Вчені в ролі редакторів. Як наука намагається врятувати людство за допомогою маніпуляцій з ДНК

16 серпня, 22:09
929
Вы также можете прочесть этот материал на русском языке

Фото: Pixabay

Академія наук. Редагування людської ДНК. Гість - кандидат біологічних наук, старший науковий співробітник відділу генетики людини Інституту молекулярної біології і генетики НАН України Оксана Півень. Ефір від 16.08.2018

Дмитро Сімонов: Хочу представити нашого сьогоднішнього гостя. Це Оксана Півень, кандидат біологічних наук, старший науковий співробітник відділу генетики людини Інституту молекулярної біології і генетики НАН України. Юрію, у мене до вас перше запитання: якби у вас в руках опинився такий медичний інструмент чи засіб, який би дозволяв майбутній людині, коли вона ще розвивається на стадії якихось клітин, ембріонів, модифікувати її, наприклад змінити колір її очей або колір волосся, або додати їй м'язів у майбутньому, коли вона виросте; або зробити її дещо розумнішою, або більш витривалою, коли вона бігає марафонські дистанції, або лікувати якісь хвороби за допомогою цього ж механізму, як би ви…

Юрій Пустовіт: Я бы хотел поправить, Дмитрий: я бы постарался не менять в нем ничего, кроме того, чтобы сделать его счастливым. Может быть, для этого стоило бы изменить что-то в его жизни, сделать его более здоровым.

Дмитро Сімонов: І абсолютно не факт, що існують такі гени, які можуть зробити людину щасливою саму по собі. Але насправді подібний механізм схоже, що існує. Він ще, звісно, не використовується в таких випадках для таких цілей, які я щойно намагався змалювати, але є такі підозри і прогнози, що в майбутньому цей механізм буде працювати подібним чином.

Цей механізм називається CRISPR, технологія CRISPR, більш відома для широкої публіки як генетичні ножиці і, повторюся, потенційні перспективи, які відкриває ця технологія, просто захоплюють увагу та уяву і можуть бути дуже-дуже великими в медицині (і не лише в медицині). Ось про ці технології сьогодні ми з пані Оксаною і поговоримо. Пані Оксано, давайте спробуємо…

Юрій Пустовіт: Разъяснить, что это за слово, собственно.

Дмитро Сімонов: Починаючи з самого початку, що це за технологія, звідки вона взялася і що вона дозволяє?

Оксана Півень: По-перше, про те, що вона дозволяє, ви вже досить широко, з прицілом на майбутнє, вже розповіли. Це дійсно унікальна річ, вона дає величезні змоги і науковцям, і медикам. І в сільському господарстві, і в тваринництві потенціал колосальний. А якщо з самого початку, звідки вона взялася: насправді, як дуже часто буває, її знайшли випадково, зовсім не знаючи і не шукаючи її там. Японська група дослідників просто займалася, вивчала банальні бактерії, які живуть у нас з вами в кишківнику і допомагають харчуватися.

І вони випадково знайшли цікаві генетичні конструкції, які їх здивували перш за все тим, що вони не кодували ніякої інформації. І це було дуже дивно, тому що бактерії зазвичай не містять ніякої зайвої генетичної інформації, вони дуже економно використовують свою клітинну і генетичну інформацію. Було абсолютно незрозуміло для чого це, що з цим робити, і до того ж була дуже дивна структура цих послідовностей, це були паліндромні повтори, які були розмежовані спейсерами.

Юрій Пустовіт: Что такое палиндромные повторы и спейсеры?

Оксана Півень: А тепер я розшифровую, що це означає. Спейсери - це вставки, а паліндроми - це такі послідовності ДНК, які читаються однаково і зліва направо, і справа наліво.

Дмитро Сімонов: Ага, це ж і у лінгвістиці щось таке.

Оксана Півень: Паліндроми є в математиці, паліндроми є в музиці, паліндроми є у мові, у генетиці вони також є, зустрічаються. Вони описали це у своїй статті у 80-х роках і трішечки про це забули, просто виявилося, що така штука є. Пізніше інші групи вчених досліджували інші бактерії, археї - це ще старіші одноклітинні організми, - і побачили, що такі штуки є фактично майже у 50% бактерій і майже у всіх архей.

Виникало питання: якщо це так поширено, то, мабуть, це для чогось треба, мабуть вони все ж таки виконують якусь функцію, а не просто це примха якоїсь бактерії. Потім пізніше побачили, що ці розташування і характер, послідовність цих паліндромів, про які я вже сказала, цих послідовностей, які читаються зліва направо і навпаки однаково, вони є дуже специфічними для різних штамів бактерій. Що таке штами, одразу поясню, - це якщо ви виростили в межах певного виду якийсь клон від однієї бактерії, які всі однакові, то це ми називаємо штам.

Дмитро Сімонов: Це лінії, які дуже подібні між собою.

