CC BY
276
1.3. РЕДАКТИРОВАНИЕ ГЕНОМА - НАПРАВЛЕННЫЙ ПРОЦЕСС ЛЕЧЕНИЯ НАСЛЕДСТВЕННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ
Медведев Дмитрий Олегович, студент факультета биоинженерии и биоинформатики Место учебы: ФГБОУ ВО «Московский государственный университет имени М. В. Ломоносова»
d.o.medvedev@icloud.com
Аннотация: автор статьи акцентирует внимание на том, что стремительное развитие биологии приводит к появлению направленных методов изменения биологических объектов, в том числе и ДНК. Редактирование генома человека - одно из амбициозных направлений прикладной биологии. Возможность воздействия на конкретные гены оказывает самое непосредственное влияние на человеческую жизнь и здоровье человека и одновременно вскрывает ряд философских, технологических, морально-этических и правовых вопросов. Автор делает вывод, что современные результаты редактирования генома позволяют сфокусироваться на определенном направлении такого редактирования и найти решения возникающих в этой области проблем.
Ключевые слова: редактирование генома, CRISPR-Cas, генотерапия, наследственные заболевания, коррекция генов.
GENOME EDITING IS A TARGETING TREATMENT OF INHERITED DISEASES
Medvedev Dmitry O., student of faculty of bioengineering and bioinformatics Study place: FSBEI of the «Moscow state university named after M. V. Lomonosov»
d.o.medvedev@icloud.com
Abstract: The exponential increase in biology leads to novel approaches targeting biological objects, in particular DNA. Editing the human genome is one of the ambitious areas of applied biology. The potential opportunity to influence on specific genes has strong and directly impact on human life and health. At the same time it raises the number of philosophical, technological, moral, ethical and legal issues. The current results of genome modification allow us focusing on the particular direction of editing and resolving problems arising in this area.
Keywords: genome editing, CRISPR-Cas, gene therapy, inherited diseases, gene correction.
Биологический аспект понятия редактирования гена
Ген - последовательность ДНК, в которой закодирована информация о признаках человека. Редактирование гена можно рассматривать как ненаправленные (естественные) и направленные (искусственные) процессы.
Изменение структуры генома является одним из процессов, происходящих в живых организмах. Внешними агентами в таком случае могут выступать ретро-вирусы, попавшие внутрь клетки человека. Оказавшись внутри, они могут встроиться в геном человека и вызвать определенные генетические перестройки. Такое ненаправленное редактирование можно считать естественным видом редактирования и встраивания определенной последовательности [3].
В структуре генома существуют также мобильные элементы генома (транспозоны). Мобильные элементы генома - последовательности ДНК, имеющие участки по которым производится вырезание и встраивание в другие сегменты генома. Так, они могут перемещаться в геноме по принципам «скопировать -вставить» или «вырезать - вставить». И такие перестройки тоже могут считаться редактированием постольку, поскольку затрагивают гены и могут вести к радикальным изменениям признаков [3].
Изменения структуры последовательности ДНК наблюдается на всех этапах эмбриогенеза человека и дифференциации его клеток на органы. Одним из примеров радикальных перестроек служит У(0)и-рекомбинация во время дифференцировки иммунных клеток (лимфоцитов). В ходе этого процесса комбинируется совершенно новая последовательность генома за счет генетических перестроек и вырезания класте-
ров генов [8]. И гены опять претерпевают изменения.
Вмешательство со стороны внешних и внутренних объектов на структуру генома и, как следствие, изменения последовательности гена является естественным природным событием. Поэтому можно констатировать, что редактирование генома не представляется только искусственным процессом, несвойственным биологической природе устройства генома.
Одновременно редактирование генома может быть представлено и как направленный процесс. Технологии направленного редактирования генома сейчас мало у кого вызывают удивление. Сама концепция редактирования ключевой молекулы жизни - ДНК - возникла еще в периоды открытия ее трехмерной модели в 50-х годах XX века, вопрос же использования технологии такого редактирования упирался в техническую составляющую.
Начиная с 1979 года и до 2007 года, ключевой проблемой является направленное редактирование конкретных генов, не затрагивающее другие гены. Прорывным открытием в этой области стало описание иммунной системы защиты бактерий CRISPR-Cas. Данная система легла в основу методики, позволяющей вырезать участок ДНК и на его место вставлять новый.
Наиболее востребованной на данный момент является использование системы CRISPR/Cas9, выделенной из бактерии стрептококка пиогенн (Streptococcus pyogenes) [10]. Главным преимуществом CRISpR/SpCas9 выступает высокая эффективность направленного редактирования генов ДНК эукариотических клеток.
Правовое регулирование редактирования генома
На данный момент редактирование генома воспринимается как решение проблемы лечения ряда генетических заболеваний человека. Саму технологию
Медведев Д. О.
РЕДАКТИРОВАНИЕ ГЕНОМА - НАПРАВЛЕННЫЙ ПРОЦЕСС ЛЕЧЕНИЯ НАСЛЕДСТВЕННЫХ ЗАБОЛЕВАНИЙ
CRISPR/Cas9 рассматривают как метод устранения наследственных заболеваний.
