Технология генного редактирования вошла в фазу экспоненциального роста

В историю человечества 2018-й войдет как год, в котором родились первые генетически отредактированные дети.

Остановить развитие технологии генного редактирования (CRISPR или какой-либо иной) и применение ее в отношении человека невозможно. Вопрос лишь в оформлении этого процесса и в том, кто окажется лидером новой технологической гонки.

Российский академик, биохимик Владимир Скулачев уверен, что проблема старости и кратного увеличения продолжительности жизни будет решена в течение двух десятков лет.

Внимание!!! Многа букав.

У девочек-близнецов при помощи технологии CRISPR/Cas9 ученые Южного научно-технологического университета (Шеньчжэнь, КНР) удалили ген CCR5, что сделало их невосприимчивыми к ВИЧ-инфекции.

Реакция в мире, включая научное сообщество, оказалась бурной и преимущественно негативной. Правительство КНР даже временно запретило любые исследования, связанные с редактированием генома человека. Однако остановить развитие технологии генного редактирования (CRISPR или какой-либо иной) и применение ее в отношении человека невозможно. Вопрос лишь в оформлении этого процесса и в том, кто окажется лидером новой технологической гонки.

Откуда такая уверенность?

Технология CRISPR, новый и чрезвычайно простой метод редактирования генов, позволяющий ученым вырезать нежелательные фрагменты ДНК с хирургической точностью, появилась в 2013 году (речь идет о редактировании эукариотов, то есть живых организмов, чьи клетки имеют ядро). Уже в 2015 году был впервые отредактировал геном эмбриона человека. С тех пор опыты по генному редактированию человеческих эмбрионов проводились в США, КНР, Великобритании и России.

В 2017 году в Калифорнии была проведена первая операция по редактированию генома взрослого человека.

Летом 2018 года Британский совет по биоэтике признал генетическую модификацию младенцев приемлемой, сделав оговорку, что она «может быть этически приемлемой, только если будет проводиться в соответствии с принципами социальной справедливости и солидарности». А на парламентских слушаниях в Великобритании представители научного сообщества заявили, что в случае либерализации законодательства по редактированию человеческого генома в течение двадцати лет подобные услуги могут стать не то что значительной, но даже первой статьей дохода государства.

И вот осенью 2018 года в КНР родились первые генетически отредактированные, «улучшенные» дети…

Скорость, с которой человечество приступило к генетическим экспериментам над самим собой, лишь только появилась первая возможность, поразительна. В принципе, она однозначно указывает, что человек не остановится и начнет изменять себя.

Мы стоим на пороге перехода человечества в режим автоэволюции — этот термин ввел знаменитый польский писатель-фантаст Станислав Лем в своей книге «Сумма технологии», цитата из которой вынесена в эпиграф к этой статье. Автоэволюция — это эволюция, которая протекает не по исходным природным законам, а направляется сознательно самим объектом эволюции, то есть человечеством.

Технологии генного редактирования уже не остановить. Собственно, это доказывает сам пример с китайским экспериментом. Он был проведен далеко не в ведущей китайской лаборатории и, судя по реакции правительства КНР, стал неожиданностью даже для властей. Дело в том, что технология CRISPR достаточно проста и доступна. Себестоимость материалов для редактирования генома составляет сотни долларов, а сама операция занимает несколько часов. Прибор для чтения генома (секвенатор) стоит несколько десятков тысяч долларов (самый дорогой — меньше миллиона).

Для России развитие этой технологии — серьезнейший вызов. Наша страна в этой области находится на далекой периферии. Вот какую цель в программе развития генетических технологий на период 2019–2027 годов в начале ноября поставило Минобрнауки: «К концу выполнения программы доля России в мировом объеме генетических технологий должна составить не менее 1%». На эти цели планируется выделить 220,5 млрд рублей, что, по мысли авторов программы, позволит «снизить критическую зависимость российской науки от иностранных баз генетических и биологических данных, иностранного специализированного программного обеспечения и приборов».

Это программа полного технологического поражения.

Внимание Минобрнауки к задаче развития генной инженерии было привлечено в 2014 году, когда 77 российских ученых написали открытое письмо правительству, в котором заявили об опасности утраты критических технологий. Однако реакция оказалась совершенно недостаточной. Сегодня, спустя четыре года, в предложенной программе развития отрасли чиновники ставят задачи, которые, возможно, укладываются в шаблонную парадигму скромного научного развития, тогда как речь уже идет о начавшемся развертывании в мире новой индустрии.

