Kopēt un ielīmēt – viens solis ceļā uz cilvēka dizainu

30. gados Aldouss Hakslijs savā slavenajā romānā Drosmīgā jaunā pasaule aprakstīja tā saukto nākamo darbinieku ģenētisko atlasi – konkrētiem cilvēkiem, pamatojoties uz ģenētisko atslēgu, tiks uzdots veikt noteiktas sociālās funkcijas.

Hakslijs rakstīja par bērnu ar vēlamajām izskata un rakstura iezīmēm "degummēšanu", ņemot vērā gan pašas dzimšanas dienas, gan sekojošo pieradināšanu pie dzīves idealizētā sabiedrībā.

"Cilvēku uzlabošana, visticamāk, būs XNUMX. gadsimta lielākā nozare," viņš prognozē. Juvals Hararijs, nesen izdotās grāmatas Homo Deus autore. Kā atzīmē Izraēlas vēsturnieks, mūsu orgāni joprojām darbojas vienādi ik pēc 200 XNUMX. pirms daudziem gadiem. Tomēr viņš piebilst, ka solīds cilvēks var maksāt diezgan dārgi, kas sociālo nevienlīdzību ienesīs pavisam jaunā dimensijā. "Pirmo reizi vēsturē ekonomiskā nevienlīdzība var nozīmēt arī bioloģisko nevienlīdzību," raksta Harari.

Sens zinātniskās fantastikas rakstnieku sapnis ir izstrādāt metodi ātrai un tiešai zināšanu un prasmju "ielādēšanai" smadzenēs. Izrādās, ka DARPA ir uzsācis pētniecības projektu, kura mērķis ir tieši to darīt. Programma sauca Mērķtiecīga neiroplastiskuma apmācība (TNT) mērķis ir paātrināt jaunu zināšanu iegūšanas procesu ar prātu, izmantojot manipulācijas, kas izmanto sinaptiskās plastiskuma priekšrocības. Pētnieki uzskata, ka, neirostimulējot sinapses, tās var pārslēgt uz regulārāku un sakārtotāku mehānismu, lai izveidotu savienojumus, kas ir zinātnes būtība.

Mērķtiecīgas neiroplastiskās apmācības modeļa attēlojums

CRISPR, piemēram, MS Word

Lai gan šobrīd mums tas šķiet neuzticami, joprojām ir ziņas no zinātnes pasaules, ka nāves gals ir tuvu. Pat audzēji. Imūnterapija, aprīkojot pacienta imūnsistēmas šūnas ar molekulām, kas "sakrīt" ar vēzi, ir bijusi ļoti veiksmīga. Pētījuma laikā 94% (!) pacientu ar akūtu limfoblastisku leikēmiju simptomi izzuda. Pacientiem ar asins audzēju slimībām šis procents ir 80%.

Un tas ir tikai ievads, jo šis ir īsts pēdējo mēnešu hīts. CRISPR gēnu rediģēšanas metode. Tas vien padara gēnu rediģēšanas procesu par kaut ko tādu, ko daži salīdzina ar teksta rediģēšanu programmā MS Word — efektīvu un salīdzinoši vienkāršu darbību.

CRISPR apzīmē angļu valodas terminu ("uzkrāti regulāri pārtraukti palindromiski īsi atkārtojumi"). Metode sastāv no DNS koda rediģēšanas (izgriežot salauztus fragmentus, aizstājot tos ar jauniem vai pievienojot DNS koda fragmentus, kā tas ir tekstapstrādes programmās), lai atjaunotu vēža skartās šūnas un pat pilnībā iznīcinātu vēzi, likvidētu. to no šūnām. Tiek uzskatīts, ka CRISPR atdarina dabu, jo īpaši metodi, ko izmanto baktērijas, lai aizsargātu sevi pret vīrusu uzbrukumiem. Tomēr atšķirībā no ĢMO, mainot gēnus, netiek iegūti citu sugu gēni.

CRISPR metodes vēsture sākas 1987. gadā. Pēc tam japāņu pētnieku grupa atklāja vairākus ne pārāk tipiskus fragmentus baktēriju genomā. Tie bija piecu identisku secību veidā, kas atdalīti ar pilnīgi atšķirīgām sadaļām. Zinātnieki to nesaprata. Lieta saņēma lielāku uzmanību tikai tad, kad līdzīgas DNS sekvences tika atrastas citās baktēriju sugās. Tātad kamerās viņiem bija jākalpo kaut kam svarīgam. 2002. gadā Rūds Jansens no Utrehtas universitātes Nīderlandē nolēma šīs sekvences saukt par CRISPR. Jansena komanda arī atklāja, ka slepenajām sekvencēm vienmēr bija pievienots gēns, kas kodē fermentu, ko sauc Cas9kas var pārgriezt DNS virkni.

Pēc dažiem gadiem zinātnieki noskaidroja, kāda ir šo secību funkcija. Kad vīruss uzbrūk baktērijai, Cas9 enzīms satver tās DNS, sagriež to un saspiež to starp identiskām CRISPR sekvencēm baktēriju genomā. Šī veidne noderēs, ja baktērijām atkal uzbrūk tāda paša veida vīruss. Tad baktērijas to nekavējoties atpazīs un iznīcinās. Pēc gadiem ilgiem pētījumiem zinātnieki ir secinājuši, ka CRISPR kombinācijā ar Cas9 enzīmu var izmantot, lai laboratorijā manipulētu ar DNS. Pētniecības grupas Dženifera Dudna no Bērklijas universitātes ASV un Emanuela Šarpentjē no Ūmeo universitātes Zviedrijā 2012. gadā paziņoja, ka baktēriju sistēma, ja tā tiek modificēta, ļauj rediģēt jebkuru DNS fragmentu: jūs varat izgriezt no tā gēnus, ievietot jaunus gēnus, ieslēgt vai izslēgt tos.

