Biohacker Joshua Zayner chce vytvoriť svet, kde každý môže a má právo experimentovať so svojou DNA. Prečo nie?

"Máme tu nejakú DNA a injekčnú striekačku," hovorí Joshua Zayner v miestnosti plnej syntetických biológov a iných výskumníkov. Naplní ihlu a ponorí ju do kože. "Zmení moje svalové gény a dodá mi viac svalovej hmoty."

Zainer, biohacker, ktorý experimentuje s biológiou v DIY, a nie v konvenčnom laboratóriu, predniesol prednášku na konferencii SynBioBeta v San Franciscu na tému „Sprievodca krok za krokom, ako sa geneticky modifikovať pomocou CRISPR“, kde ďalšie prezentácie zahŕňali akademikov v kostýmy a mladí manažéri typických biotechnologických start-upov. Na rozdiel od ostatných začal svoju reč rozdávaním vzoriek a brožúr, ktoré vysvetľovali základy DIY genetického inžinierstva.

Biohacker Zayner vystúpil na konferencii SynBioBeta so správou „Krok za krokom, ako sa geneticky zmeniť pomocou CRISPR“

Ak sa chcete geneticky modifikovať, nie je to nevyhnutne ťažké. Keď davu ponúkol vzorky v malých vrecúškach, Zayner vysvetlil, že vytvorenie DNA, ktoré priniesol na prezentáciu, mu trvalo asi päť minút. Skúmavka obsahovala Cas9, enzým, ktorý reže DNA na špecifickom mieste, orientovanom pozdĺž vodiacej RNA, v systéme na úpravu génov známom ako CRISPR. V tomto príklade bol navrhnutý tak, aby vypol myostatínový gén, ktorý produkuje hormón, ktorý obmedzuje rast svalov a znižuje svalovú hmotu. V štúdii v Číne mali génovo upravené psy dvojnásobnú svalovú hmotu. Ak to chcel niekto z publika vyskúšať, mohol si vziať fľaštičku domov a vstreknúť si ju neskôr. Aj keď si ho nakvapkáte na kožu, povedal Zeiner, dosiahnete účinok, aj keď obmedzený.

Zayner má titul PhD molekulárna biológia a biofyziky, pracoval aj ako výskumný asistent v NASA na modifikácii organizmov pre život na Marse. Verí však, že syntetická biológia na úpravu iných organizmov alebo seba samého by sa mohla stať rovnako ľahko použiteľnou ako napríklad CMS na vytváranie webovej stránky.

"Nepotrebujete vedieť, ktorý promótor použiť, aby fungoval správny gén alebo časť DNA," hovorí a používa niektoré technické výrazy z genetického inžinierstva. "Nechcete vedieť, ktorý terminátor použiť, alebo pôvod replikácie... DNA inžinier musí vedieť, ako to urobiť." Ale jediné, čo potrebujete vedieť, je, že chcem, aby huba bola fialová. Nemalo by to byť ťažšie. To všetko je celkom možné – je to len vytvorenie infraštruktúry a platformy, aby to mohol robiť každý.

Samozrejme, obchod s aplikáciami na genetické úpravy ešte nebol vytvorený. Ale značný počet biohackerov sa naučil dosť na to, aby – niekedy aj bezohľadne – experimentovali na sebe. Niekoľko ľudí, ktorých Zayner pozná, si napríklad začalo pichať myostatín. "Toto sa deje práve teraz," hovorí. "Všetky tieto veci sa začali objavovať doslova v posledných niekoľkých týždňoch." Je príliš skoro povedať, či sa injekcie experimentátorov zlepšili alebo spôsobili problémy, no niektorí dúfajú, že výsledky uvidia v najbližších mesiacoch.

Napriek tomu, že Zayner pôsobil na akademickej pôde, zjavne nie je typickým výskumníkom a vyhýba sa myšlienke, že experimenty by sa mali obmedziť na laboratóriá. Keď sa v NASA začal rozprávať s inými biohackermi prostredníctvom mailing listu a dozvedel sa o problémoch tých, ktorí chceli robiť svojpomocne – dodávateľov bolo ťažké nájsť a nie vždy posielali správne objednávky tým, ktorí nemali laboratórium – v roku 2013 začal podnikať s názvom The ODIN (Open Discovery Institute a pocta severskému bohu), aby posielal súpravy a nástroje ľuďom, ktorí chceli pracovať vo svojej garáži alebo izbe. V roku 2015, po tom, čo sa rozhodol opustiť NASA, pretože sa mu nepáčilo pracovať v ich konzervatívnom prostredí, spustil úspešnú fundraisingovú kampaň na súpravu DIY CRISPR.

„Jediné, čo potrebuješ vedieť, je, že chcem, aby huba bola fialová. Nemalo by to byť ťažšie."

V roku 2016 predal produkty v hodnote 200 000 dolárov, vrátane kvasnicovej súpravy, ktorú možno použiť na napájanie žiarivého bioluminiscenčného piva, súpravy na detekciu antibiotík doma a kompletného domáceho laboratória za cenu MacBooku Pro. V roku 2017 očakáva zdvojnásobenie tržieb. Mnohé súpravy sú jednoduché a väčšina kupujúcich ich pravdepodobne nepoužíva na výmenu (veľa súprav ide do škôl). Zayner však zároveň dúfa, že s pribúdajúcimi poznatkami budú ľudia experimentovať aj nezvyčajnejšími spôsobmi.

Zainer predáva kompletné domáce biohackovacie laboratórium približne za cenu MacBooku Pro.

Pýta sa, či tradičné výskumné metódy, ako sú randomizované kontrolované štúdie, sú jediným spôsobom, ako robiť objavy, a poukazuje na to, že v novej personalizovanej medicíne (ako je imunoterapia rakoviny, ktorá je personalizovaná pre každého pacienta) má veľkosť vzorky jednej osoby zmysel. . Vo svojom prejave tvrdil, že ľudia by mali mať možnosť experimentovať sami, ak chcú; meníme svoju DNA, keď pijeme alkohol alebo fajčíme cigarety alebo dýchame špinavý mestský vzduch. Mnohé akcie sankcionované spoločnosťou sú nebezpečnejšie. „Ročne darujeme automobilovým bohom možno milión ľudí,“ povedal. „Ak sa niekoho opýtate: Mohli by ste sa zbaviť áut? - Nie." (Zyner experimentoval mnohými spôsobmi, vrátane extrémnej DIY fekálnej transplantácie, ktorá, ako hovorí, vyliečila jeho tráviace problémy, tiež pomáha pacientom s rakovinou pomocou DIY imunoterapie.)

Ak zmeníte svoju DNA, môžete potom sekvenovať svoj genóm, aby ste zistili, či k zmene došlo. Garážový experiment však nemôže poskytnúť toľko informácií ako konvenčné metódy. "Môžete potvrdiť, že ste zmenili DNA, ale to neznamená, že je to bezpečné alebo účinné," hovorí George Church, profesor genetiky na Harvardskej univerzite. zdravotnícka škola(ktorý zároveň pôsobí ako poradca Zaynerovej spoločnosti, uznáva hodnotu biologicky gramotnej verejnosti v biologickom veku). „Jediné, čo vám povie, že ste urobili správnu prácu, ale to môže byť nebezpečné, pretože ste zmenili aj niečo iné. Nemusí to byť účinné v tom zmysle, že nebolo vymenených dostatok buniek, alebo môže byť príliš neskoro a škoda už bola napáchaná.“ Ak sa dieťa narodí napríklad s mikrocefáliou, zmena génov v jeho tele s najväčšou pravdepodobnosťou neovplyvní jeho mozog.