Те несколько научных лабораторий и пара сотен студентов генетиков-биотехнологов, ежегодный выпуск которых предусмотрен этой программой, окажутся в роли второстепенного обслуживающего элемента новой глобальной отрасли. Ученые-генетики, научные исследования — это хорошо, но это генералы без армии. Недостаточная мощность внутренней науки и производства неизбежно приведет к тому, что значительная часть специалистов будет уезжать, а проводимые внутри страны исследования просто окажутся невостребованными в силу отсутствия промышленности и сектора услуг, которые способны эти разработки использовать. Так уже не раз бывало.

Масштаб вызова сопоставим с атомный проектом. За несколько лет необходимо развернуть целую отрасль, что требует десятков тысяч специалистов-генетиков. Представьте: для адекватного развития здравоохранения в каждой поликлинике будет нужен как минимум один клинический генетик и один лаборант. Они не возьмутся ниоткуда, если не начать их готовить уже сейчас. У нас же пока нет ни программ, ни специалистов-преподавателей, которые будут готовить клинических генетиков в таком количестве.

Отсутствие технологического суверенитета в генной инженерии во второй половине XXI века будет несовместимо с суверенитетом политическим. Оставим за скобками принципиальный вопрос о будущем человека как биологического вида. Технология генного редактирования уже в перспективе десяти-двадцати лет позволит резко увеличить продолжительность и качество жизни, принципиально изменит сельское хозяйство и породит целый класс новых вызовов в сфере безопасности и обороны.

Альтернативы форсированному развитию генно-инженерной отрасли у России просто нет.

Все уже изменилось

Политика сдерживания развития генной инженерии полностью провалилась, причем уже давно. Вот два наиболее показательных примера, подтверждающих это.

Вспомните: в 1996 году в Шотландии был проведен первый эксперимент по клонированию животного — появилась на свет знаменитая овечка Долли. Реакция на этот эксперимент была глобальной и болезненной. Например, в том же году президент США Билл Клинтон запретил использовать государственные средства для финансирования работ по клонированию человека. Однако прошло двадцать лет, и сегодня в США уже ведутся эксперименты по генному редактированию человеческих эмбрионов. Да, они ведутся на частные средства, но это ничего не меняет по существу, кроме того что контроль над этой ключевой технологией оказывается в частных руках.

За эти двадцать лет в мире были клонированы мыши, кошки, собаки, лошади, олени и т. д. А в Южной Корее сегодня работает компания Sooam Biotech, которая специализируется на клонировании любимых домашних питомцев. Причем ее услугами, в частности, пользуются государственные службы, заказывающие клонов лучших служебных собак.

Сегодня в России действует мораторий на использование биомедицинских клеточных технологий в целях клонирования человека (разрешено клонирование клеток и организмов в научно-исследовательских целях, клонирование органов для трансплантации и животных). Однако в то же время ведутся работы по экспериментальному генному редактированию человеческих эмбрионов. В конце октября 2018 года вышла статья о том, что российские генетики с помощью CRISPR сделали геном эмбриона человека устойчивым к ВИЧ.

Второй пример провала политики биоконсерватизма — борьба с продуктами, содержащими генно-модифицированные организмы. Сама идея этой борьбы базировалась на том, что лабораторным путем можно было выявить следы искусственного вмешательства в геном растения. Модификация осуществлялась благодаря использованию агробактерии, которая применялась как инструмент для горизонтального переноса генов в растение и следы генома которой и можно было обнаружить.

Однако технология CRISPR не оставляет следов, следовательно, определить, было ли растение или животное, из которого изготовлены продукты, генетически отредактировано, нельзя. Даже если путем секвенирования можно обнаружить «аномалию», невозможно определить, возникла она естественным (мутация) или искусственным путем. Вся концепция борьбы с ГМО рушится.

Маркировка ГМО-продуктов, запрет на их импорт, запрет на выращивание — все это более не имеет смысла. Тот факт, что подобные нормы продолжают действовать (например, в России закон о запрете на выращивание ГМО-растений и животных принят в 2016 году), лишь отражает то, сколь безнадежно государственное регулирование отстает от темпов развития генетических технологий.

