Машина творения: Новые организмы, редактирование генома и лабораторные гамбургеры - Эми Уэбб

Помимо температуры тела существуют тысячи других параметров, которые могут указывать на нарушения нормального функционирования организма отдельного человека. Датчики, портативные и проглатываемые устройства могут передавать информацию в системы машинного обучения, определять отклонение от базовых показателей человека и предоставлять ему сведения для дальнейших действий.

Меры по исправлению ситуации могут быть простыми – например, выпить стакан воды – или более серьезными. Возможно, мы могли бы подключать наши собственные внутренние фармацевтические фабрики с помощью специальных микроорганизмов и биологического кода, а не глотать по 27 таблеток в день и не страдать под действием набора химиотерапевтических препаратов, не разработанных изначально для лечения конкретного вида опухоли. Это позволит избавиться от необходимости использования дорогостоящих медикаментов, предназначенных для массового усредненного больного, а не рассчитанных под ваши индивидуальные биологические особенности. Кроме того, это послужит стимулом для развития нынешней фармацевтической промышленности и сектора медицинского страхования. При достаточном уровне общественного доверия и признания новый подход может положить конец медицине в ее современном виде: дорогостоящей, неравномерно распределенной и для многих недоступной. Мы могли бы перейти к системе персонализированной медицины, достигнув равенства в вопросах здравоохранения и более эффективных результатов для всех.

Но главная стратегия профилактики генетических отклонений, заболеваний и наследуемых форм рака заключается в том, чтобы предсказывать, выявлять и предотвращать их еще до рождения человека. Некоторые люди соглашаются на генетическое обследование, которое проводится до зачатия ребенка с целью определить, не являются ли родители носителями заболевания. Так, редкая и смертельно опасная болезнь Тея – Сакса, разрушающая нервные клетки головного и спинного мозга, чаще встречается у людей с ашкеназскими корнями. Потенциальные родители, чьи предки были евреями и эмигрировали из Восточной или Центральной Европы, могут пройти специальный генетический тест (Ashkenazi Panel), чтобы определить, не могут ли они быть носителями этого заболевания. Сейчас можно использовать и другие маркеры. При экстракорпоральном оплодотворении, как правило, формируется несколько эмбрионов, и порой люди, прибегающие к этой технологии, предпочитают перед имплантацией проверить их на такие заболевания, как синдром Дауна или муковисцидоз.

Исследователи также разрабатывают новую методику, которая позволит людям усовершенствовать будущих детей еще до их рождения. Используя алгоритмы, помогающие разобраться в мельчайших вариациях ДНК – однонуклеотидных полиморфизмах (ОНП), – ученые планируют давать точные прогнозы относительно будущего человека по его генам{240}. Считывание ОНП до имплантации эмбриона позволит выявить повышенную вероятность сердечных заболеваний или диабета при данной генетической комбинации. Редактирование с использованием системы CRISPR поможет оптимизировать эмбрионы, придав им лучшие из возможных признаков с учетом исходного генетического материала. Теоретически родители получат шанс влиять на огромное количество характеристик своего потомства, таких как структура волос, сопротивляемость ВИЧ или защита от болезни Альцгеймера. Как и в случае редактирования с помощью технологии генного драйва у комаров, эффект будет необратимым, передающимся от родителей к детям. Это позволит искоренить некоторые наследственные болезни и улучшить генофонд человека.

Ваше отношение к таким перспективам будет, в зависимости от собственных взглядов, соответствовать оценкам в диапазоне от «действительно потрясающе» до «вызывает серьезное беспокойство». Экзистенциальные риски мы рассмотрим в следующей главе. В данный момент на первый план выходят как минимум осторожность и этические соображения{241}. В ряде стран на генную инженерию эмбрионов человека наложен запрет, однако США и Китай к их числу не относятся. В Европейской конвенции о правах человека и биомедицине говорится, что вмешательство в генофонд будет преступлением против человеческого достоинства и прав человека{242}. Но все такие заявления были сделаны до того, как стало возможным создание зародышевой линии. Теперь благодаря СRISPR это осуществимо.

