Jaunākie sasniegumi zinātnē ir atvēruši cilvēkiem piekļuvi svētajiem svētumiem - “dzīves kodam” jeb DNS, nodrošinot gandrīz neierobežotas iespējas jebkura dzīvā organisma pārstrukturēšanai. Vai mēs esam gatavi pieņemt šādu dāvanu no zinātniekiem?
Ātri apskatot Entonija Džeimsa biroju, ir viegli uzminēt, ko viņš dara - visas sienas ir pārklātas ar odu attēliem, un plaukti ir izklāti ar grāmatām par šiem kukaiņiem.
Virs darba galda ir plakāts, kurā skaidri parādīti visi Aedes aegypti moskītu attīstības posmi: kāpura izšķilšanās no olšūnas, tā turpmākā pārošanās un pārveidošana pieaugušajā. Attēla mērogs liks pat satraukties trilleru faniem par asinskārajiem milzu kukaiņiem. Arī Entonija automašīnas numura zīmē lepni apzīmogots nesaprotams burtu salikums - AEDES.
“Trīs gadu desmitus esmu burtiski apsēsta ar odiem,” saka Entonijs Džeimss, molekulārais ģenētiķis Kalifornijas Universitātē, Irvine. Dabā ir apmēram 3,5 tūkstoši īstu odu sugu, bet Entoniju interesē tikai nāvējošākās no tām. Viens no spilgtākajiem piemēriem ir Anopheles gambiae odi, slimības nesējs, kas katru gadu nogalina simtiem tūkstošu cilvēku.
Bioģeogrāfi uzskata, ka šie odi 17. gadsimtā uz vergu kuģiem ieradās Amerikā no Āfrikas un atnesa dzelteno drudzi, no kura tajā laikā Jaunajā pasaulē nomira miljoniem cilvēku. Mūsdienās šie kukaiņi ir kļuvuši arī par tropu drudža nesējiem, kas katru gadu inficē apmēram 400 miljonus cilvēku, chikungunya, Rietumnīlas un Zika vīrusus. (Pēdējais plosījās 2015. gadā Brazīlijā un Puertoriko, izraisot vairāku nervu sistēmas slimību uzliesmojumu, ieskaitot diezgan retu kaiti - mikrocefāliju: bērni piedzimst ar nesamērīgi mazu galvu un nepietiekami attīstītām smadzenēm.)
Izmantojot CRISPR tehnoloģiju, Entonijs rediģēja indivīda genomu labajā pusē, lai pieaugušais moskīts vairs nevarētu izplatīt parazītus. Fluorescējošu olbaltumvielu marķieri apstiprina, ka operācija bija veiksmīga. Ja tagad "rediģētie" kukaiņi tiek izlaisti dabiskajā vidē, tad viņu pēcnācēji pakāpeniski aizstās parastos infekcijas nesējus. Bet jautājums vēl nav sasniedzis praktisku rīcību.
Moskītu kāpuri no Entonija Džeimsa laboratorijas Kalifornijas universitātē, Irvine, parāda, kā malāriju var izskaust vienreiz un uz visiem laikiem. Abi pieder pie Anopheles stephensi sugas, kas ir galvenais Plasmodium malārijas izplatītājs Āzijas pilsētās.
Anthony grupas izvirzītais galvenais mērķis ir atrast moskītu genoma atslēgu un padarīt to tādu, lai tie nevarētu izplatīt bīstamas slimības. Vēl nesen viņa komanda praktiski bija viena pati uz sarežģītā teorētisko pētījumu ceļa. Viss mainījās, parādoties jaunai revolucionārai tehnoloģijai - CRISPR / Cas9: Entonija pētījumi beidzot atrada praktisku pamatu.
Reklāmas video:
CRISPR / Cas9 ir divi baktēriju gēnu sistēmas komponenti, kas ir atbildīgi par šo sīko radījumu imunitāti. Pirmais sastāv no īsiem palindromiskas DNS atkārtojumiem (angļu valodā klasteris, kas regulāri atrodas ar atstarpi īsos palindromiskos atkārtojumos vai saīsināti CRISPR), kas atrodas regulārajās grupās, starp kurām ir starplikas (burtiski: "separatori").
Starplikas faktiski pārstāv vīrusu gēnu sadaļas un darbojas kā sava veida šo baktēriju galveno ienaidnieku ģenētisko “pirkstu nospiedumu” kartīšu indekss. Un Cas9 ir olbaltumviela, kas, izmantojot virzošo RNS - vienas vai citas starplikas kopiju - pārbauda vīrusa DNS fragmentus, kas jau atrodas “kartes indeksā”, ar svešām molekulām, kas ieslodzītas šūnā. Un, ja tiek atrasta sakritība, tā sagriež vīrusa DNS, cenšoties iebrukt šūnā, padarot to neiespējamu pavairot.