Символом провала политики сдерживания ГМО-технологий, символом полной и безоговорочной капитуляции общеевропейской политики биоконсерватизма стала покупка немецким концерном Bayer американской агрохимической компании Monsanto, главного глобального драйвера этой технологии. (Германия была последовательным противником проникновения ГМО в Европе.) Сделка по покупке Monsanto была завершена летом 2018 года.

Пример с ГМО будет еще более показательным, если посмотреть, что представляет собой современная селекция растений. Одним из популярных методов получения исходного селекционного материала является так называемая радиационная и химическая селекция. Семена «улучшаемого» растения облучаются жестким излучением (либо обрабатываются химическим мутагеном) для повышения частоты мутаций, полученный материал высевается, и из выросших мутантов-растений отбираются экземпляры с подходящими селекционерам свойствами. Таким образом было получено 50–80% современных сортов сельхозкультур. Технология широко используется с 1960-х годов, с ее помощью получены тысячи новых сортов, которые мы каждый день видим на нашем столе.

Парадокс же в том, что по сравнению с ГМО эти технологии почему-то считаются безопасными. Хотя при генной модификации изменения происходят целенаправленно, а при радиационной селекции — случайным образом. Общественное мнение никакого интереса к этой технологии уже не проявляет, противодействия ее использованию не оказывает и считает ее обыденной, приемлемой, даже «органичной». Селективность же запретов на те или иные генетические технологии зачастую определяется исторически сложившимся распространением тех или иных технологий в разных странах, лоббистскими возможностями игроков и экономическими интересами защиты рынков.

По сути, мир уже больше полувека живет в эру генной инженерии, не задумываясь об этом. В последние двадцать лет, когда появилась технология ГМО, эта тема привлекла повышенный интерес, но остановить распространение таких технологий не удалось. Поэтому, учитывая скорость, с которой развивается CRISPR, и опыт регулятивных запретов в области биотехнологий, можно утверждать, что попытки сдержать эту технологию провалились еще до того, как были сделаны. Все уже произошло, осталось лишь осознать эти перемены и обернуть их в свою пользу.

Выбор уже сделан

Человек неизбежно воспользуется технологией генного редактирования для изменения самого себя, для улучшения себя, как он это понимает. Как и почему это будет происходить?

CRISPR позволяет лечить и предотвращать целые классы заболеваний. Невозможно отказать в лечении, имея лекарство. Невозможно сказать: вы, ваши дети и дети ваших детей будете болеть, страдать и умирать, потому что вылечить вас неэтично (неэтично вмешиваться в природу человека). Эта позиция этически не защитима, собственно, об этом последние решения Британского совета по биоэтике.

Следовательно, довольно быстро будет развернута масштабная отрасль лечения и предотвращения болезней методом генного редактирования. Однако эта технология универсальна: одними и теми же инструментами врач — клинический генетик сможет избавить будущего ребенка от генетического заболевания и повысить его интеллект. Уже выделена разновидность гена (KL-VS), наличие которого повышает IQ в среднем на шесть пунктов (он также уменьшает падение когнитивных способностей при старении). Шесть пунктов — это довольно много само по себе, пятнадцать пунктов отделяют обычного человека от идиота-тугодума, но это ведь только один ген.

Интересно, что, по оценке открывшего ДНК нобелевского лауреата Джеймса Уотсона, которую он дал в 2008 году, определение генов, ответственных за интеллектуальное развитие, должно было произойти в течение десяти-пятнадцати лет. И этот его прогноз, как мы видим, оказался весьма точным. Уотсон, которого недавно со скандалом лишили ряда научных званий «за расизм», в частности, уверен, что в скором времени научные круги неизбежно откажутся от политкорректности под давлением генетической революции.

Что произойдет дальше? Поскольку отрасль генной медицины для предотвращение генетических заболеваний развернута, неизбежно встанет вопрос об удовлетворении спроса на «улучшение» детей со стороны родителей. Если это будет запрещено, появится черный рынок. Еще не было такого случая, чтобы столь большой — многомиллиардный! — неудовлетворенный спрос (реальный или потенциальный) не привел к появлению черного рынка, сколь жесткими ни были бы запреты и ограничения.

