10 июня 2016Наука
5263

Небольшой человек, выращенный в реторте

Биологи запустили 10-летний проект по синтезу искусственной человеческой ДНК — переработанной и дополненной

текст: Борислав Козловский
Detailed_pictureГомункул в колбе. Миниатюра из Свитка Рипли, конец XVI — начало XVII века© The British Library

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.


Понравился материал? Помоги сайту!

Сегодня на сайте
Разговор c оставшимсяВ разлуке
Разговор c оставшимся 

Мария Карпенко поговорила с человеком, который принципиально остается в России: о том, что это ему дает и каких жертв требует взамен

28 ноября 20245133
Столицы новой диаспоры: ТбилисиВ разлуке
Столицы новой диаспоры: Тбилиси 

Проект «В разлуке» начинает серию портретов больших городов, которые стали хабами для новой эмиграции. Первый разговор — о русском Тбилиси с историком и продюсером Дмитрием Споровым

22 ноября 20246680
Space is the place, space is the placeВ разлуке
Space is the place, space is the place 

Три дневника почти за три военных года. Все три автора несколько раз пересекали за это время границу РФ, погружаясь и снова выныривая в принципиально разных внутренних и внешних пространствах

14 октября 202413241
Разговор с невозвращенцем В разлуке
Разговор с невозвращенцем  

Мария Карпенко поговорила с экономическим журналистом Денисом Касянчуком, человеком, для которого возвращение в Россию из эмиграции больше не обсуждается

20 августа 202419703
Алексей Титков: «Не скатываться в партийный “критмыш”»В разлуке
Алексей Титков: «Не скатываться в партийный “критмыш”» 

Как возник конфликт между «уехавшими» и «оставшимися», на какой основе он стоит и как работают «бурлящие ритуалы» соцсетей. Разговор Дмитрия Безуглова с социологом, приглашенным исследователем Манчестерского университета Алексеем Титковым

6 июля 202423775
Антон Долин — Александр Родионов: разговор поверх границыВ разлуке
Антон Долин — Александр Родионов: разговор поверх границы 

Проект Кольты «В разлуке» проводит эксперимент и предлагает публично поговорить друг с другом «уехавшим» и «оставшимся». Первый диалог — кинокритика Антона Долина и сценариста, руководителя «Театра.doc» Александра Родионова

7 июня 202429071
Письмо человеку ИксВ разлуке
Письмо человеку Икс 

Иван Давыдов пишет письмо другу в эмиграции, с которым ждет встречи, хотя на нее не надеется. Начало нового проекта Кольты «В разлуке»

21 мая 202429720