"Žijeme v neuveriteľnej dobe, kde sa vďaka CRISPR učíme toľko o biológii a genetike, ale stále toho veľa nevieme o bezpečnosti úpravy ľudských buniek pomocou CRISPR."

Každý, kto si chce aplikovať modifikovanú DNA, riskuje, že nebude mať dostatok údajov alebo možno žiadne skutočné údaje o tom, čo sa môže stať, aby sa mohol informovane rozhodnúť. Asi je samozrejmé: toto doma neskúšajte. „Žijeme v neuveriteľnej dobe, v ktorej sa vďaka CRISPR učíme toľko o biológii a genetike, ale stále nevieme veľa o bezpečnosti úpravy ľudských buniek pomocou CRISPR,“ hovorí Alex Marson, výskumník v oblasti mikrobiológie a imunológie. Kalifornskej univerzity v San Franciscu a odborníka na CRISPR. "Je veľmi dôležité, aby to v každom prípade prešlo prísnymi a overenými bezpečnostnými testami a vykonalo sa zodpovedným spôsobom."

V Nemecku je teraz biohacking nezákonný a osobe, ktorá vykonáva experimenty mimo licencovaného laboratória, hrozí pokuta 50 000 eur alebo tri roky väzenia. Svetová antidopingová agentúra teraz zakazuje všetky formy úpravy génov u športovcov. Biohacking však zatiaľ nie je v USA regulovaný. A Zainer si vôbec nemyslí, že by mal, prirovnáva obavy, z ktorých sa ľudia učili používať syntetickú biológiu, k obavám z učenia sa používať počítače na začiatku 80. rokov. (Cituje rozhovor z roku 1981, v ktorom sa Ted Koppel pýtal Steva Jobsa, či existuje nejaké nebezpečenstvo, že by ľudia boli ovládaní počítačmi.) Zayner dúfa, že bude pokračovať v pomoci čo najväčšiemu počtu ľudí stať sa „DNA gramotnejšími“.

„Chcem žiť vo svete, kde sa ľudia geneticky modifikujú. Chcem žiť vo svete, kde sú všetky tieto skvelé veci, ktoré vidíme v sci-fi televíznych reláciách, skutočné. Možno som blázon a hlúpy ... ale myslím si, že je to asi naozaj možné.

Preto si na konferencii pred davom ľudí vpichol injekciu. "Chcem, aby sa ľudia prestali hádať o tom, či môžete alebo nemôžete používať CRISPR, či je v poriadku sa geneticky modifikovať," hovorí. „Už je neskoro: rozhodol som sa za teba. Debata sa skončila. Pokračujme. Využime genetické inžinierstvo na pomoc ľuďom. Alebo im dajte fialovú kožu.“

Jennifer Doudna je známa vedkyňa z USA, ktorej práce sa venujú najmä štruktúrnej biológii a biochémii. Jennifer je laureátkou mnohých prestížnych ocenení, v roku 1985 získala bakalársky titul a už v roku 89 sa stala doktorkou filozofie na Harvardskej univerzite. Od roku 2002 pôsobí na Kalifornskej univerzite v Berkeley. Je všeobecne známa ako výskumníčka RNA interferencie a CRISPR. Uskutočnil výskum Cas9 s Emmanuelle Charpentier.

00:12
Pred pár rokmi sme s kolegyňou Emmanuelle Charpentier vymysleli Nová technológiaúprava genómu. Volá sa CRISPR-Cas9. Technológia CRISPR umožňuje vedcom vykonávať zmeny v DNA vo vnútri buniek, čo by nám umožnilo liečiť genetické choroby.

00:31
Možno vás bude zaujímať, že technológia CRISPR vznikla z projektu základného výskumu, ktorej cieľom bolo zistiť, ako baktérie bojujú s vírusovými infekciami. Baktérie sa vo svojom prostredí musia vysporiadať s vírusmi a vírusovú infekciu možno považovať za tikajúcu bombu: baktéria má len niekoľko minút na to, aby bola neškodná, kým sa baktéria zničí. V bunkách mnohých baktérií existuje adaptívny imunitný systém – CRISPR, ktorý im umožňuje detekovať a ničiť vírusovú DNA.

01:04
Systém CRISPR obsahuje proteín Cas9, ktorý je schopný vyhľadávať, štiepiť a nakoniec zničiť vírusovú DNA. zvláštnym spôsobom. A práve počas nášho výskumu aktivity tohto proteínu Cas9 sme si uvedomili, že jeho aktivitu môžeme využiť v geneticky upravenej technológii, ktorá by vedcom umožnila odoberať a vkladať fragmenty DNA do buniek s neuveriteľnou presnosťou, čo by nám umožnilo urobiť to, čo bolo predtým jednoducho nemožné.

01:42
Technológia CRISPR sa už používa na zmenu DNA u myší a opíc, ako aj iných organizmov. Nedávno čínski vedci ukázali, že dokonca dokázali pomocou technológie CRISPR upraviť gény ľudských embryí. Vedci z Philadelphie ukázali možnosť použitia CRISPR na odstránenie DNA integrovaného vírusu HIV z infikovaných ľudských buniek.

02:09
Možnosť robiť úpravy genómu týmto spôsobom tiež vyvoláva rôzne etické problémy, ktoré treba mať na pamäti, pretože technológiu možno aplikovať nielen na dospelé bunky, ale aj na embryá rôznych organizmov vrátane nášho druhu. Spolu s kolegami sme teda začali medzinárodnú diskusiu o technológii, ktorú sme vymysleli, aby sme dokázali zohľadniť všetky etické a sociálne problémy spojené s takýmito technológiami.

02:39
A teraz vám chcem povedať, čo je technológia CRISPR, čo vám umožňuje, kde sme teraz a prečo si myslím, že na ceste používania tejto technológie musíme postupovať opatrne.

02:54
Keď vírusy infikujú bunku, vstreknú do nej svoju DNA. A vo vnútri baktérie vám systém CRISPR umožňuje vytiahnuť túto DNA z vírusu a vložiť jej malé fragmenty do chromozómu – do DNA baktérie. A tieto kúsky vírusovej DNA sú vložené do oblasti nazývanej CRISPR. CRISPR znamená „krátke palindromické opakovania pravidelne usporiadané v zhlukoch“. (smiech)

03:24
Príliš dlho. Teraz už chápete, prečo používame skratku CRISPR. Ide o mechanizmus, ktorý bunkám umožňuje v priebehu času registrovať vírusy, ktoré ich infikujú. A je dôležité poznamenať, že tieto fragmenty DNA sa prenášajú na potomkov buniek, takže bunky sú chránené pred vírusmi nie jednu generáciu, ale mnoho generácií buniek. To bunkám umožňuje viesť si „záznam“ o infekcii a ako hovorí môj kolega Blake Widenheft, lokus CRISPR je vlastne genetický očkovací preukaz bunky. Po vložení týchto fragmentov DNA do bakteriálneho chromozómu bunka vytvorí malú kópiu vo forme molekuly nazývanej RNA, na tomto obrázku je oranžová a toto je presná tlač vírusovej DNA. RNA je chemický „bratranec“ DNA, čo jej umožňuje interakciu s molekulami DNA, ktoré majú pre ňu vhodnú sekvenciu.