Следующий шаг — генетические офшоры. Медицинский туризм уже существует — появится генный туризм. В мире уже де-факто существует генетический плюрализм: клонирование запрещено в одних странах, но разрешено в других; ГМО где-то запрещены к выращиванию, где-то разрешены, где-то требуется маркировка ГМО-продуктов, где-то нет; в одних странах экспериментируют с редактированием человеческого генома, а других это под запретом. Нет никаких оснований считать, что с «улучшением» людей не будет так же. Это не значит, что прямо завтра появятся страны, где можно все. Но какая-то вариативность возникнет, она уже формируется.

Например, в 2016 году родился первый ребенок «от трех родителей». Благодаря врачам из нью-йоркского New Hope Fertility Center у пары из Иордании родился мальчик (два предыдущих ребенка у них умерли). Врачи провели митохондриальную заместительную терапию. Дело в том, что у каждого человека две ДНК — в ядре и митохондрии; в яйцеклетке матери была заменена митохондрия (от женщины донора, «митохондриальной матери»). После оплодотворения спермой отца эмбрион заморозили и перевезли в Мексику. Там в аффилированной клинике оплодотворенную яйцеклетку имплантировали в матку — поскольку законы США запрещают применение подобной методики для зачатия детей.

Что-то можно будет сделать в одной стране, что-то в другой. По мере того как технология будет отрабатываться, а число «улучшенных» людей будет расти, общество свыкнется с этой практикой. Начнут формироваться какие-то общественно признаваемые границы допустимого, они будут меняться со временем.

Никакие препоны не остановят родителей от возможности передачи улучшенных наследственных качеств будущим детям, тем более всем последующем поколениям детей и внуков.

В принципе, у человечества нет выбора, отказаться от развития генной инженерии или нет. Снижение смертности и увеличение продолжительности жизни как результат сознательного отключения человечеством механизмов естественного отбора привели к лавинообразному нарастанию числа генетически обусловленных заболеваний. Например, по данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), сегодня один из 160 детей страдает аутизмом (ASD). Глобально ВОЗ оценивает ситуацию как эпидемию, но в развитых странах ситуация существенно хуже, чем в среднем в мире. Так, по данным Центра по контролю и профилактике заболеваний (CDC), в США это уже один из 59 детей, притом что еще десять лет назад показатель был на уровне один из 125. Темп роста заболеваемости составляет 15% в год. Это уже экономическая проблема национального масштаба: в год на людей с ASD расходуется более 250 млрд долларов.

Вариантов остановить ухудшение генетического генома у человечества два — либо жесткая регламентация права иметь детей, либо изобретение эффективных методов сознательной коррекции наших геномов с целью взять эволюцию в свои руки, чтобы вместо естественного отбора работали высокие биотехнологии и исправляли вредные мутации в генах человеческих эмбрионов (вариант отказаться от антибиотиков и вернуться в средневековье не рассматриваем). По сути, вопрос стоит так: говорить надо не о сдерживании развития технологии генного редактирования для людей, но о форсированном ее развитии. Потому что иначе довольно скоро (ко второй половине века) социально-экономические системы просто не справятся с таким количеством людей с отклонениями в развитии, онкологическими заболеваниями и т. п. Даже самая высокоразвитая медицина быстро перестанет справляться с возросшей нагрузкой.

Будущее человека

Одновременно на другой чаше весов — фантастические возможности, которые человечество получит от развития этой технологии. Разнообразие генов и комбинаций генов, которые могут обеспечить человеку «суперспособности», довольно велико. Хорошо известен пример тетрахроматов — людей, которые воспринимают цвет рецепторами четырех типов, а не трех, как у обычных людей. Редкая комбинация генов, которая определяет тетрахроматизм, позволяет воспринимать сто миллионов цветов вместо одного миллиона. Другой пример: невероятно редкая мутация под названием LRP5 обеспечивает ее владельцу практически неразрушимые кости.

Современный профессиональный спорт приобретает новое значение и функцию, превращается в кладезь информации о генах, дающих необычные качества и способности. Некоторые специалисты до 70−85% успеха в индивидуальных видах спорта относят на счет полиморфизма генов. Самый яркий пример — успехи бегунов на длинные дистанции из Кении и Эфиопии, в основном среди представителей группы племен календжин. Помимо более тонких и легких голеней (из-за строения костей) и более быстрого метаболизма сжигания жирных кислот в племени календжин часто встречается повышенная экспрессия одного из генов, отвечающих за выработку эритропоэтина, соответственно, у этих спортсменов от природы присутствует более высокая концентрация эритроцитов в крови.