Izrādījās, ka Cas9 var pielāgot darbam ar jebkuru virzošo RNS, kas nozīmē, ka šo olbaltumvielu var mērķēt, lai sagrieztu jebkuru DNS sekvenci, kas ir šīs RNS analogs. Kad tiek izgriezts noteiktā DNS daļā, atliek tikai ievietot nepieciešamo gēnu spraugā (vai arī neko jaunu ievietot nevar, vienkārši izdzēsti nevajadzīgo veco). Tad pati šūna (un ne tikai baktērija!) Dara visu: priekš tā šādu pārtraukumu novēršana ir ikdienas darbs.
Apgūstot baktēriju ieročus pret vīrusiem, ģenētiķi ir iemācījušies ātri un precīzi mainīt jebkura dzīvā organisma DNS uz planētas, un cilvēks nav izņēmums. Faktiski CRISPR tehnoloģija ir skalpelis ģenētiķa rokās, tas ir asāks un drošāks nekā ķirurga tērauda skalpelis. Ar jaunas gēnu inženierijas metodes palīdzību speciālisti var labot dažas ģenētiskās kaites - rediģēt mutācijas, kas izraisa muskuļu distrofiju, cistisko fibrozi un pat sakaut kādu no hepatīta formām. Nesen vairākas zinātnieku grupas ir mēģinājušas izmantot jaunu metodi, lai "sagrieztu" imūndeficīta vīrusa (HIV) gēnus, kas iestrādāti cilvēka šūnu hromosomās - limfocītos. Ir pāragri runāt par jaunu brīnumlīdzekli AIDS ārstēšanai, taču, pēc daudzu ekspertu domām, tas tiks atrasts tieši pateicoties CRISPR tehnoloģijai.
Vēl viena aktīvas meklēšanas joma ir cīņa pret cūku vīrusiem, kuru dēļ joprojām nav iespējams nodot dzīvniekiem orgānu transplantāciju cilvēkiem. Viņi mēģina atrast CRISPR tehnoloģijas pielietojumu apdraudēto sugu aizsardzībai. Viņi sāka veikt eksperimentus, lai noņemtu gēnus no kultivēto augu DNS, lai no tiem atvairītu kukaiņu kaitēkļus. Ja to var panākt, cilvēce vairs pilnībā nepaļausies uz indīgiem pesticīdiem.
Neviens no pagājušā gadsimta zinātniskajiem atklājumiem nebija solījis tik daudz labumu - un tas neradīja tik daudz ētisku jautājumu. Piemēram, vai seksa šūnas var rediģēt? Galu galā tie satur ģenētisko materiālu, kas tiek nodots nākamajām paaudzēm - ģenētiski modificētu indivīdu bērniem, mazbērniem un mazbērniem - un tā tālāk ad infinitum. Nav svarīgi, uz kādiem nodomiem šajā gadījumā vadīsies ģenētika - vai tā būs vēlme labot iedzimtu kaiti vai vēlme uzlabot kādu noderīgu īpašību -, bet kurš gan uzdrošināsies paredzēt visas iejaukšanās sekas pašiem dzīves pamatiem?
“Ja kāds pēkšņi uzdrošinās pārveidot dzimumšūnas, viņam vajadzētu domāt trīs reizes,” atspoguļo Kembridžas Plašā institūta direktors Ēriks Landers, kurš vadīja ne tik sen sensacionālo Cilvēka genoma projektu. - Un līdz brīdim, kad šis draņķīgais sabiedrībai pierāda, ka šādai iejaukšanai cilvēka dabā ir pamatoti iemesli, un sabiedrība nepieņem viņa liecības, nevar būt jautājums par dziļām genoma izmaiņām. Tomēr zinātniekiem vēl nav izdevies atrast atbildes uz daudziem ētiskiem jautājumiem. Un es nezinu, kurš un kad varēs viņiem dot."
Un kavēšanās šajā gadījumā ir līdzīga nāvei vārda vistiešākajā nozīmē. Tādējādi saskaņā ar ASV Slimību kontroles un profilakses centru prognozēm līdz brīdim, kad plosās Zikas epidēmija Puertoriko, mazināsies, vairāk nekā ceturtdaļa salas 3,5 miljonu iedzīvotāju kļūs par šīs slimības nesējiem (balstoties uz citu patogēnu izplatības modeļiem), ko pārnēsā odi). Tas nozīmē, ka tūkstošiem grūtnieču ir risks dzemdēt galu galā slimu vai dzīvotspējīgu bērnu.