С 1989 по 2016 гг. в мире было проведено около 2300 клинических испытаний генотерапевтических препаратов. К настоящему времени существуют более или менее эффективные подходы к генной терапии свыше 50 генетически детерминированных заболеваний человека: первичных комбинированных иммунодефицитов, гемофилии, гемоглобинопатий, кистозного фиброза, ахроматопсии, эпилепсии, остеоартрита, онкологических заболеваний, миодистрофии Дюшенна [4].
Так, на сегодняшний день существуют первые результаты использования метода для лечения больных раком. Это метод CAR-T (Chimeric antigen receptor T-cell), Т-клетка с химерным антигенным рецептором, у которой методами генетической инженерии рецептор модифицирован для атаки на нужный антиген [1]. У пациента забирают Т-клетки и модифицируют их для атаки на нужный антиген, а дальше вводят их обратно.
В 2016 году компания «Juno Therapeutics» прекратила попытки использовать этот метод в связи со смертью 7 пациентов. Вместе с тем две другие компании -«Kite Pharma» и «Novartis International AG» сообщили об успешном проведении клинических испытаний с использованием этого метода и направили свои результаты на утверждение в Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA, Food and Drug Administration) главного административного агентства Министерства здравоохранения и социальных служб США [9].
Следует отметить, что технология CRISPR/SpCas9 появилась недавно и имеет ряд технических ограничений. Без их устранения повсеместное использование в медицинской практике генной терапии не сможет быть одобрено регулирующими органами в области здравоохранения.
После первых попыток редактирования генома эмбриона человека в Китае в 2016 году было разрешено редактирование генома эмбрионов человека в Великобритании и США. В США 30 августа 2017 года FDA была одобрена первая генная CAR Т-клеточная терапия для лечения детей и молодых людей с острой лимфобластной лейкемией В-клеток [13].
В России генетическая терапия является лечебным подходом и в соответствии с Федеральным законом от 21.11.2011 №323-ФЗ «Об основах охраны здоровья граждан в Российской Федерации» подробно регламентируется (включая порядок оказания лечебной помощи с предварительным информированным согласием пациента или его законного представителя) [11]. Тем не менее, генотерапия все-таки до сих является экспериментальным подходом лечения пациентов, что создает дополнительные юридические сложности для ее проведения и влияет на негативное восприятие генотерапии в обществе [5].
В отношении экспериментального редактирования эмбрионов человека с правовой точки зрения вопрос еще более усложняется:
Во-первых, эмбрион не может дать информированное согласие, да и вообще не прояснен правовой статус эмбриона;
Во-вторых, и в концептуальном плане не определены временные границы, когда можно вести речь об эмбрионе.
На конференции «Biotechclub-2017» в Первом Московском государственном медицинском университете
(МГМУ) им. И. М. Сеченова состоялся круглый стол на тему «Геном человека: редактировать или не редактировать?». В рамках дискуссии ученые пришли к единому мнению, что с использованием человеческих эмбрионов в качестве моделей для редактирования генов стоит повременить. Такое решение вызвано, в первую очередь, методической целесообразностью: не совсем ясно, зачем нужно что-то редактировать, если можно провести генетический скрининг эмбрионов и отобрать эмбрионы, которые не содержат вредных мутаций [6].
Морально-этические барьеры редактирования генома
Сама концепция редактирования генома имеет определенные этические барьеры, затрудняющие ее положительное восприятие в обществе. В первую очередь, это вопрос о целях редактирования генома с моральной точки зрения: это - лечение заболеваний или коррекция определенных уникальных признаков? Но тогда, что в данном случае есть заболевание, а что уникальность? На данном этапе развития медицины список генетических болезней человека ограничен и является результатом продолжительных медицинских исследований. Но вопрос все-таки остается открытым.
Редактирование генома как способа вмешательства извне в человеческую природу и управления ею меняет представления о соотношении объекта и субъекта: субъект - человек - становится объектом. Философские размышления о человеке как о субъекте, обладающем свободной волей, уникальностью, возможностью творить свою судьбу могут смениться представлениями о человеке как об объекте, созданном другим объектом, а запрограммировано сконструированная личность может прекратить себя рассматривать как творца своей истории [2].
Философ Джон Харрис, почетный профессор в области этики науки и техники Манчестерского университета (Великобритания), утверждает, что редактирование генов войдет в нишу, когда польза от него как для индивидов, так и для общества будет превосходить риски. Каждому поколению приходится брать на себя ответственность за будущие поколения, не считаясь с их согласием. Все потенциальные родители принимают решения по многим вопросам, касающимся здоровья будущих детей. И в этом направлении единственной четкой обязанностью родителей является создать ребенка с крепким здоровьем [7].