Pati metode, ko sauc CRISPR-case.9, tas darbojas, atpazīstot svešu DNS caur mRNS, kas ir atbildīga par ģenētiskās informācijas pārnēsāšanu. Pēc tam visa CRISPR secība tiek sadalīta īsākos fragmentos (crRNS), kas satur vīrusa DNS fragmentu un CRISPR secību. Pamatojoties uz šo CRISPR secībā ietverto informāciju, tiek izveidota tracrRNS, kas tiek pievienota kopā ar gRNS veidotajai crRNS, kas ir specifisks vīrusa ieraksts, tā parakstu šūna atceras un izmanto cīņā pret vīrusu.

Infekcijas gadījumā gRNS, kas ir uzbrūkošā vīrusa modelis, saistās ar enzīmu Cas9 un sagriež uzbrucēju gabalos, padarot tos pilnīgi nekaitīgus. Pēc tam izgrieztie gabali tiek pievienoti CRISPR secībai, īpašai draudu datu bāzei. Tehnikas turpmākās attīstības gaitā atklājās, ka cilvēks var izveidot gRNS, kas ļauj iejaukties gēnos, tos aizstāt vai izgriezt bīstamus fragmentus.

Pagājušajā gadā onkologi Sičuaņas Universitātē Čendu sāka testēt gēnu rediģēšanas paņēmienu, izmantojot CRISPR-Cas9 metodi. Šī bija pirmā reize, kad šī revolucionārā metode tika pārbaudīta uz cilvēku ar vēzi. Pacients, kurš cieš no agresīva plaušu vēža, saņēma šūnas, kas satur modificētus gēnus, lai palīdzētu viņam cīnīties ar šo slimību. Viņi paņēma no viņa šūnas, izgrieza tās gēnam, kas vājinātu viņa paša šūnu darbību pret vēzi, un ievietoja tās atpakaļ pacientam. Šādām modificētām šūnām vajadzētu labāk tikt galā ar vēzi.

Papildus tam, ka šis paņēmiens ir lēts un vienkāršs, tam ir vēl viena liela priekšrocība: modificētās šūnas var rūpīgi pārbaudīt pirms atkārtotas ieviešanas. tie tiek modificēti ārpus pacienta. Viņi paņem no viņa asinis, veic atbilstošas ​​manipulācijas, atlasa atbilstošās šūnas un tikai tad injicē. Drošība ir daudz augstāka nekā tad, ja mēs barojam šādas šūnas tieši un gaidām, kas notiks.

i., ģenētiski ieprogrammēts bērns

No kā mēs varam mainīties Gēnu inženierija? Izrādās daudz. Ir ziņojumi par šo metodi, lai mainītu augu, bišu, cūku, suņu un pat cilvēka embriju DNS. Mums ir informācija par kultūraugiem, kas var aizsargāties pret uzbrūkošajām sēnēm, par dārzeņiem ar ilgstošu svaigumu vai par lauksaimniecības dzīvniekiem, kas ir imūni pret bīstamiem vīrusiem. CRISPR ir arī ļāvis veikt darbu, lai pārveidotu odus, kas izplata malāriju. Ar CRISPR palīdzību šo kukaiņu DNS bija iespējams ievadīt mikrobu rezistences gēnu. Un tā, ka to manto visi viņu pēcnācēji – bez izņēmuma.

Tomēr DNS kodu maiņas vieglums rada daudzas ētiskas dilemmas. Lai gan nav šaubu, ka šo metodi var izmantot vēža slimnieku ārstēšanai, tā ir nedaudz atšķirīga, ja apsveram iespēju to izmantot aptaukošanās vai pat blondu matu problēmu ārstēšanai. Kur likt robežu iejaukšanās cilvēka gēnos? Pacienta gēna maiņa var būt pieņemama, taču gēnu maiņa embrijos arī automātiski tiks nodota nākamajai paaudzei, ko var izmantot gan labā, gan arī kaitēt cilvēcei.

2014. gadā kāds amerikāņu pētnieks paziņoja, ka ir modificējis vīrusus, lai pelēm ievadītu CRISPR elementus. Tur izveidotā DNS tika aktivizēta, izraisot mutāciju, kas izraisīja cilvēka ekvivalentu plaušu vēzim... Līdzīgā veidā teorētiski būtu iespējams izveidot bioloģisko DNS, kas izraisa vēzi cilvēkiem. 2015. gadā Ķīnas pētnieki ziņoja, ka viņi ir izmantojuši CRISPR, lai modificētu gēnus cilvēka embrijos, kuru mutācijas izraisa iedzimtu slimību, ko sauc par talasēmiju. Ārstēšana ir bijusi pretrunīga. Divi nozīmīgākie zinātniskie žurnāli pasaulē Nature un Science ir atteikušies publicēt ķīniešu darbus. Beidzot tas parādījās žurnālā Protein & Cell. Starp citu, ir informācija, ka pie cilvēka embriju ģenētiskās modifikācijas strādā arī vismaz četras citas pētniecības grupas Ķīnā. Pirmie šo pētījumu rezultāti jau ir zināmi – zinātnieki embrija DNS ievietojuši gēnu, kas dod imunitāti pret HIV infekciju.

Daudzi eksperti uzskata, ka bērna piedzimšana ar mākslīgi modificētiem gēniem ir tikai laika jautājums.