Следующие 500 лет: Как подготовить человека к жизни на других планетах - Кристофер Мэйсон

заболеваний. Но клинические исследования, затрагивающие ненаследуемые генетические линии, должны ограничиваться лишь лечением или предотвращением болезни или инвалидности». Они рекомендовали четкий набор руководящих принципов для развития этих исследований, в частности: 1) отсутствие разумных альтернатив; 2) ограничение редактирования генами, для которых доказано, что они вызывают серьезное заболевание или предрасположенность к нему; 3) наличие достоверных доклинических и/или клинических данных по рискам и потенциальной пользе для здоровья; 4) строгий текущий надзор за ходом клинического исследования; 5) подробные планы по долгосрочному последующему наблюдению, охватывающему несколько поколений; 6) постоянная переоценка как пользы для здоровья и общества, так и рисков с широким участием общественности; 7) надежные механизмы надзора, препятствующие более широкому применению технологии, помимо предотвращения серьезных заболеваний.

Эти руководящие принципы позволили сформулировать иерархию тестирования, которая заключается в соблюдении безопасности при генно-инженерном вмешательстве. Дискуссии на эту тему ведутся на международных научных конференциях и в многочисленных консультационных комитетах, в частности в Национальной медицинской академии США, Национальной академии наук США, а также в Королевском научном обществе Великобритании, которым руководят доктора Кей Дэвис и Ричард Лифтон. То же касается встреч в рамках проекта Genome Project-write (GP-write), цель которого – записать геном человека с нуля. Этот проект возглавляют Джордж Черч, Джеф Боке и Эндрю Хессель. Научный исполнительный комитет этой организации (в который вхожу и я), а также члены консорциума GP-write постоянно обсуждают открывающиеся перспективы и готовятся к ним. Предложенная иерархия этапов дальнейшего развития генной инженерии включает итеративный процесс, предусматривающий проведение исследований в следующем порядке: 1) на модельных животных; 2) на человеческих клетках in vitro; 3) на собаках; 4) на приматах; 5) на человеческих клетках; 6) на людях. Но даже в рамках такой парадигмы в силу плейотропии и отличий в траекториях развития различных клеток (некоторые из них известны, но большинство – нет) подобные терапевтические методы обязательно нужно испытывать пошагово, на разных генетических материалах и этапах развития организма. В частности, подразумевается картирование эмбриогенеза от первой клетки в пробирке или в матке, внутри организма или вне его.

Дети из пробирки

Большая часть работы по редактированию и генетической модификации человеческих эмбрионов была проделана врачами и исследователями при помощи методов экстракорпорального оплодотворения (ЭКО). Первый ребенок, появившийся на свет при помощи этой технологии, (Луиза Браун) был зачат в 1977 г. и родился в июле 1978 г. Это был результат сочетания передовой науки и медицинской необходимости: Лесли Браун, мама Луизы, страдала непроходимостью маточных труб. Сама Луиза родила ребенка в 1999 г., тем самым доказав, что дети, полученные методом ЭКО, вполне здоровы и могут размножаться так же, как и обычные люди. Демонстрация того, что вспомогательные репродуктивные технологии приводят к рождению здоровых людей, способных иметь собственное потомство, помогла рассеять опасения, что ЭКО-дети могут оказаться «дефективными» в том или ином отношении. Это особенно важно, так как в 2021 г. уже около 2 % всех младенцев в США родились благодаря методу ЭКО.

Однако безопасность вспомогательных репродуктивных технологий и связанные с ними риски для здоровья все еще изучаются. Например, в процессе ЭКО используются препараты, стимулирующие овуляцию, эмбрионы выращиваются вне тела, замораживаются и размораживаются, а в качестве вспомогательного средства для поддержания беременности обычно применяются большие дозы прогестерона. Эмбрион, полученный естественным оплодотворением, обычно не сталкивается с такими вещами. Кроме того, при интрацитоплазматической инъекции сперматозоидов (ИКСИ) сперматозоид внедряется непосредственно в ооплазму. Это устраняет процесс отбора, обычно происходящий на мембране яйцеклетки и снижающий шансы на оплодотворение слабыми и потенциально нездоровыми сперматозоидами. Поэтому был проведен ряд исследований с целью проверки, нет ли у детей, зачатых методом ЭКО или ИКСИ, риска повышенного давления или инсулинорезистентности. Пока не зафиксировано явных сигналов, указывающих на то, что от таких методов зачатия следует отказаться.