Только освоение своего собственного, накопленного в ходе эволюции генетического разнообразия потребует не одного десятка лет. В какой-то момент люди научатся чинить гены, которые у нас есть, но повреждены и неактивны. Например, возможно, удастся починить ген фотореактивации. Это механизм восстановления повреждений в ДНК, которые вызываются ультрафиолетовым излучением. У человека этот ген есть, но он «поломан». По-видимому, это связано с тем, что кто-то из наших дальних предков млекопитающих, живших в одно время с динозаврами, вели исключительно ночной образ жизни. Так они спасались от более сильных рептилий, которые были активны днем. В силу отсутствия необходимости они утратили способность к фотореактивации, которая «запускается» светом. Если удастся починить этот ген, то существенно замедлятся процессы клеточного старения кожи, которые определяются накоплением повреждений в ДНК.

Существует еще один возможный способ победить старость и кратно увеличить продолжительность жизни и ее качество: не трогать основной геном человека, а модифицировать в эмбрионе лишь геном митохондрии. Дело в том, что старение человека в значительной мере определяется накоплением ошибок в генах митохондрий, которые плохо защищены от поломок. Митохондрии отвечают за клеточное дыхание, являются энергостанциями клеток, где пищевые молекулы окисляются и распадаются, — это место довольно проблемно с химической точки зрения, там постоянно возникает большое число активных кислородных радикалов как побочных продуктов распада. При этом существуют млекопитающие, у которых митохондриальная ДНК значительно более устойчива, чем у человека. И, вполне возможно, присутствуют механизмы ее репарации. В ДНК современных митохондрий в человеческих клетках содержится всего 37 генов — против 20–25 тысяч, содержащихся в ядерной ДНК. Разобравшись в том, как снизить уязвимость этих генов, можно будет увеличить продолжительность жизни, не вмешиваясь в основной геном.

В любом случае российский академик, биохимик Владимир Скулачев уверен, что проблема старости и кратного увеличения продолжительности жизни будет решена в течение двух десятков лет.

Затем, после того как базовые запросы вроде продолжительности и качества жизни будут решены, начнется использование генов других видов — для придания организму человека новых качеств и возможностей.

А потом наступит пора радикальных изменений — на основе расширения алфавита ДНК. Еще в 2014 году ученые американского Института Скриппса создали бактерию с двумя новыми «буквами» в ДНК. Стандартный генетический алфавит состоит из четырех молекулярных букв — А, Т, G, C (азотистые основания аденин, тимин, гуанин и цитозин). Ученые добавили X и Y (или AXC, аденин-X-цитозин, и GYT, гуанин-Y-тимин). Две лишние буквы расширяют число возможных генетических слов до 216, вдобавок к прежним двадцати появилась возможность кодировать еще 172 аминокислоты.

Понятно, что все это отдаленная перспектива, но, возможно, не такая далекая, как может показаться сегодня.

Генетический взрыв

В октябре 2018 года китайская компания MGI, дочернее предприятие BGI Group (Beijing Genomics Institute) представила на 13-й Международной конференции по вопросам геномики в Шэньчжэне новую модель генетического секвенатора MGISEQ-T7. Этот секвенатор обеспечивает суточный объем выходных данных до 6 терабайт.

Данный пример отлично иллюстрирует объем информации, который генерирует отрасль генной инженерии. Работа с этим объемом данных — ключевая компетенция XXI века. Банки данных генетической информации — главное богатство «генетической экономики». Все, что наработала земная биосфера в процессе эволюции за сотни миллионов лет, содержится в генном материале. Редкие гены или редкие комбинации генов, которые дают доступ к тем или иным свойствам, могут обеспечить их владельцу фантастические возможности. Однако с этими данными нужно уметь работать, уметь быстро интерпретировать и вычленять главное. Поэтому биоинформатика — это ключ к конкурентоспособности в глобальной экономике ближайшего будущего.

Показательно, что в начале 2018 года сразу четыре гиганта цифровой индустрии (Amazon, Apple, Google, Uber) заявили о новом приоритете в своей деятельности — биомедицине. Пока это не имеет прямого отношения именно к генной инженерии, но это точно имеет отношение к сбору больших данных. И отражает понимание того, что биоинформатика имеет ключевое значение для экономики будущего.