04:24
Takže tieto malé kúsky RNA z lokusu CRISPR sa spájajú, viažu sa na proteín nazývaný Cas9, ktorý je na tomto obrázku biely, a vytvárajú komplex, ktorý v bunke funguje ako strážca. Skenuje celú DNA v bunke, aby našiel oblasti, ktoré zodpovedajú sekvenciám RNA, ktoré sú s ňou spojené. A keď sa tieto miesta nájdu, ako môžete vidieť na obrázku, kde DNA je modrá molekula, tento komplex sa naviaže na túto DNA a umožní proteínu Cas9 rozrezať vírusovú DNA. Veľmi presne strihá medzeru. Túto hliadku, komplex proteínu Cas9 a RNA, si môžeme predstaviť ako pár nožníc, ktoré dokážu prestrihnúť DNA – prerušia dvojvláknovú špirálu DNA. A dôležité je, že tento komplex sa dá naprogramovať, napríklad sa dá naprogramovať tak, aby rozpoznal potrebné sekvencie DNA a prerezal DNA v tejto oblasti.

05:26
Ako sa vám chystám povedať, uvedomili sme si, že táto aktivita by sa dala využiť v genetickom inžinierstve, aby umožnila bunkám vykonať veľmi presné zmeny v DNA v mieste, kde došlo k rezu. Je to ako používať program na spracovanie textu na opravu preklepov v dokumente.

05:48
Boli sme schopní navrhnúť, že systém CRISPR môže byť použitý v genómovom inžinierstve, pretože bunky sú schopné nájsť rozbitú DNA a opraviť ju. Takže, keď rastlinná alebo živočíšna bunka nájde dvojvláknový zlom vo svojej DNA, je schopná ho opraviť, buď spojením zlomených koncov DNA, čím sa na danom mieste vykoná mierna zmena v sekvencii, alebo môže opraviť prerušenie vložením nového úseku DNA do prerušenia. Ak teda dokážeme zaviesť dvojvláknové zlomy v DNA na presne vymedzené miesta, môžeme prinútiť bunky, aby tieto zlomy opravili, pričom buď zničíme genetickú informáciu, alebo zavedieme novú. A ak by sme dokázali naprogramovať technológiu CRISPR tak, že zlom v DNA sa zavedie v mieste mutácie alebo v blízkosti mutácie, ktorá spôsobí napríklad cystickú fibrózu, mohli by sme prinútiť bunky, aby túto mutáciu opravili.

06:51
V skutočnosti genomické inžinierstvo nie je nová oblasť, rozvíja sa už od 70. rokov minulého storočia. Máme technológiu na sekvenovanie DNA, kopírovanie DNA, dokonca aj na manipuláciu s DNA. A to sú veľmi sľubné technológie, ale problém je v tom, že boli buď neúčinné, alebo príliš náročné na použitie, takže väčšina vedcov ich nemohla použiť vo svojich laboratóriách alebo ich aplikovať v klinických podmienkach. Takže bola potrebná technológia ako CRISPR, pretože je relatívne jednoduchá na použitie. Staré techniky genomického inžinierstva si môžete predstaviť tak, že musíte znova pripojiť počítač vždy, keď chcete spustiť nový program, zatiaľ čo technológia CRISPR je ako softvér pre genóm: môžeme ju jednoducho naprogramovať pomocou malých kúskov RNA.

07:53
Akonáhle dôjde k prerušeniu dvojitého vlákna, môžeme spustiť proces opravy, a tým možno dosiahnuť úžasné výsledky, ako je fixácia mutácií, ktoré spôsobujú kosáčikovitú anémiu alebo Huntingtonovu chorobu. Osobne verím, že prvé aplikácie technológie CRISPR budú v krvi, kde je relatívne jednoduché dopraviť tento nástroj do buniek v porovnaní s hustými tkanivami.

08:22
Práve teraz veľa prebiehajúcej práce využíva túto metódu na zvieracích modeloch ľudských chorôb, ako sú myši. Technológia sa používa na uskutočňovanie veľmi presných zmien, čo nám umožňuje študovať, ako tieto zmeny v bunkovej DNA ovplyvňujú buď tkanivo, alebo ako tu, celý organizmus.

08:42
V tomto príklade bola použitá technológia CRISPR na narušenie génu vykonaním malej zmeny v DNA v géne zodpovednom za farbu čierneho plášťa u týchto myší. Predstavte si, tieto biele myši sa líšia od svojich farebných bratov a sestier len malou zmenou v jednom géne v celom genóme, ale inak sú úplne normálne. A keď sekvenujeme DNA týchto zvierat, zistíme, že zmena v DNA sa udiala presne na mieste, kde sme plánovali pomocou technológie CRISPR.

09:18
Experimenty sa uskutočňujú aj na iných zvieratách, u ktorých je vhodné vytvárať modely ľudských chorôb, napríklad na opiciach. A v tomto prípade zistíme, že tieto systémy možno použiť na testovanie aplikácie tejto technológie na určité tkanivá, napríklad na zistenie, ako do buniek dodať nástroj CRISPR. Chceme tiež rozšíriť naše chápanie toho, ako môžeme kontrolovať, ako sa DNA opravuje po tom, čo sa zlomí, a zistiť, ako môžeme kontrolovať a obmedziť mimocieľové alebo nezamýšľané efekty pri používaní tejto technológie.

09:55
Verím, že v priebehu najbližších 10 rokov sa dočkáme využitia tejto technológie na klinike, samozrejme, u dospelých pacientov. Zdá sa mi pravdepodobné, že počas tohto obdobia budú schválené klinické skúšky a možno aj terapie, čo je veľmi povzbudivé. A kvôli tomuto vzrušeniu, ktoré táto technológia vyvoláva, je o ňu obrovský záujem zo strany začínajúcich spoločností vytvorených s cieľom premeniť technológiu CRISPR na komerčný produkt, ako aj mnohých investorov rizikového kapitálu,

10:26
investovanie do takýchto spoločností. Musíme však tiež zvážiť, že technológiu CRISPR možno použiť na zlepšenie výkonu. Predstavte si, že by sme mohli skúsiť navrhnúť ľudí s vylepšenými vlastnosťami, ako sú silnejšie kosti alebo menší sklon ku kardiovaskulárnym ochoreniam, alebo dokonca črty, o ktorých by sme si mohli myslieť, že by boli žiaduce, ako napríklad iná farba očí alebo vyšší, niečo také. Ak chcete, sú to „dizajnéri“. Teraz prakticky neexistuje žiadna genetická informácia, ktorá by nám umožnila pochopiť, ktoré gény sú zodpovedné za tieto vlastnosti. Je však dôležité pochopiť, že technológia CRISPR nám poskytla nástroj na uskutočnenie týchto zmien,

11:13
len čo nám budú tieto poznatky k dispozícii. To vyvoláva množstvo etických otázok, ktoré musíme dôkladne zvážiť. A preto sme s kolegami vyzvali vedcov z celého sveta, aby pozastavili akékoľvek klinické aplikácie technológie CRISPR na ľudských embryách, aby sme mali čas všetko dôkladne zvážiť. možné následky toto. A máme dôležitý precedens pre takúto pauzu: v 70. rokoch sa vedci spojili, aby vyhlásili moratórium na používanie molekulárneho klonovania,

11:47
kým nebude technológia dôkladne otestovaná a preukázaná ako bezpečná. Takže aj keď je genetické inžinierstvo ľudí oneskorené, už to nie je sci-fi. Geneticky upravené zvieratá a rastliny už existujú. A to na nás všetkých kladie veľkú zodpovednosť a potrebu zvážiť nežiaduce dôsledky a úlohu úmyselného vplyvu tohto vedeckého prelomu.