Фото: Pixabay

Оксана Півень: Лінії, але в мікробіології говорять штам, приймають таку термінологію. І ці певні штами, ви ж знаєте, дуже активно використовуються для продукції для нас із вами: йогурти, молочнокисла продукція. І перші компанії, які додумалися використовувати CRISPR - саме ці компанії, вони використовували цю унікальність, як штрих-код для паспортування своїх штамів, і для того, щоби захистити себе від промислового крадійства.

Дмитро Сімонов: Тобто це ділянка в генах, по якій можна сказати: це моя бактерія, більше ніхто її не чіпайте, не маєте права…

Оксана Півень: Абсолютно.

Юрій Пустовіт: То есть они уникальные, да?

Оксана Півень: Вони унікальні, так. І саме так це й було, саме так це довгий час використовувалося, певні компанії просто захищали свої штами і так захищалися від промислового шпіонажу. А вже набагато пізніше було висунуто припущення про те, що ці послідовності все ж таки мають якусь дуже важливу функцію. І, до речі, ваш гість, у якого ви брали інтерв'ю, який приїздив до нас на конференцію…

Дмитро Сімонов: Ви про Євгена Куніна?

Оксана Півень: Так, про Євгена Куніна, він брав участь у цьому, він біоінформатик, який саме і висунув першу гіпотезу, і біоінформатично проаналізувавши величезну поширеність цих структур сказав, що, скоріше за все, вони мають біологічний зміст і можуть брати участь у захисті бактерії від вірусів. Пізніше це було підтверджено експериментально. А тепер я поясню, як вони захищають бактерії від вірусів. Для нас з вами, для пересічної людини бактерії діляться на погані і хороші.

Дмитро Сімонов: Так.

Оксана Півень: Більшість людей знає, що є хороші бактерії, які живуть у нас у кишківнику, можуть жити у нас на шкірі і якось нам…

Дмитро Сімонов: Всі бачили рекламу по телевізору…

Юрій Пустовіт: А вирусы все плохие.

Оксана Півень: А віруси так, віруси всі погані для пересічної людини (думаю, що вірусологи з нами не погодяться). Справа в тому, що деякі віруси здатні паразитувати на бактеріях, вони здатні їх заражати і вбивати. Такі віруси називаються бактеріофагами (бактеріо фаг, фаг - “поїдати” від грецького). І ця система захисту CRISPR-Cas - це система захисту бактерій від таких вірусів, фактично імунна система, як у нас із вами.

Нам з вами набагато складніше, там продукується купа білків, ми можемо розпізнавати збудники різних інфекцій, а у бактерій все трішечки простіше, але дуже функціонально, і те, що ми зараз використовуємо. Фактично бактерія, зустрічаючи у себе чужорідну вірусну ДНК...

Дмитро Сімонов: Ми уважно слухаємо.

Оксана Півень: Вона розпізнає її у своїй клітинці, і туди залучається величезний комплекс білків, деякі з яких називаються нуклеази, їх головна здатність - вони здатні розрізати ДНК. І ось такий величезний комплекс, він складається з бактеріальної CRISPR-РНК, знаходить цю вірусну ДНК, разом із нуклеазою сідає на неї і ріже на шматки. Після цього вірусна ДНК вже не може завадити і якось знищити бактерію, а сама бактерія бере і у ці шматки знову вбудовує ці свої CRISPR-конструкції. Таким чином вона збагачує свою генетичну пам'ять або генетичне знання…

Юрій Пустовіт: Повышает свой собственный иммунитет.

Оксана Півень: Так. І найголовніше, що вона здатна передавати це в поколіннях, тобто це спадкується від бактерії до її дочірніх клітин, це поширюється далі. Тож звідсіля взялася CRISPR.

Дмитро Сімонов: Все чудово, ми знаємо, що є бактерії, що у них є такі унікальні ділянки ДНК, ми з'ясували, що вони дуже корисні, будемо умовно говорити, для здоров'я бактерій, вони можуть обороняти себе, своє внутрішнє середовище від вірусів, це їх імунітет. Ми раді, щасливі за бактерій.

Юрій Пустовіт: А что от этого нам?

Дмитро Сімонов: Що нам корисного?

Оксана Півень: Дуже хороше питання. Справа в тому, що люди зазвичай завжди намагаються використовувати щось для себе, це, в принципі, нормально, на те ми і homo sapiens, що ми пізнаємо світ і намагаємося використовувати свої відкриття на користь людству. Так і тут, дві чудові панянки - Дудна і Шарпант'є - показали, що, перш за все, цей величезний комплекс, який я дуже складно описала, можна штучно синтезувати, штучно отримати всього в одній молекулі РНК, грубо кажучи. Це дуже спростило життя науковцям, тому що не треба моделювати величезні складні комплекси, а можна штучно синтезувати фактично будь-яку РНК. Більше того - яка може прицільно, специфічно розпізнати будь-яку ДНК.

Фото: Pixabay

Дмитро Сімонов: Давайте спробуємо пояснити (і для мене, зокрема): можна штучно синтезувати комплекс, який підглянули у бактерій, і він буде робити що?

