Мы живем в самое захватывающее время в генетике с момента открытия ДНК в 1953 году. В основном это связано с научными прорывами, включая способность изменять ДНК с помощью процесса, называемого редактированием генов.

Потенциал этой технологии поражает – от лечения генетических заболеваний, модификации пищевых культур до защиты от пестицидов или изменений в нашем климате, или даже для того, чтобы “вернуть дронта к жизни”, как утверждает одна компания, на что она надеется.

В будущем мы будем больше слышать о редактировании генов. Итак, если вы хотите убедиться, что понимаете новые обновления, вам сначала нужно разобраться в том, что такое редактирование генов на самом деле.

ДНК: структура, виды, функции

Наша ДНК состоит из четырех ключевых молекул, называемых основаниями (A, T, C и G). Последовательности этих четырех оснований сгруппированы в гены. Эти гены действуют как “код” для ключевых веществ, которые должен вырабатывать организм, таких как белки. Белки — это важные молекулы, жизненно важные для поддержания здоровья и работоспособности человека.

Гены могут быть короткими, обычно состоящими менее чем из ста оснований. Хорошим примером являются рибосомные гены, которые кодируют различные рибосомы, молекулы, которые помогают создавать новые белки.

Длинные гены состоят из миллионов оснований. Например, ген DMD кодирует белок под названием дистрофин, который поддерживает структуру и силу мышечных клеток. DMD насчитывает более 2, 2 миллиона баз.

Как работает изменение генов?

Редактирование или изменение генов — это технология, которая может изменять последовательности ДНК в одной или нескольких точках цепочки. Ученые могут удалить или изменить одно основание или полностью вставить новый ген. Изменение генов может буквально переписать ДНК.

Существуют разные способы редактирования генов, но самый популярный метод использует технологию под названием CRISPR-Cas9, впервые описанную в новаторской статье, опубликованной в 2012 году. Cas9 — это фермент, который действует как ножницы, которые могут разрезать ДНК.

Ему помогает цепочка РНК (молекула, похожая на ДНК, в данном случае созданная ученым), которая направляет фермент Cas9 к той части ДНК, которую ученый хочет изменить, и связывает ее с геном-мишенью.

В зависимости от того, чего хочет достичь ученый, они могут просто удалить сегмент ДНК, внести одно базовое изменение (например, заменить A на G) или вставить более крупную последовательность (например, новый ген). Как только ученый закончит, естественные процессы восстановления ДНК вступят во владение и склеят срезы вместе.

Что может сделать редактирование генов?

Преимущества редактирования генов для человечества могут быть значительными. Например, изменение одной основы в ДНК людей может стать будущим методом лечения серповидно-клеточной анемии, генетического заболевания крови. У людей с этим заболеванием мутировала только одна основа (от А до Т). Это облегчает редактирование гена по сравнению с более сложными генетическими заболеваниями, такими как болезни сердца или шизофрения.

Ученые также разрабатывают новые методы для вставки более крупных сегментов оснований в ДНК сельскохозяйственных культур в надежде, что они смогут создать устойчивые к засухе культуры и помочь нам адаптироваться к изменению климата.

Почему изменение генов вызывает споры?

Редактирование генов — спорная тема. Если правительства не будут работать вместе с учеными над регулированием его использования, это может стать еще одной технологией, которая принесет пользу только самым богатым людям.

И это сопряжено с риском.

Первый случай незаконной имплантации генетически отредактированного эмбриона был зарегистрирован в 2019 году в Китае и привел к тюремному заключению трех ученых. Ученые пытались защитить зародышей-близнецов от ВИЧ, передаваемого их отцом.

Но когда другие ученые прочитали отрывки из неопубликованной статьи, написанной ведущим исследователем ДНК, о близнецах, они испугались, что вместо введения иммунитета исследователи, вероятно, создали мутации, последствия которых до сих пор неизвестны.

Риски в редактировании генов

Риски развития детей-дизайнеров настолько высоки, что маловероятно, что это станет законным в ближайшее время. Крошечная ошибка может разрушить здоровье ребенка или привести к другим заболеваниям на протяжении всей его жизни, таким как повышенный риск развития рака.

Законы и правила, касающиеся этой технологии, строги. Большинство стран запрещают имплантацию человеческого эмбриона, который был генетически изменен каким-либо образом. Однако, как показывает пример 2019 года, законы можно нарушать.

Изменение генов имеет свои преимущества. Оно обладает потенциалом для лечения генетических заболеваний и создания устойчивых к засухе культур. Но ученым необходимо тесно сотрудничать с законодателями и политиками, чтобы гарантировать, что технология может быть использована на благо человечества при минимизации рисков.

Тот факт, что частная компания недавно объявила о планах попытаться вернуть дронта, показывает, насколько важно, чтобы международные законы о редактировании генов соответствовали амбициям корпораций.