12:21
Ďakujem!

12:22
(Potlesk) (Potlesk sa skončil)

Bruno Giussani: Jennifer, táto technológia by mohla mať obrovské dôsledky, ako ste zdôraznili. Veľmi rešpektujeme váš postoj k vyhláseniu pauzy, moratória alebo karantény. To všetko má, samozrejme, terapeutické dopady, ale sú aj neliečebné a zdá sa, že práve o ne je najväčší záujem najmä v médiách. Tu je jedno z najnovších vydaní časopisu The Economist: „Editing Humanity“. Hovorí len o zlepšovaní vlastností, nie o liečení. S akou reakciou ste sa v marci stretli od kolegov z vedeckej komunity, keď ste sa pýtali alebo ponúkli, že sa nad tým všetkým pozastavíte a zamyslíte sa?

Jennifer Doudna: Myslím si, že kolegovia boli radi, že mali možnosť o tom otvorene diskutovať. Je zaujímavé, že keď som o tom hovoril s ľuďmi, moji kolegovia vedci nielenže vyjadrili veľmi odlišné názory na túto vec. Je zrejmé, že táto téma si vyžaduje starostlivé zváženie a diskusiu.

BJ: V decembri sa uskutoční veľké stretnutie, ktoré zvolávate vy a vaši kolegovia spolu s Národnou akadémiou vied a ďalšími. Čo konkrétne očakávate od tohto stretnutia z praktického hľadiska?

JD Odpoveď: Dúfam, že názory mnohých ľudí a zainteresovaných strán ochotných zodpovedne zvážiť použitie tejto technológie budú zverejnené. Možno nebude možné dosiahnuť konsenzus, ale verím, že by sme mali aspoň pochopiť, akým problémom budeme v budúcnosti čeliť.

BJ: Vaši kolegovia, napríklad George Church na Harvarde, hovoria: „Etické otázky sú v podstate otázkou bezpečnosti. Testujeme znova a znova na zvieratách, v laboratóriách, a keď máme pocit, že nič nehrozí, prejdeme na ľudí.“ Toto je iný prístup: musíme využiť túto príležitosť a nesmieme prestať. Môže to spôsobiť rozkol vo vedeckej komunite? To znamená, že uvidíme, že niektorí ľudia ustúpia, pretože pochybujú o etike, zatiaľ čo iní jednoducho pôjdu vpred, keďže v niektorých krajinách je len malá alebo žiadna kontrola.

JD : Myslím si, že každá nová technológia, najmä takáto, bude mať niekoľko rôznych uhlov pohľadu a myslím si, že je to úplne pochopiteľné. Verím, že táto technológia bude nakoniec použitá na konštrukciu ľudského genómu, ale zdá sa mi, že bez dôkladného zváženia a diskusie o rizikách a možných komplikáciách bolo by to nezodpovedné.

BJ: Existuje mnoho technológií a iných oblastí vedy, ktoré sa vyvíjajú exponenciálne, v skutočnosti ako vo vašom odbore. Myslím umela inteligencia, autonómne roboty a pod. Zdá sa mi, že nikde, okrem oblasti autonómnych vojenských robotov, nikto neinicioval podobnú diskusiu v týchto oblastiach a žiadal moratórium. Myslíte si, že vaša diskusia môže byť príkladom pre iné oblasti?

JD: Myslím, že pre vedcov je ťažké opustiť laboratórium. Keď hovoríme o mne, nie je mi veľmi príjemné to robiť. Verím však, že keďže sa podieľam na vývoji tohto, táto skutočnosť ukladá mne a mojim kolegom zodpovednosť. A povedal by som, že dúfam, že ďalšie technológie budú posudzované rovnakým spôsobom, akým by sme chceli uvažovať o niečom, čo môže mať vplyv. v iných oblastiach ako biológia.

15:44
BJ: Jennifer, ďakujem, že si prišla na TED.

JD: Vďaka!

Prečítajte si na Zozhnik.

Zmena ľudskej DNA, ktorá sa prenáša na ďalšie generácie, bola dlho považovaná za eticky uzavretú a zakázanú v mnohých krajinách. Vedci uvádzajú, že používajú nové nástroje na opravu génov spôsobujúcich choroby v ľudských embryách. Hoci vedci používajú chybné embryá a nemajú v úmysle ich implantovať do maternice ženy, práca je znepokojujúca.

Zmena v DNA ľudských vajíčok, spermií alebo embryí je známa ako zárodočná zmena. Mnoho vedcov požaduje moratórium na klinickú revíziu embryí, úpravu ľudských zárodočných línií a mnohí veria, že tento druh vedecká činnosť by malo byť zakázané.

Úprava DNA ľudského embrya však môže byť eticky akceptovateľná, aby sa predišlo ochoreniu dieťaťa, ale len v ojedinelých prípadoch a so zárukami. Tieto situácie môžu byť obmedzené na páry, kde majú obaja vážne genetické ochorenia a pre ktoré je úprava embryí naozaj poslednou rozumnou možnosťou, ak chcú mať zdravé dieťa.

Nebezpečenstvo zámernej zmeny génov

Vedci sa domnievajú, že úprava ľudského embrya môže byť prijateľná, aby sa zabránilo zdedeniu vážnych genetických chorôb u dieťaťa, ale iba ak sú splnené určité bezpečnostné a etické kritériá. Napríklad pár nemôže mať „rozumné alternatívy“, ako je možnosť vybrať si zdravé embryá na oplodnenie in vitro (IVF) alebo prostredníctvom prenatálneho testovania a potratu plodu s ochorením. Ďalšou situáciou, ktorá môže spĺňať kritériá, je, ak majú obaja rodičia rovnaký zdravotný stav, ako je cystická fibróza.

Vedci varujú pred potrebou prísneho vládneho dohľadu, aby sa predišlo tomu, aby sa úprava zárodočnej línie používala na iné účely, ako napríklad dať dieťaťu žiaduce, charakteristické črty.

Úpravou génov v bunkách pacienta, ktoré nie sú zdedené, už prebiehajú klinické skúšky na boj proti HIV, hemofílii a leukémii. Predpokladá sa, že existujúce regulačné systémy pre génovú terapiu sú dostatočné na vykonanie takejto práce.

Úprava genómu by nemala byť zameraná na zvýšenie potencie, zvýšenie svalovej sily u zdravého človeka alebo zníženie hladiny cholesterolu.

Úprava génov ľudskej zárodočnej línie alebo modifikácia ľudskej zárodočnej línie znamená zámernú úpravu génov, ktorá sa prenáša na deti a budúce generácie.

Inými slovami, tvorba geneticky modifikovaných ľudí. Modifikácia ľudských zárodočných línií bola z bezpečnostných a sociálnych dôvodov už mnoho rokov považovaná za tabuizovanú tému. Je formálne zakázaný vo viac ako 40 krajinách.