Оксана Півень: Цей комплекс буде прицільно, - або люблять ще таке слово “таргетно” - розпізнавати будь-яку ДНК, незалежно від організму.

Юрій Пустовіт: Универсальный.

Оксана Півень: Так, універсально. Причому ви можете програмувати, де саме, в якому місці ви хочете розрізати ДНК. Я говорила, що головне - це нуклеазна активність, тобто такий комплекс буде розрізати ДНК там, де ми його, грубо кажучи, посадимо. Ми можемо запрограмувати цей комплекс.

Дмитро Сімонов: Які можуть бути прикладні застосування такого комплексу? Можливо, якісь речі вже робляться на сьогодні в експериментальному вигляді?

Оксана Півень: Експериментальний вигляд завжди йде вперед, експериментальна наука завжди йде попереду медицини і практичного застосування, це її задача і завдання - досліджувати і показувати перспективи. По-перше, що ми можемо робити, якщо ми розрізаємо ДНК? Ми можемо прицільно індукувати мутації там, де нам треба. Ми можемо викликати уламки, пошкодження ДНК там, де нам треба.

Використовуючи вже мутації цієї технології, ми можемо в таку клітину, де ми розрізали, там де нам треба, в якомусь гені, наприклад, вводити матрицю, спеціально давати здорову або змінену копію гену, яка буде вбудована клітиною. Таким чином, ми можемо цілеспрямовано, дуже обережно (як ви правильно сказали - “молекулярні ножиці” або “молекулярний скальпель”) з такою високою точністю вводити ті зміни, які нам потрібні.

Юрій Пустовіт: Другими словами, мы или вырезаем, или что-то добавляем, что нам необходимо в том или ином случае.

Оксана Півень: Широчезний спектр застосування. Ми можемо, по-перше, викликати спонтанну, некеровану, випадкову мутацію в певному локусі гену, в певному гені. Ми можемо свідомо вбудувати те, що ми хочемо вбудувати в певному гені. Відповідно, якщо в цьому гені вже є мутація, була від природи, трапилася, ми можемо виправити її на правильну копію, використовуючи цю технологію. І в принципі в науці це вже використовується, наприклад, для дослідження функції тих чи інших генів застосовується така система, де ми просто вибиваємо ген (це називається нокаут), отримуємо дисфункцію, мовчання - немає гену, немає його продукту і немає його роботи.

І таким чином ми можемо оцінювати на рівні клітин або цілого організму, яка ж функція гену. Для фундаментальної науки це дуже класний інструмент, який є хорошою альтернативою технологіям, які існували до того часу, такі як Cre-loxp системи, які були набагато дорожчими, і, порівняно з CRISPR - це швидше і дешевше.

Дмитро Сімонов: Я пам'ятаю, колись багато галасу наробила (здається, це був кінець 2015 року) робота китайських дослідників, які взяли людські ембріони, які не мали змоги вижити в будь-якому разі, незалежно від того, робили би з ними щось чи ні, і в їхньому геномі був поламаний певний ген, який мав би призводити до такого тяжкого захворювання, як бета-таласемія, якби ці організми виросли. Їм вдалося в експерименті показати, що цей ген можна вимкнути чи вибити, вирізати і замість нього поставити…

Оксана Півень: Відремонтувати.

Дмитро Сімонов: Відремонтувати, поставити в ньому певну заміну, букву, якщо говорити умовною мовою, і він перетворювався на здоровий ген. Звісно, що це було зроблено для фундаментальної науки, і з цих ембріонів ніхто не виріс. Якщо технологія CRISPR - ми і ви, зокрема, в першу чергу, описуєте, як революційну, дуже цікаву, дуже перспективну, - то виникає логічне запитання, чому вже сьогодні в лікарнях, можливо не в Україні, а в якихось інших країнах, не використовують для того, щоби, кажучи простою мовою, міняти…

Оксана Півень: Лікувати.

Дмитро Сімонов: Хворі гени на здорові. Чому це ще не робиться сьогодні?

Оксана Півень: Справа в тому, що лише з 2013 року вчені навчилися використовувати цю технологію для того, що нам потрібно. Тільки з 2013 року ми навчилися тому, як працює цей комплекс, як ми маємо синтезувати або підбирати ці “ключики”, щоби прицільно саджати цю конструкцію у величезний білковий комплекс саме там, де нам треба пошкодити ДНК, або саме там, де нам треба її виправити.

Це дуже мало часу для того, щоби знати її досконало і вже сьогодні пропонувати. Ви знаєте, що і ліки проходять величезний час від ідеї до пацієнта, так само і тут, тут буде набагато довший час, це по-перше. А по-друге: у CRISPR-технології, незважаючи на всі ті чудові моменти, про які ми щойно сказали, є величезна вада - це ефект оффтаргет, тобто зайві мішені. Дуже часто ця технологія сідає не тільки там, де нам треба, а там, де нам не треба.