Patiešām efektīvs problēmas risinājums pašlaik ir viens - appludināt visu salu ar insekticīdiem, kas iznīcinās kukaiņu pārnēsātājus. [To PSRS izdarīja noteiktā laikā, Bratskas hidroelektrostacijas celtniecības laikā. - Krievijas redakcijas piezīme (RRP).] Tomēr Entonijs Džeimss piedāvā citu veidu, kā vienreiz un uz visiem laikiem izskaust šo slimību. Lai to izdarītu, jums vienkārši jārediģē moskītu genoms, izmantojot CRISPR tehnoloģiju.
Genoma tieša rediģēšana ļauj apiet “nemainīgos” iedzimtības likumus. Dabā tas ir noteikts, ka seksuālās reprodukcijas laikā vecāki katram savam pēcnācējam nodod vienu gēna eksemplāru. Tomēr daži laimīgie gēni ir saņēmuši evolūcijas "dāvanu": viņu iespējas tikt mantotām pārsniedz 50 procentus. Tiesa, diezin vai šādu gēnu īpašnieki priecāsies par šādu likteņa dāvanu: parasti šie ir gēni, kas pārnēsā nopietnas slimības. Tagad zinātnieki vismaz teorētiski var izmantot CRISPR tehnoloģiju, lai no DNS šķiedras izgrieztu bojātus gēnus. Turklāt mainītais genotips populācijā izplatīsies dabiski (seksuāli).
Šengenas Starptautiskā reģeneratīvās medicīnas centra darbinieks pirms ieiešanas sterilā telpā, kur tiek pārveidotas cūkas acs radzenes šūnas transplantācijai cilvēkiem.
Garais Haibins Guandžou Farmaceitisko pētījumu institūtā izglābj Tiangu bīglu - vienu no diviem suņiem, kas audzēti no embrijiem, kuru genoms ir rediģēts, lai divkāršotu tā muskuļu masu. Šādi eksperimenti ļauj zinātniekiem labāk izprast cilvēku muskuļu distrofijas mehānismus.
2015. gadā žurnālā Proceedings of the National Academy of Sciences tika publicēts Entonija Džeimsa raksts, kurā viņš aprakstīja CRISPR metodes izmantošanu malārijas odu ģenētiskai modificēšanai. “Ievietojot noteiktus gēnus, odi nespēs izplatīt nāvējošās slimības izraisītājus,” skaidro Džeimss. "Bet tajā pašā laikā nekas cits viņu dzīvē nemainīsies."
“Gadu desmitiem strādāju mierā un klusumā, par mani neviens nezināja. Tagad zvana mans telefons,”viņš piebilst, pamādams ar galvu uz vēstuļu kaudzītes, kas sakrauta uz viņa galda. Bet Entonijs labi zina, ka mākslīgi radītas mutācijas uzsākšana, kas paredzēta straujam savvaļas dzīvnieku populācijas izplatībai, var izraisīt neparedzamas sekas un, iespējams, arī neatgriezeniskas izmaiņas dabā. "Kukaiņu izplatība ar laboratorijā rediģētu genomu dabiskajā vidē noteikti ir saistīta ar zināmu risku," saka zinātnieks. "Tomēr, manuprāt, bezdarbība ir vēl bīstamāka."
Ģenētiķi vairāk nekā pirms 40 gadiem iemācījās noņemt noteiktas nukleotīdu sekvences no dažu organismu genoma un nodot tos citiem, lai mainītu jauno īpašnieku raksturu. Molekulārie biologi paredzēja milzīgās iespējas, ko viņiem sola rekombinantās DNS metode - tas ir jaunās tehnoloģijas nosaukums. Tomēr entuziasms mazinājās, kad viņi saprata, ka DNS pārnešana starp dažādām sugām var izraisīt nekontrolētu vīrusu un citu patogēnu izplatīšanos un pēc tam tādu slimību parādīšanos, kurām nav dabiska aizsardzības mehānisma. Tas nozīmē, ka šīm slimībām nebūs gatavu vakcīnu.
Neparedzamā nākotne galvenokārt biedēja pašus zinātniekus. 1975. gadā Asilomar konferencē Kalifornijā molekulārie biologi no visas pasaules apsprieda riskus, ko rada gēnu inženierija, un izveidoja darba grupu, lai izstrādātu virkni pasākumu, lai uzlabotu drošību genoma eksperimentu veikšanā.
Drīz kļuva skaidrs, ka ir sasniedzams pieņemams drošības līmenis, un jaunās lietišķās zinātnes iespējas pārsniedza mežonīgākās cerības. Gēnu inženierija sāka pakāpeniski mainīt miljonu cilvēku dzīvi uz labo pusi. Cukura diabēta slimnieki saņēma stabilu insulīna avotu: zinātnieki baktērijām nodeva gēnus, kas atbildīgi par cilvēka ķermeņa insulīna sintēzi, un ģenētiski modificēto baktēriju milzu kolonijas pārvērtās par īstām insulīna rūpnīcām.