Pokusy o stvorení geneticky modifikovaných ľudí a veda o eugenike

Avšak v posledné roky, podľa nových metód genetického inžinierstva sa uskutočnili pokusy s ľudskými embryami. Na výskum boli použité gény a ľudské embryá spojené s beta krvnou chorobou – talasémiou. Pokusy boli väčšinou neúspešné. Nástroje na úpravu génov sa však vyvíjajú v laboratóriách po celom svete a očakáva sa, že úpravy alebo vymazanie génov budú jednoduchšie, lacnejšie a presnejšie než kedykoľvek predtým. Moderné, no teoretické metódy úpravy genómu umožnia vedcom vložiť, odstrániť a vyladiť DNA, aby získali pozitívne výsledky. To je prísľubom liečby určitých chorôb, ako je kosáčikovitá anémia, cystická fibróza a určité typy rakoviny.

Selekcia vo vzťahu k človeku – eugenika

Úprava génov ľudských embryí alebo smer eugeniky vedie k vytvoreniu geneticky modifikovaných veľmi Iný ľudia. To spôsobuje vážnu bezpečnosť v dôsledku sociálnych a etických problémov. Od vyhliadok na nezvratné poškodenie zdravia budúcich detí a generácií až po otvorenie dverí novým formám sociálnej nerovnosti, diskriminácie a konfliktov. Nová éra eugeniky.

Veda eugeniky pre ľudský výber vznikla v polovici minulého storočia ako veda nacistického smeru.

Vedci nesmú robiť zmeny v ľudskej DNA, ktorá sa prenáša na ďalšie generácie. O takomto inovatívnom kroku vo vede eugeniky by sa malo uvažovať až po dodatočnom výskume, po ktorom je možné vykonať zmeny za prísnych obmedzení. Takáto práca by mala byť zakázaná, aby sa predišlo vážnym chorobám a invalidite.

Variácie spôsobené zmenou génov sa tiež nazývajú mutácie.

Robiť zmeny v génoch ľudských spermií, vajíčok alebo embryí je dlhé tabu, pretože takéto zmeny zdedia ďalšie generácie. Čiastočne je to tabu, pretože sa obáva, že chyby by mohli neúmyselne vytvoriť nové umelé choroby, ktoré by sa potom mohli stať trvalou súčasťou ľudského genofondu.

Ďalším problémom je, že tento druh možno použiť na genetickú modifikáciu z nemedicínskych dôvodov. Vedci by sa napríklad teoreticky mohli pokúsiť o vytvorenie detského konštruktéra, v ktorom sa rodičia snažia vybrať črty svojich detí, aby boli múdrejší, vyšší, lepší športovci alebo s inými údajne potrebnými atribútmi.

Nič také v súčasnosti nie je možné. Ale aj vyhliadka spôsobuje obavy vedcov výrazne zmeniť priebeh evolúcie a stvorenia ľudí, ktorí sú považovaní za geneticky vylepšených, prísť s tým, aké dystopie budúcnosti sú opísané vo filmoch a knihách.

Akýkoľvek pokus vytvoriť bábätká zo spermií, vajíčok alebo embryí, ktoré majú svoju vlastnú DNA a pokus o úpravu, sa môže uskutočniť len za veľmi starostlivo kontrolovaných podmienok a len s cieľom zabrániť ničivým chorobám.

Môže byť ťažké ďalej rozlišovať medzi použitím úpravy génov na prevenciu alebo liečbu choroby a jej použitím na zlepšenie schopností človeka.

Napríklad, ak sa vedcom podarí zistiť, že zmeny génov zvyšujú schopnosť myslenia bojovať proti demencii pri Alzheimerovej chorobe, možno to považovať za preventívna medicína. Ak jednoducho radikálne zlepšíte pamäť zdravého človeka, potom to už nie je lekársky smer.

Kedy je dovolené meniť DNA

Schopnosť upravovať gény sa dá použiť na liečbu mnohých chorôb a možno aj na zabránenie výskytu mnohých zničujúcich porúch v prvom rade odstránením genetických mutácií v spermiách, vajíčkach a embryách. Niektoré potenciálne zmeny by mohli zabrániť širokému spektru chorôb, vrátane rakoviny prsníka, Tay-Sachsovej choroby, kosáčikovej anémie, cystickej fibrózy a Huntingtonovej choroby.

Klinické skúšky na úpravu génov by mali byť povolené, ak:

• žiadna „rozumná alternatíva“ na prevenciu „vážnej choroby“
• je presvedčivo dokázané, že gény pri úprave odstraňujú príčinu ochorenia
• zmeny sú zamerané len na transformáciu takých génov, ktoré sú spojené s obvyklým zdravotným stavom
• dostatočné predbežné výskumná práca o rizikách a potenciálnych prínosoch pre zdravie
• nepretržitý, prísny dohľad na štúdium vplyvu postupu na zdravie a bezpečnosť účastníkov a dlhodobé komplexné plány
• je maximálna transparentnosť v súlade s dôvernosťou pacienta a prebieha prehodnocovanie zdravotných, sociálnych prínosov a rizík
• sú zavedené robustné mechanizmy dohľadu, aby sa zabránilo šíreniu vážneho ochorenia alebo stavu.

Zástancovia úpravy ľudských zárodočných línií tvrdia, že by to mohlo potenciálne znížiť alebo dokonca odstrániť výskyt mnohých závažných genetických chorôb, ktoré by znížili ľudské utrpenie na celom svete. Odporcovia tvrdia, že pozmeňovanie ľudských embryí je nebezpečné a neprirodzené a neberie ohľad na súhlas budúcich generácií.

Diskusia o zmene ľudského embrya

Začnime námietkou, že zmena plodu je neprirodzená alebo hra proti Bohu.

Tento argument je založený na predpoklade, že prirodzené je vo svojej podstate dobré.

Choroby sú však prirodzené a milióny ľudí ochorejú a zomierajú predčasne – všetko celkom prirodzene. Keby sme len chránili prírodné tvory a prirodzený fenomén nemohli by sme používať antibiotiká na ničenie baktérií alebo inak vykonávať medicínu alebo bojovať proti suchu, hladomoru, moru. Zdravotníctvo je udržiavané v každej vyspelej krajine a možno ho právom označiť za súčasť komplexného pokusu o zmarenie chodu prírody. Čo samozrejme nie je ani dobré, ani zlé. Lepšie sú prírodné látky alebo prírodné liečby, ak sú, samozrejme, možné.

Vedie k dôležitému momentu v histórii medicíny a úpravy genómu a predstavuje sľubné vedecké úsilie v prospech celého ľudstva.

Zásah do ľudského genómu je povolený len na profylaktické, diagnostické alebo terapeutické účely a bez úpravy pre potomstvo.

Rýchly pokrok v oblasti takzvanej genetiky „detských dizajnérov“ zvyšuje potrebu bioetiky na rozšírenie verejnej diskusie o sile vedy. Veda je schopná geneticky modifikovať ľudské embryá v laboratóriu na kontrolu dedičných vlastností ako napr vzhľad a intelekt.

Odteraz mnohé krajiny podpísali medzinárodnú konvenciu zakazujúcu tento druh úpravy génov a modifikácie DNA.