Это самое сложное направление. Сбор информации и первичная расшифровка — задача биологов, дальше должны включаться биоинформатики, а их едва ли не единицы. Сложность в том, что такие специалисты должны одновременно знать и биологию, и программирование, причем на высоком уровне. И дообучить генетика на программиста, а программиста на генетика очень сложно.

Именно это направление могло бы стать главным и прорывным для развития российской генной индустрии, учитывая сильные стороны российской школы программирования и способности к междисциплинарному синтезу. Однако это требует соответствующего количества данных и масштаба научно-исследовательской среды. Невозможно получить специалиста-биоинформатика самого по себе.

Главный, бесконечно ценный ресурс XXI века — деперсонифицированные базы данных геномов. Без собственной масштабной базы вы неинтересны миру — без обмена данными с миром вы не можете полноценно интерпретировать те данные, что у вас имеются. Даже десять геномов аборигенов из Новой Зеландии могут дать ценнейшую информацию тем, у кого есть сведения о сотнях тысяч геномов представителей других регионов. И точно так же исследователям с десятком геномов нужна информация об остальных сотнях тысячах. Без обмена обе стороны проигрывают. Но без создания национальной базы данных мы никому не интересны. (Для примера: в США и КНР все военнослужащие уже проходят секвенирование — формально для генетического опознания останков в случае гибели, но по сути это самый простой способ начать создавать национальные базы геномов.)

Однако создать масштабную национальную базу геномов невозможно силами десятка чисто научно-исследовательских лабораторий. Опять-таки для сравнения: самым крупным центром секвенирования сегодня можно считать китайскую же компанию Novogene, которая в начале этого года приобрела сразу 25 систем секвенирования NovaSeq 6000. Их суммарная производительность составляет около четверти миллиона геномов в год (мощность одной этой лаборатории соответствует суммарной мощности всех российских лабораторий). Четверть миллиона геномов в год — цифра впечатляющая, но если ежегодно секвенировать по 300 тысяч геномов, то на секвенирование ста миллионов геномов в рамках стартовавшей в прошлом году программы China Precision Medicine Initiative потребуется больше трехсот лет. И чтобы уложиться в отведенные сроки (до конца 2030 года), китайцы собираются построить и оснастить секвенаторами еще несколько десятков подобных центров.

У нас в России вопрос в подобной плоскости пока даже не ставится. То есть мы не то что не планируем сокращать отставание, мы уже закладываем в собственные планы ускорение этого отставания.

Отсутствие достаточной емкости среды — это вообще основная слабость российской генетики сегодня. Оттого, что у нас будет десяток небольших исследовательских групп, пусть даже неплохо оборудованных, ничего принципиально не изменится. И никакое «качество управления» ситуацию не изменит. Генетика предполагает большой объем работы с первичным материалом, а не одно-два-три направления главного прорыва. В этом принципиальное отличие от классических индустриальных проектов, где можно решить проблему созданием нескольких крупных центров компетенций. Нужен широкий посев.

Просто нужно много пробовать. Лаборатории по CRISPR/Cas9 должны быть в каждом университете и исследовательском центре, занимающемся геномикой и медициной. По-хорошему, в России их должно появиться несколько сотен. Большое количество групп, пусть даже с достаточно средними квалификациями, которые будут заниматься накоплением информации, наработкой практики, интенсивным обменом опытом и идеями. Может сработать даже подход простого повторения сделанного за рубежом. Посевное количество небольших грантов на то, чтобы исследователи повторили чужой эксперимент и наработали опыт. Совершили свои ошибки и по ходу нашли какие-то свои технологические достижения.

Для сравнения: уже упомянутая BGI Group, средняя по мировым меркам компания в генетической индустрии, уже работает в десяти странах. Общее число сотрудников — пять тысяч человек. И это только одна компания. В России подготовкой специалистов по данном профилю (по максимуму, все, кого можно так или иначе причислить к этому направлению) готовят пять-семь вузов с общим числом студентов на курсе порядка пятисот человек. Это гарантированно означает, что через десять лет, когда начнется широкое практическое распространение генетических технологий, Россия здесь будет в еще худшем положении, чем сегодня.

Мы уже стремительно превращаемся в глубокую провинцию с точки зрения ключевой технологии XXI века — в абсолютные задворки. Причем в чрезвычайно чувствительной сфере. Список угроз здесь начинается с возможности появления неожиданных мутаций патогенов и разработки биогенетического оружия и заканчивается созданием смертельных вирусов, заточенных на одного конкретного человека, и провокацией мутаций, которые проявятся лишь спустя поколения. Но создать систему защиты от этих угроз изолированно нереально. Это дорого и неэффективно, система должна обладать определенной мощностью и способностью к саморазвитию. Международная конкуренция отныне становится не конкуренцией национальных команд генетиков, а конкуренцией национальных научных экосистем.

