки и ноги. Эти клетки еще не определились, кем быть, и они — идеальный материал для подлатывания организма, у которого начинает отказывать какая-нибудь ткань. Синтетический геном мог бы сделать их применение в разы более адресным и безопасным.