Môžu sa dobré či zlé návyky, diéty a šport premietnuť aj do detí či vnúčat? Vráti sa náš nedostatok spánku či poháre šampanského navyše, aby prenasledovali našich potomkov – zrazu sa u detí kvôli našim nerozumným rozhodnutiam prejavia sklony k alkoholizmu, cukrovke či syndrómu karpálneho tunela? Look At Me poskytuje hlavné argumenty genetických vedcov, lekárov a ďalších špecialistov, ktorí na túto otázku odpovedali v sekcii „Ask Science“ na Reddite.

Ovplyvňuje životný štýl DNA?

Zatiaľ čo životný štýl neovplyvňuje štruktúru DNA, môže ovplyvniť faktory, ktoré regulujú aktivitu génov. Tento jav sa nazýva epigenetická dedičnosť: podľa toho, aké faktory ovplyvňovali organizmus počas jeho života, sa u jeho potomkov môžu, alebo naopak, nemusia prejaviť niektoré vlastnosti, ktoré boli pôvodne zakotvené v genetickom kóde.

Samotná štruktúra genómu, prenášaná na potomstvo, sa môže zmeniť iba počas tehotenstva: zlá výživa, stres alebo choroby, ktorými v tomto období trpí matka, môžu spôsobiť mutácie na úrovni génov a poškodenie štruktúry DNA – napríklad deti sa môže narodiť v dôsledku takýchto mutácií s extra chromozómom. Ale tieto zmeny sú skôr náhodné, nevyskytujú sa vždy a často nie sú spojené so životným štýlom matky. Ide o genetickú anomáliu, ktorú je ťažké predvídať ešte pred počatím, no už dnes možno budúcich rodičov varovať pomocou prenatálnej diagnostiky – výskumný program zahŕňa špeciálny test, ktorý umožňuje skontrolovať plod na 6000 možných vývojových porúch.

Nie všetky vlastnosti prenesené z rodičov na potomkov sú však vložené do DNA. Mechanizmus dedičnosti mimo štruktúry genetického kódu skúma špeciálny vedný odbor – epigenetika. Samotný termín vymyslel Angličan Conrad Waddington v 50. rokoch. Vedec ešte nevedel, ako je usporiadaný ľudský genóm, no tušil existenciu istého mechanizmu, ktorý riadi dedičný materiál živých bytostí. V 90. rokoch, keď bola ľudská DNA dešifrovaná, si vedci spomenuli na epigenetiku a našli podporu pre Waddingtonove hypotézy. Teraz sa epigenetická (doslova „overergene“) dedičnosť vzťahuje na všetky zmeny spojené s fenotypom alebo génovou expresiou, ktoré sa objavujú u potomkov v prvej generácii u živých bytostí a v niekoľkých generáciách v bunkových organizmoch.

Vedci presne nevedia, ako dochádza k dedičnosti u živých bytostí. Na vysledovanie príčin prejavu podobných znakov je potrebné vziať do úvahy nekonečné množstvo faktorov: podmienky, v ktorých došlo k rastu a vývoju zvieraťa, environmentálne faktory, ekológiu, kozmické žiarenie atď. Výskumníci nemôžu s istotou povedať, čo ovplyvňuje génovú expresiu, a ak prejavujete rovnaké črty ako vaši rodičia, neznamená to, že sa na vás preniesli geneticky. Možno je váš fenotyp ovplyvnený klímou, tempom života vo vašom rodnom meste alebo konzumáciou potravín, ktoré poznáte vo vašej rodine.

Obzvlášť ťažké je popísať mechanizmus dedenia určitých vlastností a charakterových vlastností u ľudí.- na rozdiel od väčšiny zvierat sú ľudia vo svojom vývoji vysoko závislí od spoločnosti a dieťa v procese dospievania je ovplyvnené svojimi príbuznými, rovesníkmi, učiteľmi, filmovými postavami, normami a príkazmi prijatými v spoločnosti. Zhruba povedané, ak sa rodina venuje športu po tri generácie, neznamená to, že deti zdedia odľahčovacie svaly geneticky: v prvom rade sú ovplyvnené výchovou a rodinnou tradíciou trávenia večerov v posilňovni.

Čo ak sa však nielen fyziologické vlastnosti, ale aj vzorce správania môžu prenášať z generácie na generáciu? Vďaka tejto otázke sa nedávno objavil nový smer – behaviorálna epigenetika. Vedci pracujúci v tejto oblasti naznačujú, že životný štýl rodičovského organizmu môže ovplyvniť charakter a scenáre správania potomstva.

V roku 2013 autoritatívny časopis Neuroscience publikoval výsledky experimentov na laboratórnych myšiach: vedci naučili zviera báť sa vône čerešní (zdá sa, že nevysvetľujú nič o výbere arómy) a potom pozorovali prejavy toho istého. strach u potomkov tejto myši a dokonca aj nasledujúcich generácií .

Nemôžeme presne vedieť, čo to spôsobilo: možno je mechanizmus genetického prenosu scenárov správania oveľa zložitejší a u myší sa prejavuje úplne inak ako u ľudí. Biológovia však tvrdia, že schopnosť prenášať nadobudnuté zručnosti prostredníctvom genetiky by bola dobrým urýchľovačom evolúcie, pretože takto by sa vyspelejšie tvory objavovali oveľa rýchlejšie ako v dôsledku náhodných génových mutácií. Ak veríte, že príroda je usporiadaná logicky, prenos vzorcov správania by bol veľmi užitočný pre vývoj živých bytostí.

ale prenášajú sa na potomkov všetky scenáre správania, alebo len tie, ktoré boli prospešné pre rodičovskú bytosť? Strach je prejavom pudu sebazáchovy, ktorý pomáha myške chrániť seba a budúcnosť populácie a presne opačný efekt má napríklad zvyk pitia alkoholu. Genetici tvrdia, že prítomnosť v rodokmeň niekoľko príbuzných alkoholikov nezvyšuje šancu, že sa dieťa stane závislým od pitia: s najväčšou pravdepodobnosťou bude mať v DNA predispozíciu k alkoholizmu, ale bez motivačného vplyvu sociálne prostredie tento gén sa neprejaví.

Ukazuje sa, že skúsenosti získané rodičmi môžu ešte ovplyvniť potomka, ale nemôžu zmeniť DNA. Keďže epigenetická dedičnosť bola objavená pomerne nedávno, výskumníci nemali možnosť ju sledovať u niekoľkých generácií ľudí: teraz sa tento jav študuje na myšiach, ktorých štruktúra DNA je blízka človeku a rýchlosť reprodukcie vám umožňuje sledovať génovú expresiu. u rodičov, detí a vnúčat. Ale otázka premietania výsledkov experimentov na ľudí zostáva otvorená.

Športovaním alebo dodržiavaním správnej stravy nezmeníte svoj genetický kód, ale využijete príležitosti obsiahnuté v prírode. Môžete to porovnať s hernými konzolami: vložením rôznych kaziet získate rôzne výsledky, ale bez samotnej konzoly s určitými Technické špecifikácie kazety nič neznamenajú. V každom prípade, starať sa o seba a svoje zdravie nie je zlý nápad, aj keď s takými ťažkosťami dobré návyky nebudú epigeneticky prenesené na vaše deti.

Ľudské genetické inžinierstvo sa nám, obyčajným ľuďom, stále javí ako niečo z oblasti sci-fi. O to prekvapivejšia bola správa The Telegraph, v ktorej sa uvádza, že Rada pre etiku Spojeného kráľovstva povolila genetické inžinierstvo ľudských embryí. Je zrejmé, že z odporúčaní Rady pre etiku k zákonu o genetických zásahoch „vzdialenosť obrovská veľkosť“, ale zdá sa, že prvý krok bol urobený.