Фото: Pixabay

Дослідник в експерименті дуже часто стикається з тим, що, наприклад, мутацію або зміну ДНК він викликав не лише там, де він очікував, а ще в кількох місцях, де нам цього не треба було. Тому є цілі окремі групи науковців, які працюють саме над цією системою, доводячи її точність до ідеальних станів, але це питання ще не є стовідсотково вирішеним. І от коли воно буде вирішеним і перевіреним багато-багато разів на тваринах, добровольцях, тоді ми можемо говорити про пряме масивне застосування в клініці.

До речі, стосовно редагування на рівні ембріону і не тільки, зовсім недавно вийшла стаття, яка показала, що CRISPR-Cas система, незважаючи на те, що ми можемо дійсно досить точно вносити зміни саме там, де нам потрібно, все одно викликає і делеці - випадання генетичного матеріалу, і досить масивні зміни навіть на хромосомному рівні. Це буквально 2018 року вийшла стаття, хоча це вже друге таке повідомлення, це не є новиною для наукового світу, це та проблема, яку треба вирішувати.

Юрій Пустовіт: Оксана, меня как человека, который, можно сказать, впервые услышал о CRISPR, интересует: в каких сферах, где практически уже что-то применялось, на чем делались опыты? Что удалось сделать практически?

Оксана Півень: Перш за все, це культури клітин. У науковців дуже багато модельних об'єктів, починаючи від рослин, від бактеріальних клітин до культур клітин нас з вами. Коли, наприклад, пухлинка або ще щось виділяється як культура клітин людини, вона ведеться, стає безсмертною, і науковці з ними працюють. Тваринні об'єкти, найпопулярніші - це рибки даніо, потім миші, щурі, - це я преамбулу говорю.

Так от, фактично на всіх цих об'єктах, зокрема на рослинних об'єктах, CRISPR-Cas-технологія вже була застосована для тих чи інших завдань. Зі свіженького можу навести приклад, на мишках за допомогою CRISPR-Cas-системи було змодельовано міодистрофію Дюшена, така, дуже нехороша патологія, генетично обумовлена, якою хворіють…

Юрій Пустовіт: Ее удалось купировать.

Оксана Півень: Ні, її не те що вдалося купірувати, її вдалося змоделювати, отримати тваринну модель для вивчення людської патології, отака от штука. Спеціально внесли в геном таку зміну, яка є ідентичною людській, щоби вивчати, щоби вчені мали ще одну модель для вивчення особливостей цієї хвороби і вивчення лікування цієї хвороби тощо, тому що для вчених дуже важливо мати моделі, які були би максимально близькими до наших з вами патологій, людських. Тому для цього застосовуються тваринки. Дуже багато робіт зі свинками… До речі, була дуже цікава стаття, я хочу вам про неї розповісти…

Юрій Пустовіт: С обычными свинками или морскими?

Оксана Півень: З мінісвинками. Мініпіги, або корейські свинки, як вони правильно називаються. Там була зроблена дуже класна робота, це робота 2017 року, це просто краса, тому що ця свинка і ця стаття були просто на палітурці журналу Science, це говорить про те, що робота дуже класна, вона просто є діамантом цього випуску журналу, саме цього номеру. Уявіть собі, що є така величезна проблема, як трансплантація органів. І дуже часто люди дуже довго чекають хоча би якихось тканин для трансплантації, дуже важко знайти матеріал для пересадки.

Юрій Пустовіт: А потом они еще и плохо приживаются.

Оксана Півень: Це інша проблема, але так, її треба вирішувати. По-перше, це дефіцит; по-друге, треба підібрати, і, звісно, там питання з імунною системою, які також треба вирішувати. І один з варіантів вирішення - це використання свинок, бо вони найближчі до нас із вами, для того, щоби в їх організмах вирощувати якісь певні тканини, органи для підсадки: печінку, нирку тощо.

Але тут виникає інше питання: у свинок є свої власні ретровіруси - це дуже нехороша група вірусів, які здатні також вбудовуватися і у наш з вами геном, тобто фактично після використання свинки цей орган, який вирощений для людини, може бути забруднений вірусним генетичним матеріалом. І цей вірусний генетичний матеріал може не лише викликати хвороби в людей, він може спричиняти далі онкогенез. З одного боку, ми вирішуємо проблему людини, знаходимо їй органи, допомагаємо.

А з іншого боку, ми наражаємо її на величезну небезпеку саме з такими онкогенними речами. І група вчених вирішила за допомогою CRISPR у свинки на стадії ембріона вимкнути, вибити всі ретровірусні гени з її геному. І за один етап редагування було вимкнено більше ніж 60 генів у свинки, уявіть собі. Це перший приклад, де на цілому багатоклітинному організмі було проредаговано не один ген, а більше. І ця свинка народилася, вона росте, вона живе. І для нас всіх ця робота є цікавою не тільки тому, що було відремонтовано багато генів, вимкнено з її геному, і такі свинки будуть кращими культиваторами або інкубаторами для наших з вами органів, вони будуть більше…

Юрій Пустовіт: Ну да, если они уже и в дальнейшем будут защищены.

