Команда ученых из Великобритании замахнулась на основы жизни. То, что создано природой, они намерены повторить в "колбе". Речь идет о разработке искусственного генома человека. Звучит, прямо скажем, фантастично и тревожно. Ведь способность создавать искусственные геномы поднимает фундаментальные вопросы о биоэтике, безопасности и даже о том, что значит быть человеком в эпоху генетического редактирования. А синтетическая биология может изменить саму природу жизни.
Но авторы уверяют, что плюсы их проекта перевешивают все минусы. Ведь синтез человеческого генома позволит конструировать клетки с заданными функциями, что сулит революцию в медицине, биотехнологиях, сельском хозяйстве. Далее, как говорится, по списку.
"Информация, полученная при синтезе человеческих геномов, может быть напрямую полезна для создания методов лечения практически любого заболевания", – утверждает профессор Джейсон Чин, который возглавляет этот прорывной проект в Кембридже.
Именно команда Чина недавно синтезировала полный геном кишечной палочки, что стало мировой сенсацией. Ее геном содержит около 4,5 миллиона пар оснований ДНК. Теперь ученые замахнулись на геном человека с более 3 млрд пар, что почти в тысячу раз больше. Масштабы несопоставимы. Более того, в нашем геноме есть очень много "темных" участков, функции которых непонятны. Но авторы надеются, что при успешном строительстве генома их работу можно будет понять. Говоря образно, попробовать разобраться в механизме "машины", собрав ее по частям, и уже во время работы понять функции каждого ее элемента.
Реализуема эта красивая и рискованная идея? Кажется, что от синтеза генома примитивных бактерии до человеческого огромная дистанция. Команда Чина намерена ее преодолеть, используя искусственный интеллект, роботизированную сборку ДНК и передовые методы биоинженерии. Прорывы самого последнего времени действительно дают повод для оптимизма. Скажем, только что шведские ученые сообщили о громкой сенсации: именно применение ИИ помогло выявить, что мозг обновляется в течение всей жизни человека, так как новые нейроны рождаются и в старости.
Словом, авторы проекта искусственного генома полны оптимизма.
И они нашли соратников, которые готовы рискнуть 11,4 миллиона долларов. Столько выделил на проект один из благотворительных медицинских фондов. За пять лет ученые должны создать инструменты для масштабируемого синтеза ДНК, которые и позволят конструировать клетки с заданными функциями. То есть продемонстрировать перспективность проекта и возможность реализации.
Понимая очень болезненную этическую сторону проекта, фонд одновременно финансирует программу, которая изучает его социальные и этические аспекты. Она должна ответить, примет ли общество синтетические геномы? Как далеко мы готовы зайти в конструировании жизни? Кто будет контролировать эти технологии? Каков риск создания "дизайнерских детей" с заданными характеристиками? Может ли эта технология использоваться для разработки биологического оружия?
Эту новость комментирует руководитель Национальной генетической инициативы "100 000 + Я" профессор Константин Северинов.
Константин Викторович, сегодня в науке складывается странная ситуация – что ни новый проект, то революция. А потом оказывается, что все гораздо скромней. Как говорится, замах на рубль, а эффект – увы… Как вы оцениваете последнюю сенсацию с искусственным геномом?
Константин Северинов: Да, замах, конечно, впечатляет. А эффект? Чтобы было понятно, давайте вспомним, о чем идет речь. Что вообще такое геном человека? 20 тысяч генов, которые кодируют белки, составляют всего лишь 2% нашего генома, остальные компоненты это так называемые не кодирующие участки ДНК, большинство из которых состоят из очень простых последовательностей, повторенных сотни тысяч и даже миллионы раз. Зачем они вообще присутствуют в геноме, на что влияют, наука пока не знает. Их даже называют "мусорной ДНК".
Если вы не представляете, что из себя представляют 98% будущего искусственного генома, то как его можно строить? При этом оказывается, что такие простые повторяющиеся участки ДНК, например, пары ГЦ, повторенные 10 тысяч раз, невозможно точно синтезировать в лаборатории.
Но с кишечной палочкой у профессора Чина отлично получилось, хотя у нее тоже есть "мусор"…
Константин Северинов: В том-то и дело, что у кишечной палочки, как и у других бактерий, 95% генома это гены, а доля "мусора" мизерна. У нас все ровно наоборот..
У авторов проекта примерно такая логика: давайте сначала соберем этот геном, а уже имея "конструкцию", потом разберемся со всеми "темными" участками, с мусором и так далее. Как говорил, Наполеон, главное ввязаться …
Константин Северинов: Учитывая масштаб задачи, для ее решения сумма в 11,4 миллиона долларов явно недостаточна. Чтобы соответствовать замаху проекта, нужны совсем другие технические возможности, чем есть сейчас. Сегодня в Китае, в США, в Западной Европе собирают фрагменты ДНК с заданной последовательностью длиной около 10 тысяч букв. Джейсон Чин утверждает, что, комбинируя такие относительно короткие фрагменты ДНК, удалось воссоздать геном кишечной палочки длиной 5-6 миллионов букв и ввести его в "пустую" клетку, из которой был убран ее собственный геном. Пусть так. Но человеческий геном – это более 6 миллиардов букв. Имеющиеся возможности химического синтеза явно здесь недостаточны.
Но что -то они наверняка сделают…
Константин Северинов: Конечно, сделают. Например, научатся надежно и дешево синтезировать протяженные фрагменты ДНК длиной до 100 тысяч букв, что само по себе важно для развития генетических технологий, в частности, для создания новых онковакцин. Уже за это мир им будет благодарен.
В связи с этим проектом многих, прежде всего, волнует вопрос о "дизайнерских детях". Если совсем просто, то позволит ли искусственный геном в принципе создавать человека с заданными свойствами? Поставить на поток Усейнов Болтов, а, может, даже Нобелевских лауреатов?
Константин Северинов: Ну, для этого необходимо знать, какие особенности генома Болта делают его тем, что он есть. Какие именно индивидуальные изменения, варианты в геноме ответственны за способности Болта к бегу? Сколько таких изменений нужно, чтобы получить результат? К сожалению, это неизвестно. Например, на наш рост влияют изменения в 10 тысячах, то есть, половине генов человека. При этом вклад каждого очень отдельного изменения очень маленький. Только вместе, в ансамбле, определенное сочетание генных вариантов может дать явный эффект.
Но представим, что случился технологических прорыв и ученым в "колбе" удалось собрать 46 огромных молекул ДНК – хромосом будущего Болта. Так вот затем их надо умудриться поместить в ядро клетки человека, лишенной собственной ДНК, чтобы гены нашего Болта заработали. И сделать это так, чтобы ни одна из с таким трудом созданных молекул ДНК не порвалась. Это отдельная задача, которую никто не знает, как решать. Словом, дизайнерские дети, созданные с помощью синтезированных геномов – это из пока из области очень далекой фантастики.
Кстати, Болта проще клонировать. Для этого не нужно уметь синтезировать геномы, ведь соответствующие технологии сегодня имеются, хотя в случае человека запрещены к использованию…
Но вообще, Вы правы, на какой-то стадии исследований надо будет решить, чей именно геном синтезировать.
Может, для чистоты эксперимента начать с самого профессора Чина?
Константин Северинов: Как говорится, испытано на себе. Такие прецеденты уже были. Когда в конце прошлого века определяли геном человека, использовали ДНК руководителя проекта, американского ученого Крэга Вентера.