Чтобы национальная генетическая программ была эффективной, она должна опираться на широкую творческую инициативу людей. Сама история создания геномного редактора CRISPR/Cas9 здесь более чем показательна. Ее автор, американский ученый китайского происхождения Фэнь Чжан, еще юношей решил стать генетиком, посмотрев фильм Стивена Спилберга «Парк Юрского периода».

То есть задача реализации «атомного проекта XXI века» подразумевает не просто разворачивание инфраструктуры для подготовки кадров, но и популяризацию этого направления среди детей и молодежи. Здесь снова уместно будет сослаться на опыт Китая, где идет широкая популяризация темы генетики среди детей и юношества — от научно-популярных мультфильмов для детей и проектных работ в школе до виртуальных 3D-театров, показывающих работу молекулярных машин человека. А на следующем уровне идет соответствующее профилирование систем подготовки врачей, юристов, предпринимателей.

Если мы прямо сегодня и с полной самоотдачей не включимся в генетическую гонку, как включились в атомную в середине прошлого века, то мы исторически проиграем.

Форсированное развитие отрасли генного редактирования поднимает массу этических вопросов и обнажает риски, масштаба которых человечество еще до конца не осознало. Однако история показывает, что не удалось остановить или локализовать развитие и распространение ни одной технологии, которая сулила осязаемые выгоды, сколь высокие риски она бы ни порождала. Пример такого рода — ядерное оружие. С момента его первого испытания число стран — обладателей ядерного оружия увеличилось с одной до девяти. Хотя с точки зрения промышленного развертывания эта технология на порядки сложнее и дороже, чем CRISPR, и прошло-то всего чуть больше семидесяти лет — жизнь трех поколений. При всей колоссальной инерции социальных процессов генное редактирование войдет в широкий обиход через два поколения, то есть через сорок лет. Многие из нас увидят это воочию.

Вопрос стоит не так, будет ли реализован потенциал генного редактирования, а когда это произойдет и кто будет лидером. Россия уже отстает в этой отрасли примерно на три-пять лет. Недостаточно активные действия сегодня уже закладывают наше отставание на десять лет. Если не начать действовать в ближайшие год-два, будущее отставание окажется критическим.

Просто представьте, что в 1945 году Берия и Курчатов не занимаются разворачиванием атомной индустрии, а начинают обсуждать риски создания ядерного оружия…

Де-факто человечество уже находится в режиме собственной генетической трансформации и трансформации биосферы. Можно продолжать делать вид, что этого не происходит, и полагаться на волю случая. Но вряд ли это лучшая стратегия.

Технология генного редактирования вошла в фазу экспоненциального роста

1987 год. Японец Ёсидзуми Исино обнаружил неизвестную ранее структуру в геноме прокариотов: цепочки повторяющихся структур ДНК, разделенных уникальными участками — спейсерами.

1993 год. Испанец Франсиско Мохика с коллегами обнаружил аналогичные последовательности у совершенно разных доядерных простейших. Явление получило название Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats (группы регулярных разделенных коротких палиндромных повторов; CRISPR).

*2002 год.** Описаны связанные с CRISPR белки (Сas).

2005 год. Мохика и его коллеги сделали вывод, что комплекс CRISPR/Cas — это иммунная система прокариот (доядерных клеток). Спейсеры — образцы ДНК вирусов, которые встречала клетка. CRISPR/Cas проверяет каждую новую ДНК, сличая ее с «картотекой» спейсеров. Если обнаруживается вирусный кусок, CRISPR «вырезает» его, а Cas-белки разлагает. Возникла идея использовать CRISPR/Cas для генного редактирования.

2013 год. Исследования нескольких групп ученых показали, что искусственные системы CRISPR/Cas могут работать в клетках не только прокариотов, но и эукариотов (организмов, чьи клетки имеют ядро).

2015 год. При помощи технологии CRISPR/Cas9 впервые отредактирован геном эмбриона человека.

2017 год. Проведена первая операция по редактированию генома взрослого человека.

2018 год. Родились первые генетически отредактированные дети.