Оксана Півень: Саме так. Для нас з вами ця робота ще цікава тим, що це перший багатоклітинний ссавець, найближчий до нас з вами, генетично модифікований з технологією CRISPR-Cas, і у нас є змога проаналізувати, подивитися, як вони будуть розмножуватися, як вони будуть жити, чи відобразиться таке втручання в їх геном на тривалості їх життя, їх розмноженні, чи будуть у них виникати пізніше якісь пухлини.

Це надзвичайно цікава робота, і, дійсно, за цими свинками можна спостерігати у динаміці рік від року, і для нас це буде дуже інформативно. І також це буде давати нам змогу оцінювати цю систему прицільно до редагування наших ембріонів колись, через якийсь час.

Юрій Пустовіт: То есть это даже не одна свинка, а несколько, да?

Оксана Півень: Так, це вже просто отримана.

Дмитро Сімонов: Я, до речі, відповідаючи на запитання Юрія згадав, було ще одне дослідження, в якому в рослини, у квітки вдалося змінити колір. Я з подивом для себе дізнався, що те, що в нас в народі називається кручені паничі, такі гарні, фіолетового чи синього кольору, як правильніше сказати, які десь в'ються по парканах, десь на якихось…

Фото: Pixabay

Юрій Пустовіт: Потом их много насевается и их очень сложно вывести.

Дмитро Сімонов: Але вони дуже гарно виглядають, виявляється…

Оксана Півень: Краще вони, ніж амброзія.

Дмитро Сімонов: Латинською мовою вони називаються іпомея і походять десь з Америки, здається, з центральної Америки. Так от, саме за допомогою CRISPR-технології вдалося зробити їх білими, теж таке застосування. Ми зараз розмовляємо про те, що відбувається у світі. А, наскільки мені відомо, сама пані Оксана бере участь, здається, у двох проектах, в яких використовується технологія CRISPR. Пані Оксано, розкажіть, будь ласка, що це за проекти і яка в них мета?

Оксана Півень: Так, ми дійсно працюємо, це два проекти, але вони трішечки різні, відрізняються за своєю ідеєю і головне - особливістю системи, яку ми там використовуємо. Перший проект, розкажу спочатку про нього, там зроблено більше, тому що цей проект вже на стадії виконання, ми отримали на нього грант, що дає нам змогу дійсно експериментально виконувати, бо це досить дорога робота, як можуть здогадатися слухачі.

Цей проект цікавий тим, що ми там використовуємо CRISPR-Cas систему, яка є зламаною. Вона змутована спеціально, не працює так, як потрібно, про яку ми щойно з вами говорили. А в чому особливість? Вона не розрізає ДНК, це її поломка. Вона здатна розпізнавати там, де ми їй скажемо, але вона не здатна розрізати ДНК там, де ми їй скажемо. Скажете: “Для чого вона така потрібна, якщо вона не працює?”.

Вона змінена іншим способом - методами молекулярної генетики, це дуже складна система, про це можна ще багато говорити, пришиті спеціальні білки, які здатні вмикати гени. І коли ця система сідає туди, куди нам треба, ми керуємо, куди ми можемо її посадити…

Дмитро Сімонов: Вона знаходить ті місця на ДНК, куди вона має вбудуватися.

Оксана Півень: Так, вона знаходить ці місця на ДНК і здатна за допомогою цих білків, які до неї пришиті, вмикати якісь гени. Це називається “спрямована система активації генів”. Чим це цікаво? Фактично ви можете “увімкнути” в клітині ті гени, які вам потрібні.

І тут ми підходимо до іншого нобелівського відкриття - роботи Яманака, за яку він 2007 року отримав Нобелівську премію. Він показав, що з будь-якої диференційованої, тобто спеціалізованої дорослої клітини, простими словами - це клітина шкіри, клітина печінки, нейрончик нервової системи, яка вже диференційована, яка вже відбулася в цьому світі, знайшла собі якусь роботу в нашому тілі, можна отримати стовбурову клітину, яка є недиференційованою, з якої можна отримати все спочатку.

Він принципово показав цей шлях, ми ґрунтуємося на його ідеях, але ми йдемо не від недиференційованої клітини до стовбурової, а ми йдемо від спеціалізованої клітини в одному напрямку до спеціалізованої клітини в іншому напрямку. Простими словами, ми хочемо із фібробластів зробити кардіоміоцити, увімкнувши фібробласти…

Юрій Пустовіт: А еще проще можно?

Дмитро Сімонов: І навіщо це потрібно?

Оксана Півень: Зараз скажу. Увімкнувши фібробласти як спеціальні гени, які і забезпечують розвиток робочих клітин серця. Для чого це треба? Ви знаєте, що є такі нехороші речі, як інфаркт міокарда; ви знаєте, що є такі нехороші речі, як серцева недостатність, фіброз міокарда; і що відбувається при цих патологіях? Відбувається заміщення або заміна робочих клітин серця на неробочі фібробласти, які погіршують і провідність серця, і функцію міокарда. Люди, які перенесли інфаркт, уже в групі ризику тощо.