Telegraph oslovil profesorku Karen Jungovú, predsedníčku pracovnej skupiny pre úpravu genómu a ľudskú reprodukciu, aby sa vyjadrila. Pani profesorka povedala, že v budúcnosti medzi reprodukčné technológie môže byť zavedenie dedičných zmien v genóme, aby sa zabezpečili určité vlastnosti detí. Najprv sa, samozrejme, dedičné choroby budú riešiť týmto spôsobom, ale potom „ak sa technológia úspešne rozvinie, má potenciál stať sa alternatívnou reprodukčnou stratégiou dostupnou rodičom na dosiahnutie širšieho spektra cieľov“.

Na otázku, či by sa genetickou úpravou dali urobiť deti vysoké, s blond vlasmi a modrými očami (no, ak je zrazu takýto vzhľad v móde), profesorka Yong dodala, že nevylučuje ani toto...

Mali sme však nie etickú, ale, ak to môžem povedať, technickú otázku: sú už vedci schopní prerobiť náš genóm a nahradiť modré oči hnedými?

Čo je to ľudský genóm (pre tých, ktorí vynechali hodiny biológie)

Celý náš život je zakódovaný v molekulách DNA – deoxyribonukleovej kyseline. Všetky tieto obrovské molekuly sa prekvapivo skladajú z kombinácie iba štyroch základných prvkov: dusíkatých báz adenínu, guanínu, tymínu a cytozínu (zvyčajne sa pre stručnosť označujú prvými písmenami – A, G, T, C). Komplexné sekvencie týchto prvkov slúžia ako druh matrice, na ktorej sa syntetizujú RNA - ribonukleové kyseliny. RNA je „ťažným koňom“ nášho tela, každý má svoju špecializáciu. Niektoré sa podieľajú na syntéze bielkovín, nastavujú správnu sekvenciu prvkov, iné dodávajú aminokyseliny na miesto syntézy bielkovín a iné „pretvárajú“ svoje náprotivky katalyzovaním reakcií zahŕňajúcich RNA.

” Osobne mi náš genóm pripomína mravenisko: s DNA - mravčia kráľovná, donekonečna znášajú vajíčka, z ktorých sa objavujú mravce RNA, medzi ktorými sú vojaci, pestúnky, robotníci ...

Wikipedia uvádza tento príklad: „DNA sa často prirovnáva k plánom na výrobu proteínov. Rozšírením tejto inžiniersko-výrobnej analógie, ak DNA je kompletný súbor plánov na výrobu proteínov uložených v trezore manažéra továrne, potom messenger RNA je dočasnou pracovnou kópiou plánu pre jeden diel vydaný do montážnej dielne.

Vyberte si svoju analógiu!

Molekuly DNA sa nachádzajú v každej bunke nášho tela, ktorá má jadro. Molekuly – pretože slávna špirála DNA je „nasekaná“ na 46 „kúskov“ rôznych veľkostí, spojených do párov – to je 23 párov našich chromozómov.

” V každom páre chromozómov sme jeden zdedili od nášho otca a druhý od našej matky. 23. pár je zodpovedný za naše pohlavie, takže chromozómy v ňom sa môžu líšiť: „XX“ pre dievčatá, „XY“ pre chlapcov.

Vo všetkých autozómoch (nepohlavných chromozómoch) obsahuje chromozóm zdedený po otcovi a zdedený od matky podobné gény v rovnakých oblastiach. Podobné - pretože gény, všeobecne povedané, sme všetci odlišní. Napríklad v oblasti, kde sa nachádza gén zodpovedný za farbu vlasov, v jednom chromozóme páru bude gén pre blondínku a na druhej strane brunetka. V tomto prípade bude dominovať jeden z génov a druhý, recesívny, bude čakať v krídlach. Ak je to on, kto je zdedený a ak je s ním spárovaný rovnaký recesívny gén, bude mať príležitosť vyjadriť sa.

” Tento princíp dedenia genetickej informácie je plný nepríjemných prekvapení. A teraz nám vôbec nejde o narodenie modrookého blondína v rodine hnedookých brunetov, ale o dedičné choroby. Niekedy, ukryté v recesívnych génoch, ležia nečinné po mnoho generácií bez toho, aby sa navonok prejavili. Ale akonáhle sa takýto gén stretne so svojím „bratom“, tragické následky sú nevyhnutné.

Každý rodič by chcel zo svojej DNA vyrezať škodlivý gén a nahradiť ho zdravým, čím by ochránil svoje potomstvo. A tu sa opäť vraciame k otázke: je to naozaj skutočné?

Genetické inžinierstvo a IVF

Svetlana Vladimirovna, genetická analýza počas oplodnenia in vitro, „počatie in vitro“, je to už známa vec?

” -Je dokázané, že takéto „odštipnutie“ buniek nevedie k narušeniu vývoja embrya. Táto metóda je technicky oveľa zložitejšia a drahšia ako len genetický rozbor plodu v tehotenstve, ktorý sa robí po odbere plodovej vody alebo fragmentu placenty, takže zatiaľ nemá široké rozšírenie.

To znamená, že rodičia môžu len dúfať, že jedného dňa náhodne „vypadne“ kombinácia zdravých génov. Je možné nejako vystrihnúť „zlé“ gény?

Vo väčšine prípadov nie je potrebné vymazať gén, v skutočnosti patogénne mutácie gén len funkčne „odstránia“. Je potrebné, aby nefunkčný gén normálne fungoval. Buď z nej vyrežte prebytok, alebo vložte stratený, alebo nahraďte nesprávny správnym. Jednoduchším prístupom je pridať normálnu kópiu génu do genómu jedným ťahom.

Technológie modifikácie ľudskej DNA

- Ale ako sa dá „prevádzkovať“ gén, ide naozaj o skutočné technológie?

Existuje mnoho spôsobov, ako rozrezať molekulu DNA. Ľudia si na to požičali nástroje od baktérií. V boji o miesto pod slnkom (alebo naopak v tieni) baktérie syntetizujú proteíny alebo komplexy proteínov a RNA, ktoré štiepia DNA iných typov baktérií a vírusov, ale sú neškodné pre DNA hostiteľky a jej potomkov. . Tieto molekuly sú pripojené k špecifickým sekvenciám DNA (špecifická fráza z „písmen“ A, C, T a G), ktoré zjavne nie sú v hostiteľskom genóme. Takže „odštipnutie“ nie je problém, hlavné je správne prišiť odrezanú molekulu. Ak sa tak nestane, dôjde k prerušeniu chromozómu a k porušeniu funkcií miesta, kde sa zlom nachádza.

” - Teraz je najperspektívnejším nástrojom pre genetického inžiniera bakteriálny systém CRISPR/Cas9 - súčasť bakteriálnej imunity, ktorého modifikácie sa aktívne využívajú na úpravu genómov eukaryotov (živých organizmov, ktorých bunky obsahujú jadrá - pozn. red.). Baktérie si vo svojom genóme „držia v zálohe“ fragmenty DNA vírusov, s ktorými sa už predtým stretli. Tieto fragmenty umožňujú baktérii rýchlo vybudovať konštrukty pozostávajúce z RNA a proteínov, ktoré špecificky štiepia DNA vírusov. V tomto prípade proteín Cas9 funguje ako molekulárne nožnice a takzvaná gRNA, ktorá čiastočne obsahuje genetickú sekvenciu vírusu, je navigačný systém GPS, ktorý nasmeruje „nožnice“ do špecifickej oblasti DNA. Baktérie bojujú s génmi vírusov, ale takýto biotechnologický nástroj môže byť zameraný na ľubovoľný úsek DNA akéhokoľvek organizmu.

