Проваленият експеримент с генно редактираните китайски бебета

Преди малко повече от година, светът беше шокиран от опита на китайския биофизик Хе Джианкуи да използва CRISPR технологията, за да модифицира човешки ембриони и да ги направи устойчиви на ХИВ вируса, което доведе до раждането на близнаците Лулу и Нана.

Сега бяха публикувани откъси от оригиналното проучването и бяха разкрити най-важните подробности, които предизвикват редица опасения за това, как е модифициран геномът на Лулу и Нана.

Как работи CRISPR

CRISPR е техника, която позволява на учените да правят точни редакции на всяка ДНК, като променят нейната последователност. Когато използват CRISPR, може да се опитат да отстранят ген, като го правят неактивен или се опитват да постигнат специфични модификации, като например въвеждане или премахване на желано парче от ДНК.

Редактирането на гени със системата CRISPR разчита на свързване на две молекули. Едната е протеин, наречен Cas9, който е отговорен за „разрязването“ на ДНК. Другата молекула е къса молекула на РНК (рибонуклеинова киселина), която работи като „водач“, който отвежда Cas9 до положението, в което трябва да отреже желаното парче от ДНК.

Системата също се нуждае от помощ от клетките, които се редактират. Увреждането на ДНК е често, така че клетките редовно трябва да поправят ДНК лезиите. Свързаните механизми за поправка са това, което въвежда вмъкванията или модификациите при извършване на редактиране на ген.

Как са били модифицирани геномите на Лулу и Нана?

Джианкуи и неговите колеги са били насочени към ген, наречен CCR5, който е необходим на вируса на ХИВ за да влезе в белите кръвни клетки (лимфоцити) и да зарази тялото на човек.

В един вариант на CCR5, наречен CCR5 Δ32, липсва специален низ от 32 „букви“ от кода на ДНК. Този вариант се среща естествено в човешката популация и води до високо ниво на резистентност към най-често срещания тип вируса на ХИВ.

Екипът иска да пресъздаде тази мутация, използвайки CRISPR върху човешки ембриони, в опит да ги направи устойчиви на ХИВ инфекция. За съжаление, това не е минало според очакванията на учените и има няколко причини, заради които може да не са успели.

Първо, въпреки че в резюмето на тяхната статия се твърди, че те възпроизвеждат човешката CCR5 мутация, в действителност екипът се е опитал да модифицира CCR5 в близост до мутацията на Δ32. В резултат те генерират различни мутации, от които ефектите са неизвестни. Те може да предоставят резистентност към ХИВ, но може и да не предоставят такава резистентност. От тази намеса може и да няма други последици. Притеснително е, че те не са тествали нито една от тези възможности и са продължили с имплантирането на ембрионите. Това е неоправдано.

Втори източник на грешки може да е, че редактирането не е напълно ефективно. Това означава, че не всички клетки в ембрионите задължително са били редактирани. Когато даден организъм има смес от редактирани и не редактирани клетки, той се нарича „мозайка“. Въпреки че наличните данни са все още ограничени, изглежда, че и Лулу, и Нана са „мозайка“.

Това прави още по-малко вероятните генетично редактираните бебета да са резистентни към ХИВ инфекция. Рискът от получаването на „организъм мозайка“ е трябвало да бъде друга причина да не се имплантират ембрионите. Освен това, редактирането може да има нежелани въздействия навсякъде другаде в генома.

Когато се проектира CRISPR експеримент, се избира „водещата“ РНК, така че нейната последователност да е уникална за гена, към който е насочена. Въпреки това, може да се получат нежелани отрязвания на други места в генома, които са с подобна последователност. Екипът е тествал клетки от редактираните ембриони и съобщава само за една модификация извън целта. Това изследване обаче изисква вземане на проби от клетките, които следователно вече не са част от ембрионите – които продължават да се развиват. По този начин, останалите клетки в ембрионите не са били тествани и може да са получили различни модификации извън целта.

Това не е вина на екипа, тъй като винаги ще има ограничения в откриването на промени извън целта и организъм „мозайка“ и можем да получим само частична картина. Обаче именно тази частична картина е трябвало да ги накара да спрат. Редактирането на ембриони е оправдано само в случаите, когато ползите ясно надвишават рисковете.

Като оставим настрана техническите проблеми, изследователите в този случай дори не са отговорили на неотложна медицинска нужда.
Наистина бащата на близнаците е бил ХИВ-позитивен, но вече има утвърден начин да се предотврати заразяването на ембриони от ХИВ-позитивен баща. И този метод за „промиване на сперматозоиди“ всъщност е бил използван от екипа.

Единствената полза от опита за генна модификация, ако бъде доказана, би била намален риск от ХИВ инфекция за близнаците по-късно в живота. Но има по-безопасни съществуващи начини за контрол на риска от инфекция, като използването на презервативи и задължително тестване при евентуално кръводаряване.

Редактирането на гени има безкрайни приложения. Може да се използва, за да направи растенията по-устойчиви на опустошителни заболявания. Или може да играе важна роля в адаптацията към изменението на климата.

В здравеопазването вече виждаме обещаващи резултати с редактирането на соматични клетки (тоест не наследяващи модификации на собствените клетки на пациента) при бета таласемия и сърповидно-клетъчно заболяване.

Все още обаче просто не сме готови за редактиране на човешки ембриони. Съществуващите техники не са достатъчно зрели и не е създаден случай за широко разпространена нужда, с която други техники, като генетично тестване преди пред планиране, не биха могли да се справят.

Предстои още много работа по управлението на тази техника. Имаше и различни призиви за мораториум върху редактирането на ембриони от експертни групи от Световната здравна организация и ЮНЕСКО. Но все пак не е постигнат консенсус.

Важно е тези дискусии по-бързо да преминат към втора фаза, при която други заинтересовани страни, като групи пациенти или фирми, се консултират и информират по-широко за техниката на редактиране CRISPR. Ангажирането на обществеността също ще е от решаващо значение.

Статията е публикувана в изданието The Conversation.