Юрій Пустовіт: Грубо говоря, эти рабочие клетки превращаются в рубцы, которые…

Оксана Півень: Вони не перетворюються, вони гинуть і заміщуються. Фібробласти розмножуються набагато швидше і краще, ніж кардіоміоцити. А кардіоміоцити діляться дуже-дуже повільно.

Юрій Пустовіт: Кардиомиоциты - это живые клетки?

Оксана Півень: Так, робочі клітини серця. Раніше вважалося, що вони взагалі не виникають у нас впродовж життя - як народилися ви з таким серцем, де 20 мільйонів кардіоміоцитів, так ви з ним все життя і живете, просто ці клітини збільшуються у розмірах. Наразі вже показано, і ми знаємо, що серце у нас оновлюється, але дуже-дуже повільно, за все життя це приблизно 50% усіх клітин, саме кардіоміоцитів.

Це дуже повільно, і нам цього не вистачає, щоби перенести і відновити серце після інфаркту, після таких важких стресів. Справа в тому, що серцю треба якось залатати цю “діру”, і воно латається фібробластами і жировою тканиною, тоді утворюється цей рубець, про який ви зараз сказали, і який життя нам з вами не покращує.

Дмитро Сімонов: І що ви пропонуєте з цим робити?

Оксана Півень: Наш підхід саме і базується на цих дослідженнях, про які я говорила. Яманака і те, що він показав, що ми можемо управляти клітинами і можемо перетворювати їх із одного типу на інший тип, але для цього застосовувалися різні системи, які базуються на введенні в клітину додаткових генів, і це є небезпечно, ми не можемо наразі пропонувати пацієнту ввести в його клітину додаткові гени, навіть якщо вони і хороші, тому що ми не знаємо, які будуть ефекти через 20 років, 30 років. До того ж ми не можемо пропонувати пацієнту будь-які технології, які базуються на застосуванні вірусних векторів. Вектор у даному сенсі - це шатл, який допомагає нам запхати у клітину все, що ми хочемо.

Дмитро Сімонов: Транспортний засіб, на який можна посадити щось і відправити його всередину клітини.

Оксана Півень: Саме так молекулярні генетики і роблять. Тому ми пропонуємо саме за допомогою системи CRISPR-Cas просто ввімкнути у фібробластах ці специфічні кардіальні гени, оскільки, ви розумієте, кожна клітина нашого організму має повний набір генів, але чому клітини відрізняються одна від одної?

Тому що певна група генів працює, а певна група генів не працює. Це і робить клітину тим, чим вона є - або фібробластом, або кардіоміоцитом. І ми хочемо у фібробластах, за допомогою цієї зламаної системи CRISPR-Cas, просто увімкнути кардіальні гени, примусити цей фібробласт працювати як кардіоміоцит.

Дмитро Сімонов: Фактично він має перетворитися, замість тих фібробластів, які серцю не потрібні, будуть кардіоміоцити, які серцю потрібні.

Оксана Півень: І це називається перепрограмування.

Дмитро Сімонов: Добре, але це на стадії дослідження. Що зараз зроблено і які перспективи, чи має це якісь перспективи опинитися в лікарнях і лікувати людей за допомогою цього?

Фото: Pixabay

Оксана Півень: Хочеться вірити, що це опиниться в лікарнях, просто це питання часу, оскільки я вже говорила, що дорога від лабораторії, від ідеї до прямого застосування - це десятки років. Що ж робиться зараз у лабораторії? Наразі ми вже у фібробластах увімкнули три кардіальні гени, ми вже відібрали правильні ключики, щоби їх увімкнути, ми бачимо їх активацію там, де вони в природі не повинні бути активованими, і ми далі продовжуємо цю роботу.

Тепер ми хочемо у фібробластах увімкнути разом всі три гени, щоби подивитися і дочекатися, щоби ці фібробласти почали скорочуватися і відповідати своїми морфологічними, функціональними особливостями стану клітин-кардіоміоцитів, ми в процесі.

Дмитро Сімонов: Тут треба наголосити і нагадати, що ви зараз працюєте з культурами клітин - це, безумовно, не якісь живі люди, не якісь людські серця.

Оксана Півень: Ми наразі працюємо зі щурами, і всі клітини, що ми виділяємо, ми виділяємо зі щурів, це наш модельний об'єкт, на якому ми будемо далі в організмі у тваринок індукувати інфаркт і робити ін'єкції цих наших комплексів, що ми відберемо, щоби показати, що їх серце працює краще, фіброзу в них немає тощо. А зараз ми працюємо виключно з клітинами, які є ізольованими.

Юрій Пустовіт: Это что касается первого исследования, правильно я понимаю?

Оксана Півень: Так.

Юрій Пустовіт: Второй процесс, которым вы заняты?