На эмбрион могут разрушительно повлиять дефектные митохондрии («энергетические станции» клетки). Неполноценные митохондрии могут приводить к мертворождению или судорогам, болям и снижению ожидаемой продолжительности жизни, если ребенок все-таки родится живым. Примерно один из 4300 американцев страдает митохондриальными расстройствами (например, синдромом Лея). Почти все митохондрии ребенок наследует от яйцеклетки, поэтому вырисовываются два способа борьбы с этими проблемами: либо «отремонтировать» яйцеклетку до оплодотворения, либо «поправить» уже эмбрион (после оплодотворения). Во втором варианте как донорские яйцеклетки, так и яйцеклетки потенциальной матери оплодотворяют сперматозоидами потенциального отца и получают два жизнеспособных эмбриона. Из обоих эмбрионов извлекают пронуклеусы (гаплоидные ядра зиготы), после чего пронуклеусы донора уничтожаются, а на их место в эмбрион внедряются пронуклеусы будущей матери. После этого развитие эмбриона может идти обычным путем. При «починке яйцеклетки» донорскую яйцеклетку со здоровыми митохондриями и материнскую яйцеклетку с дефектными митохондриями помещают в чашку Петри. Сначала изолируют ядро из клетки будущей матери – именно там содержится ее генетический материал. Затем ядро донорской клетки уничтожают, а на его место помещают ядро из клетки будущей матери, но в донорской клетке при этом сохраняется комплект здоровых митохондрий. Яйцеклетку, которая содержит ядро будущей матери, можно оплодотворять отцовскими сперматозоидами.

При помощи обеих этих стратегий можно давать жизнь здоровым младенцам, у которых фактически по три родителя. В 2015 г. в Великобритании было законодательно закреплено право на рождение таких детей. Первая медицинская лицензия на такую процедуру была выдана в 2017-м, а первые две пациентки были отобраны в 2018 г. – обе страдали от миоклонической эпилепсии с рваными мышечными волокнами (MERRF-синдрома). До процедуры рождение здорового ребенка было делом случая, но сегодня такая медицинская практика считается общепринятой.

Искусственные матки

Следующий большой технологический прорыв в дизайне, редактировании и отборе эмбрионов – «искусственная матка», аппарат, в котором плод может расти и развиваться до полного срока. Подобные аппараты, также именуемые экзоматками, впервые были разработаны для повышения выживаемости недоношенных детей. Первая модель такого рода появилась в 1996 г. Ёсинори Кувабара и его коллеги взяли 14 эмбрионов коз, извлеченных путем кесарева сечения у животных после четырех месяцев нормальной беременности, поместили их в камеру экзоматки и соединили с пуповиной и синтетической плацентой. Команда воспроизвела жидкостный обмен, обмен питательных веществ и температуру козьей утробы в искусственной амниотической среде. Хотя большинство нерожденных козлят умерло, некоторые просуществовали в таком режиме до трех недель, т. е. фактически их можно было считать доношенными. Правда, у всех детенышей были уродства и проблемы с легкими.

В 2003 г. мышиный эмбрион был почти полностью выращен в экзоматке, сконструированной Хелен Хун-Чин Лю, возглавляющей Лабораторию эндокринологии и репродукции Центра репродуктивной медицины и лечения бесплодия в Корнеллском университете, Нью-Йорк. Она первой использовала «лоскуты» человеческой ткани, сложенные клетками эндометрия – слизистой оболочки, выстилающей внутреннюю поверхность матки, но этот слой получился слишком тонким. Поэтому она вырастила более качественные объемные тканевые стенки, в функциональном отношении более подобные настоящей матке. Мышиные эмбрионы там закрепились, у них начали формироваться кровеносные сосуды, и мышата стали расти. Экзоматка млекопитающего превратилась из научной фантастики в реальность.

В 2017 г. исследователи из Детской больницы Филадельфии, развивая идеи Хун-Чин Лю, решили поработать не с мышатами, а с ягнятами (так как ягнята крупнее). Они разработали экзоматку для вынашивания овец. В сущности, она представляла собой пластиковый пакет, наполненный искусственной амниотической жидкостью. Пуповина ягнят подсоединялась к аппарату, который служил плацентой, снабжавшей плод кислородом и питательными веществами, а также отводившей отходы. Исследовали держали установку в «теплом темном помещении, где нерожденные ягнята могли слышать биение овечьего сердца». Как и в японском опыте с козами, проведенном в 1990-е гг., данная система позволила нерожденным ягнятам «нормально развиваться в течение месяца». Хотя процесс находится на очень ранней стадии реализации, он подтверждает реальность подобных методов при работе с недоношенными младенцами и является первым шагом к полноценному внеутробному выращиванию человека, начиная с единственной зародышевой клетки in vitro.

Сильнее всего к созданию переносной матки нас приблизило не создание синтетического органа, а донорство. В октябре 2014 г. шведка, перенесшая трансплантацию матки, родила ребенка, зачатого методом ЭКО. Эта пациентка родилась без матки, а перед описываемыми событиями попросила подругу, которой было уже за 60, пожертвовать ей свою матку, поскольку после менопаузы