Aby sa bunka, ktorej DNA bola takto rozrezaná, mohla zotaviť, paralelne sa do nej vstrekuje DNA s požadovanou sekvenciou. Bunka spúšťa svoje vlastné mechanizmy opravy DNA a používa pridanú DNA ako šablónu na opravu výsledného poškodenia. Takto je možné zameniť jednu genetickú sekvenciu za inú!

- Kde berú tie "správne" gény?

Do genómu baktérie môže byť vložený takmer akýkoľvek ľudský gén, baktéria môže byť nútená aktívne sa rozdeliť a potom môže byť požadovaný fragment opäť izolovaný vo veľkých množstvách. Komplexné živočíšne bielkoviny sa teda dlho neizolovali zo zvieracích orgánov, ale vyrábajú sa pomocou génov zabudovaných do baktérií (napríklad inzulínu).

Môže genetické inžinierstvo poskytnúť zdravie a hnedé oči

- To znamená, že genetické inžinierstvo je možné - aj keď v poriadku laboratórneho experimentu?

Čím je telo zložitejšie, tým je to ťažšie. Na získanie geneticky modifikovaných laboratórnych organizmov sa takéto prístupy používajú už dlho. Náplňou týchto metód je genetická modifikácia plodín, hospodárskych zvierat, ale najmä baktérií.

Nie je však možné priamo preniesť prístupy vyvinuté pre experimentálne organizmy na ľudí. Metódy, ktoré fungujú na zvieratách a rastlinách, nie sú dostatočne špecifické. Niektoré zo získaných organizmov nie sú životaschopné, niektoré majú „nesprávne“ znaky, jednoducho sa vyhodia. Príkladom je zlatá ryža. Bola vyšľachtená genetickou modifikáciou, pridaním dvoch génov z iných organizmov do genómu ryže, čo prispelo k hromadeniu betakaroténu v jej semenách. Skutočne sa získala ryža s požadovanými vlastnosťami, ale jej výnos sa znížil. Predpokladá sa, že dôvodom sú nešťastné miesta inzercie nových génov.

U ľudí je cena chyby príliš vysoká, takže pokusy na ľuďoch sú veľmi obmedzené. Akékoľvek genetické zmeny - riziko degenerácie buniek do rakoviny alebo jej smrti. Prirodzene je možné spracovať bunkovú kultúru alebo napríklad bakteriálnu kolóniu, no v konečnom dôsledku sa snažia vybrať len tie bunky, ktoré majú určité vlastnosti, ktoré sú znakom toho, že k úprave ich genómu naozaj došlo.

” - Ak liečite mnohobunkový organizmus, potom niektoré bunky môžu prejsť modifikáciou, ale niektoré nie. Nie je možné predpovedať, ktorá z buniek sa následne stane prekurzorom špecifických tkanív tela, takže účinok takejto modifikácie je teraz nepredvídateľný. Relatívne povedané, bunka, do ktorej je vložený gén pre hnedé oči, skončí v päte.

- Je možné zmeniť celý genóm dospelého človeka?

Nie, teraz je nemožné pracovať so všetkými bunkami dospelého človeka a nie je to potrebné. Organizmus, ktorý má ťažkú ​​genetickú poruchu, ktorá ovplyvňuje funkciu každej bunky, jednoducho prenatálne zomrie. Genetické poruchy zlučiteľné so životom sa prejavujú najmä v niektorom konkrétnom orgáne alebo orgánovom systéme. Práve tie budú cieľom genetických inžinierov. Ak chceš hnedé oči, potom nie je potrebné upravovať DNA pätiek. Zatiaľ neexistujú overené metódy takýchto manipulácií so stabilným predvídateľným výsledkom na ľuďoch, ale genetické inžinierstvo sa vyvíja veľmi rýchlo, takže čakáme!

- Máte už prvé pokusy o využití genetického inžinierstva pri liečbe genetických chorôb?

Literatúra popisuje úspešné skúsenosti s génovou terapiou pre epidermolysis bullosa ( zriedkavé chronické dedičné ochorenie, v dôsledku ktorého sa na koži a slizniciach priebežne tvoria rany - cca. vyd.). Kmeňové bunky kože pacienta boli ošetrené časticami podobnými vírusu, ktoré obsahovali normálnu sekvenciu génu postihnutého mutáciami. Výsledné bunky sa usadili v poškodených oblastiach pokožky dieťaťa a pokožka bola obnovená!

Objavili sa aj pokusy o ovplyvnenie tela dospelého človeka. Na to bol potrebný genetický materiál zabalený do obalu adenovírusovej častice a dýchacie cesty pacientov boli ošetrené aerosólom. Vírusové častice boli pripojené k bunkám epitelu a injikované do buniek s DNA "požadovaného" génu. Uskutočnili sa aj pokusy na ošetrenie častíc podobných vírusom „správnymi“ génmi krviniek pacienta.

” - V týchto experimentoch boli výsledky tiež, ale nestabilné. Je to spôsobené tým, že zmenené bunky, hoci produkovali potrebné proteíny, sa nerozmnožili. Postupne „správne“ bunky odumierali a príznaky choroby sa vrátili. Ďalším problémom tejto metódy je imunitná odpoveď organizmu na tieto vírusom podobné častice. Mnohé parametre sa týmto prístupom nedajú kontrolovať, hrozí poškodenie normálneho genetického materiálu buniek.

Preto je teraz najperspektívnejším smerom úprava vlastných kmeňových buniek človeka a ich vypustenie späť do tela. Už existujú techniky na odoberanie fibroblastov z kože, ich premenu späť do stavu kmeňových buniek a ich preprogramovanie na niektoré iné typy buniek. To je teraz vlastne špička vedy, vrazilo sa do toho veľa úsilia a financií (aj keď nie u nás). Takto vypestované geneticky „upravené“ bunky môžu človeku pomôcť prekonať AIDS a niektoré druhy rakoviny.

Transplantácia vlastných mitochondrií bola nedávno použitá u novorodencov s kardiovaskulárnymi patológiami v Spojených štátoch. Namiesto slabo fungujúceho vlastného srdca, s mitochondriami zničenými od hladovania kyslíkom, nedali darcovské; mitochondrie získané zo svalového tkaniva detí boli injikované do poškodenej oblasti srdcového svalu. Srdcové bunky prevzali mitochondrie a začali normálne pracovať. Výsledkom bolo, že osem z 11 chorých detí nepotrebovalo transplantáciu srdca! Takúto manipuláciu síce nemožno nazvať geneticky upravenou, no vytvára rezervu na liečbu pacientov, vrátane „mimozemských“ mitochondrií.

Vo všeobecnosti sa v medicíne veľa nádejí vkladá práve do využitia vlastných mierne upravených buniek a v súvislosti s tým si myslím, že dôjde k revízii legislatívy v oblasti genetických modifikácií vo vzťahu k ľuďom.

Rozhovor s Irinou Ilyinovou