Оксана Півень: Він народився після спілкування, після моєї лекції про CRISPR-Cas з ембріологом з клініки Вікторія - це клініка репродуктивних технологій. Вони дуже зацікавилися саме цією можливістю, про яку я розповідала, що ми можемо застосовувати цю систему для того, щоби ремонтувати якісь генетичні мутації. Ви знаєте, що генетичних мутацій, які викликають хвороби, які пов'язані з такими тяжкими станами, як ви вже згадували, про бета-таласемію, а ще є гемофілія, купа міодистрофій і не тільки, фенілкетонурія…

Це спадкові мутації, спадкові патології, які значно погіршують стан пацієнта, тривалість його життя тощо. Звісно, така амбітна ідея: "А давайте спробуємо застосувати на стадії ембріона, спробуємо вилікувати, виправити цю помилку". Але, на жаль, цей проект поки що тільки на стадії ідеї, тому що, як ви знаєте, будь-які дослідження потребують величезних коштів, і така робота потребує просто колосальних коштів. І оскільки у нас поки що цих коштів немає, то поки що це на стадії ідеї, на жаль.

Дмитро Сімонов: А як це може виглядати? Я так розумію, що є такі спадкові хвороби, які передаються від батьків дитині, і вилікувати їх практично ніяк неможливо. Цей ген є, він працює, і з цим нічого не зробиш.

Оксана Півень: Так-так, можемо розглянути класичний приклад з гемофілією. Скільки людей-гемофіліків в Україні? Їх досить багато, всі вони на державній програмі, мають отримувати фактор згортання крові. На це величезні кошти виділяються з державного бюджету кожен раз, на закупівлю цих ліків. Чесно кажучи, мені здається, було би дуже розумно, якби була державна програма, спрямована на розвиток генетичних технологій, які би дозволяли лікувати таких пацієнтів.

Юрій Пустовіт: Те же деньги.

Оксана Півень: Ті ж гроші, але ми би зменшували кількість хворих у популяції, тобто ми би знімали це генетичне навантаження, якщо ми говоримо просто про популяцію українців або будь-якої іншої країни, тут немає значення.

Юрій Пустовіт: Это в том случае, когда результаты уже будут.

Оксана Півень: Так, я зараз говорю про перспективу на майбутнє. Але, звісно, держава і зараз має вкладати гроші у підтримку таких досліджень, бо що ж ми потім будемо купувати за тридорога патенти, чи будемо возити за мільйони євро своїх пацієнтів у Європу? Треба ж думати наперед, що ми ж самі можемо заробляти на цьому потім. Класична схема, наприклад, жінка є здоровим носієм гемофілії, і в неї є величезний шанс народження хворих хлопчиків. Наприклад, у поєднанні з протоколом ЕКО, коли ми контролюємо і у нас є змога проаналізувати на стадії зиготи…

Юрій Пустовіт: На самой ранней стадии.

Оксана Півень: Кожен ембріончик одразу після запліднення, ми можемо не тільки відібрати їй здорові, ми можемо просто одразу відремонтувати цей ген в усіх її яйцеклітинах, які ми отримуємо, це ще окрема історія про ЕКО, я маю на увазі сам цей протокол. У поєднанні з протоколом ЕКО ми дійсно можемо дуже прицільно в перспективі ремонтувати такі поломки і пропонувати людям мати стовідсотково здорових дітей, і припинити оце родинне прокляття тієї чи іншої генетичної хвороби.

Дмитро Сімонов: Якщо таке станеться, що на найраніших стадіях така хвороба, як, наприклад, ви сказали про гемофілію, буде вилікувана і викорінена, це означає, що у цієї людини в подальшому, коли вона буде дорослою, можуть народитися здорові діти?

Оксана Півень: Так, вона ж не буде мати цієї генетичної мутації, вона буде передавати вже відремонтований генетичний матеріал, який буде аналогічний здоровому, відповідно нормальним функціональним білкам, які будуть нормально працювати в її організмі.

Юрій Пустовіт: И последующие поколения тоже будут здоровыми.

Оксана Півень: Так. Колись ми винайшли вакцини і знищили купу смертельних хвороб. Фактично, якщо ми цю технологію доведемо до стовідсоткової безпечної роботи і ми будемо переконані, що ми не робимо гірше, то ми можемо просто зовсім знищити деякі генетичні патології.

Дмитро Сімонов: А ось до того, можливо напівжартівливого запитання, з якого я розпочав нашу програму: технологія CRISPR дає можливість не лише лікувати якісь захворювання, а й керувати генами, не пов'язаними зі здоров'ям як таким. Наприклад, генами, які регулюють якісь спортивні якості людини, впливають на них. Я розумію, що це, можливо, запитання не зовсім до науковця, але як нам бути з цим? Як можуть, чи як будуть регулюватися подібні запитання? Якщо батьки, наприклад, захочуть собі дитину з іншим кольором очей, а не з таким, який генетика від природи їй дає. Якщо вони…

Фото: Pixabay

Юрій Пустовіт: Можно ли регулировать фигуру?