Принимают зримые очертания и другие перспективы, которые раньше казались нереальными. Новая технология под названием «искусственный гаметогенез» или IVG вскоре позволит однополым парам стать родителями ребенка из собственного генетического материала, без донорских яйцеклеток или спермы{243}. В 2012 г. японский ученый Синъя Яманака получил Нобелевскую премию[13] за выдающееся открытие: разработку метода превращения любой клетки организма человека в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК), которые можно перепрограммировать, наделив функциями какой-либо другой клетки. В 2016 г. исследователи из Киотского университета с помощью этой технологии превратили ИПСК из хвоста мыши в яйцеклетки и в конечном итоге в детенышей мышей. Благодаря такой технологии в ближайшие несколько десятилетий определение термина «генетические родители» радикально изменится: от нынешней конструкции «один отец – одна мать» до отцовства и материнства в разных сочетаниях. Парам станет проще производить потомство из собственного генетического материала, не привлекая доноров. Женщине, решившей рожать детей, не потребуется донорская сперма: будущая версия IVG позволит зачать ребенка, используя лишь собственный генетический материал{244}.

А если родителем когда-нибудь захочет стать мужчина или лицо, идентифицирующее себя как женщину? В результате искусственного гаметогенеза возникнет эмбрион, однако для его созревания потребуется гестационный носитель. Исторически сложилось так, что эту роль всегда исполняет женщина, однако исследователи из Детской клиники Филадельфии создали искусственную матку под названием «биобэг» и в течение 28 дней использовали ее для поддержания жизни и нормального развития недоношенных ягнят{245}. В марте 2021 г. группа израильских ученых вырастила мышей из эмбрионов в полностью искусственной матке{246}. Пройдет еще много лет до того момента, когда будет синтезирована и выращена полноразмерная органическая матка, но биобэг – это сумка для вынашивания, которая ежегодно будет спасать тысячи недоношенных младенцев, родившихся ранее 25 недель, и открытие сулит будущее, в котором людям, возможно, вообще не понадобится вынашивать беременность. Уже через поколение наше представление о «нуклеарной семье» может кардинально измениться и стать гораздо более инклюзивным, чем сегодня.

ГЛОБАЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОДОВОЛЬСТВИЕМ

Плотина Гувера когда-то сдерживала бурные воды реки Колорадо, но сегодня систематическое чрезмерное использование воды городами и фермерскими хозяйствами в сочетании с чудовищными засухами и стремительным повышением температуры создали дефицит воды. Крупнейший водный резервуар Колорадо – озеро Мид – на данный момент заполнен лишь на 37 %, в результате чего миллионы акров сельскохозяйственных угодий оказались в весьма неблагополучном положении{247}. Современные системы, которые мы используем для возделывания продовольственных культур на нашей планете, во многом способствуют дестабилизации климата и экологии Земли. Синтетическая биология предлагает альтернативы ресурсоемкому земледелию, выращиванию скота и холодильным цепям, на которые мы полагаемся при транспортировке скоропортящихся продуктов по всему миру.

Стабилизация систем сельского хозяйства и рыбоводства

Несколько лет назад Эми и ее команда из Института Future Today («Будущее сегодня») руководили процессом стратегического планирования для предприятия – производителя популярной мороженой продукции. Большая часть основных ингредиентов этой продукции поступала с фермы из Восточной Европы, где все чаще случались погодные катаклизмы. Данное обстоятельство в сочетании с гражданскими волнениями и ростом национализма в регионе привело к забастовкам, охватившим и упомянутую ферму. Ее работники знали, что продукция предназначалась в первую очередь для процветающих рынков за пределами их собственной страны, переживавшей тогда большие трудности. Были и другие сложности: скоропортящуюся продукцию приходилось везти на фабрику, находящуюся далеко в Западной Европе, где привезенный груз очищали, перерабатывали и замораживали перед транспортировкой в места продажи по всему миру. Обычно предприятие выполняло поставленные задачи, но череда погодных катаклизмов привела к катастрофической засухе, которая уничтожила посевы, необходимые для бесперебойной работы. Предприятие оказалось не в состоянии поставлять продукт в тех объемах, которые требовал рынок, а успешная маркетинговая кампания привела к тому, что потребители опустошали полки. Но, учитывая непрочность связей между поставщиками, просто удивительно, что сбой не произошел раньше.

То, что нынешние системы сельского хозяйства и рыбоводства вообще работают, истинное чудо. Новые проблемы, связанные с экстремальными погодными явлениями, такими как пожары, засуха, сильная жара и холод, возникают все чаще и повсеместно, однако спрогнозировать их по-прежнему сложно. Усугубляет ситуацию и политика. В период с 2012 по 2021 г. правительство США неоднократно меняло курс в отношении федеральной программы выдачи виз H-2A иностранным сельскохозяйственным рабочим. Репрессивные меры, применяемые к не зарегистрированным официально мигрантам, которые трудятся в аграрном секторе, то ослаблялись, то усиливались, а теперь, судя по всему, вновь смягчаются. Это обусловило нестабильность положения с рабочей силой в сельском хозяйстве. Помимо этого, иногда возникают сбои