Возникают морально-этические проблемы, связанные и с вопросами улучшения природы человека в процессе редактирования генов. Что значит такое улучшение, на каких принципах оно будет выстраиваться? Что можно считать «правильным», а что «неправильным» геном? На каких стадиях развития человека можно редактировать геном? Не будут ли ущемлены в правах «редактированные» дети по сравнению с «натуральными» детьми, зачатыми естественным образом?
Перечисленные вопросы углубляют наше представление о возможных причинах социального неравенства и добавляют к таким причинам и природно-биологический аспект происхождения [2]. Редактирование генов может стать одной из причин усиления социального неравенства в обществе. Так, даже в аспекте медицинского применения редактирования генов состоятельные семьи в силу наличия у них финансовых и иных ресурсов смогут позволить себе устранить наследственные заболевания у своих будущих детей, в то время как для бедных семей это будет недоступно.
При рассмотрении редактирования генома как терапевтического метода лечения наследственных заболеваний возникает также проблема неприятия технологии пациентами. Возможно, мотивы такого отношения лежат в отсутствии законодательного разрешения использования генотерапии со стороны регулирующих органов, с одной стороны, и морально-этических и этико-правовых вопросов, напрямую связанных с прямым вмешательством человека в работу живого организма, - с другой стороны.
Сама концепция редактирования гена ассоциируется с внесением искусственного в сотворенное природой и (или) Богом. В частности, по мнению современных служителей культа, человек, как вершина Божьего творения, не нуждается в каких-либо изменениях. Тем не менее, согласно «Основам Социальной концепции Русской Православной Церкви» (утвержденным на юбилейном Архиерейском соборе 2000 года), использование генетического вмешательства разрешается для лечения наследственных болезней, но с уточнением, что целью такого вмешательства не должно быть искусственное «улучшение» человеческого рода и вторжение в Божий план о человеке [12]. Такое лечение, опять же, возможно только с согласия пациента (или его законных представителей) и исключительно по медицинским показаниям.
К настоящему моменту перспективы редактирования генома рассматриваются только в контексте направленного лечения наследственных заболеваний. Актуальной задачей на современном этапе развития данной технологии является определение реальных пределов влияния на человека, в том числе и на его самоощущение. Это позволит нам глубже взглянуть и переосмыслить важнейшие философские принципы, такие как принцип гуманизма, самоидентификации и самопознания.
Статья проверена программой «Антиплагиат». Оригинальность 98,54%.
Список литературы:
1. Волчков П., Гапонова А. Использование редактирования генома для модулирования противоопухолевого иммунного ответа //Альманах 2016. Редактирование генома и возможности генной терапии в онкологии. - C.18-21 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http: //www.rosoncoweb.ru/events /2016/11/15/archive/. -(Дата обращения 20.10.2017).
2. Гнатик E. H. Генетическая инженерия человека. - М.: Книжный дом: «ЛИБРОКОМ», 2009. - С.231-238.
3. Патрушев Л. И. Проблема размера генома эукариот //Успехи биологической химии. - 2007. - Т.47. - С.293-370.
4. Ребриков Д. В. Редактирование генома человека //Вестник РНИМУ им. Н. И. Пирогова. - 2016. - №3. - С.4-15.
5. Романовский Г. Б. Правовое регулирование генетических исследований в России и за рубежом //Lex Russica. - 2016. - №116 (7). - C.93-102.
6. Субботина А. Геном человека: редактировать или не редактировать? //Наука и жизнь. - 2017. - 16 октября [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https: //www.nkj.ru/news/32347/. - (Дата обращения 20.10.2017).
7. Юдин Б. Г. Редактирование генома: социально-этические проблемы. - М.: Институт научной информации по общественным наукам РАН, 2016. - C.21-33.
8. Ярилин А. А. Иммунология. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010. -752 с.
9. Adams B. Novartis gains speedy FDA review for new CAR-T med as Kite race begins //FierceBiotech, 2017 [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http: //www.fiercebiotech.com/ biotech/Novartis-gains-speedy-fda-review-for-new-car-t-med-as-kite-race-begins. - (Дата обращения 20.10.2017).
10. Taning C.N.T. CRISPR/Cas9 in insects: Applications, best practices and biosafety concerns //Journal of Insect Physiology. - 2017 (98). - C.245-257.
11. Федеральный закон Российской Федерации от 21.11.2011 №323-ФЗ (действующая редакция) «Об основах охраны здоровья граждан в Российской Федерации» //Собрание законодательства Российской Федерации. - 2011. - №48. - Ст.6724; Консультант Плюс. - 20.10.2017.
12. Основы Социальной концепции Русской Православной Церкви //Официальный сайт Московского Патриархата [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http: //www. patriarchia.ru/db/text/419128. - (Дата обращения 20.10.2017).
13. FDA approval brings first gene therapy to the United States 2017 //U.S. Food and Drug Administration [Электронный ресурс]. -Режим доступа: https: //www.fda.gov/NEWSEVENTS /NEWSR00M/PRESSANN0UNCEMENTS/UCM574058.HTM/. -(Дата обращения 20.10.2017).