Дмитро Сімонов: Будь-які забаганки. Як, на вашу думку, з цим бути?

Оксана Півень: Насправді це дуже хороше запитання, і, до речі, хочу процитувати тут пані Дудну, яка була однією з піонерів у застосуванні системи CRISPR-Cas, яка показала можливість її застосування, що ми можемо легко нею керувати. Вона якраз зараз і закликає, що не треба поспішати, треба десять разів подумати, ніж переходити на роботу і використання CRISPR-Cas системи з ембріонами, вона саме про ці речі і говорить.

Я переконана, що стосовно генетичних мутацій або патологій, хвороб, які викликають мутації, ми маємо повне право про це говорити і пропонувати цю систему, тому що це просто ще один тип ліків, просто ми вже знаємо хвороби набагато краще і у нас є інструмент, яким ми можемо оперувати так само, як апендицит скальпелем. А стосовно забаганок, мені здається, вчені також мають брати участь у цьому діалозі як ніяк, тому що відповідальні за те, що ми створюємо; за те, що ми пропонуємо. Але тут має бути величезний громадський діалог між правниками, громадськістю, вченими, і має бути розроблений протокол, де ми можемо застосовувати, а де ми не можемо застосовувати.

Особисто моє переконання таке, що заради забаганок або навіть заради покращення якихось фізичних якостей, звісно, завжди підкупає ця ідея про майбутнє - “давайте створимо ідеальну людину, сильнішу, розумнішу, кращу, і давайте спробуємо цим інструментом це зробити”. Насправді, це порушує права всіх людей бути рівними і мати рівні можливості, тому якщо ми навіть дійдемо до цього, то ми будемо свідомо створювати якусь групу людей з кращим генетичним бекграундом.

Юрій Пустовіт: “Сверхрасу”.

Оксана Півень: Так, тому, мені здається, треба бути дуже обережними. І те, що не стосується загрози для життя - туди ми не маємо втручатися, таке моє переконання.

Дмитро Сімонов: Ми згадували про те, що перша в історії спроба редагування геному людського ембріона була здійснена саме в Китаї, після цього робилася вже в інших країнах, здається, у Великобританії, США…

Оксана Півень: Там була величезна група, там були і США, і Великобританія, і Китай, це ви говорите про роботу Міталіпова.

Дмитро Сімонов: Я маю на увазі найпершу роботу, яка була опублікована ще в кінці 2015 року. Але не випадково те, що саме Китай там брав участь, це свідчить про те, що у них не так сильно зарегламентовані такі дослідження?

Оксана Півень: Так, це правда, у них дійсно незарегламентовані такі дослідження, більше того, CRISPR-Cas - це не єдина система редагування, яка існує на сьогодні. Були трішечки інші системи, вони також дуже близькі до цієї системи, вони називаються "цинкові пальці", або є ще інша - TALEN, але вони менш точні, трохи дорожчі і трохи складніші у конструюванні. Так от, у тому ж Китаї ці системи вже дуже давно застосовуються для того, щоби розробляти дизайнерських тваринок, наприклад, мінісвинку з забарвленням як у далматинця, або ще щось. Фактично це фабрики, ви можете прийти і замовити собі якусь свинку або якусь собачку.

Дмитро Сімонов: Це ринкова послуга, жодних проблем - плати гроші.

Оксана Півень: Так-так, там немає регламенту, там більше свободи роботи навіть з людськими ембріональними стовбуровими клітинами. І ця робота, яка перша вийшла, її саме через етичні норми дуже довго не хотіли брати, взагалі друкувати поважні журнали, ні Nature, ні Science не взялися її опублікувати, взявся опублікувати трішечки другорядний журнал, але це був дуже чіткий сигнал Європі і решті світу, де дуже жорсткий регламент роботи як і з людськими ембріональними клітинами, так і з ембріонами, що ось, Китай це вже почав, тому якщо ми не будемо щось робити у цьому ж напрямку, ми просто навіть не зможемо ідентифікувати таких модифікованих людей згодом, тому що ми не знаємо, як це робиться.

І перший же крок у відповідь був у Великобританії, коли дозволили застосовувати ембріони, які залишаються після протоколу інвітро, саме такі тригаплоїдні і подібні тим, що використовували китайці, у них йде потрійний набір хромосом. Лише одній групі з інституту Френсіса Кріка, пані Кеті Нікон, її лабораторії дозволили використовувати такі ембріони, але також чітко регламентовано, вони не можуть культивувати їх більше 14 діб для вивчення можливостей системи CRISPR-Cas.

Юрій Пустовіт: Сейчас наш мир быстро меняется, где-то легализуют марихуану, где-то, мы надеемся, будут разрешать исследования, которые помогают лечить людей...

Дмитро Сімонов: І будемо бажати пані Оксані та її колегам успіхів у їх передових дослідженнях, будемо сподіватися, що вони принесуть користь для медицини і для всього людства. Дякуємо пані Оксані.