Pateicoties augu ģenētiskajai modifikācijai, parādījās jaunas augstas ražas kultūras, izturīgas pret herbicīdiem un kukaiņiem - sākās jauns zaļās revolūcijas raunds.
Pirms embriji nonāk dzemdē, tika veikta rūpīga ģenētiskā diagnoze pirms implantacijas (PGD) - pārbaude, kas ļauj atlasīt tikai veselus embrijus. Īlans Tur-Kasps, Ohaio Reproduktīvās ģenētikas un reprodukcijas institūta ārsts, kurš veica operāciju, lēsa, ka PGD palīdzēs samazināt cistiskās fibrozes ārstēšanas izmaksas par 2,2 miljardiem USD gadā.
Abi 16 mēnešus vecā Džeka vecāki ir tā paša bojātā gēna nesēji, kas nozīmē, ka viņu bērniem ir 25 procentu iespējamība mantot cistisko fibrozi. Par laimi pats Džeks nav uzņēmīgs pret šo kaiti, bet laika gaitā viņš var pārnest slimību arī mantojuma ceļā.
Kļuvis plaši izplatīts un apstrādāts ar gēnu inženieriju. Tikai pārtikas rūpniecība ir saskārusies ar sabiedrības pretestību tām pašām zinātniskajām metodēm. Neveicināja arī neskaitāmi pētījumi, kas parādīja, ka ēdot pārtiku, kas iegūta no ģenētiski modificētiem organismiem (ĢMO), nav bīstamāka par tradicionālo pārtiku. Histērija ap ĢMO apstiprina, ka cilvēki ir gatavi atteikties pat no tiem pārtikas produktiem, kurus zinātniskā sabiedrība ir atzinusi par drošiem. [Un tas neskatoties uz to, ka ir reģistrēti negadījumi, kas saistīti ar “veselīgu” bioloģisko produktu patēriņu, un neviens nav cietis no ģenētiski modificētas pārtikas lietošanas! Tomēr, pateicoties vāji izglītotiem politiķiem, kuru paziņojumi tiek uzreiz uztverti un izplatīti plašsaziņas līdzekļos,vienkāršiem cilvēkiem ir pretējs iespaids. - KONTAKTI]
Pēc rekombinantās DNS metodes piemērošanas sākuma termini "transgēns" un "ģenētiski modificēts" attiecās uz organismiem, kas izveidoti, apvienojot modificēta organisma DNS ar DNS fragmentiem, kas ņemti no citām sugām. Varbūt CRISPR tehnoloģija palīdzēs zinātniekiem pārliecināt nespeciālistu: dažos gadījumos gēnu inženierija ir nepieciešama ne tikai - tā ir nepieciešama. Galu galā šī tehnoloģija ļauj mainīt noteiktas sugas genomu bez svešas DNS dalības.
Spilgts piemērs tam ir zelta rīsi. Vienīgā atšķirība starp šo ģenētiski modificēto rīsu šķirni no oriģinālajām sugām ir tā, ka tās graudi, pateicoties modifikācijai, ir bagāti ar A vitamīnu. Katru gadu jaunattīstības valstīs A vitamīna trūkuma dēļ redze zaudē līdz pusmiljonam bērnu, bet anti-ĢMO aktīvisti, joprojām bloķēja gan zinātnisko izpēti, gan komerciālo zelta rīsu ražošanu. Tagad ģenētika ir mainījusi taktiku un sākusi darbu pie parasto rīsu īpašību mainīšanas, izmantojot CRISPR, lai panāktu tādu pašu rezultātu, rediģējot auga gēnus. Un zinātnieku grupai, kuru vadīja Kaizija Gao no Ķīnas Zinātņu akadēmijas, izdevies noņemt visus trīs viena kviešu gēna eksemplārus, izcelt tādu augu šķirni, kas ir izturīga pret bīstamu sēnīšu slimību - miltrasu.
Gadu tūkstošiem agronomi ir izsijājuši - protams, neapzināti - vienas vai otras sugas pārstāvju gēnus, šķērsojot dažādas šķirnes. CRISPR tehnoloģija faktiski ir ekonomiskāka atlases metode - ļoti precīza un ātra. Dažās valstīs regulatori jau ir oficiāli apstiprinājuši atšķirības starp ĢMO šķirnēm un šķirnēm, kas iegūtas, izmantojot CRISPR tehnoloģiju, kā to izdarījušas Vācijas, Zviedrijas un Argentīnas valdības.
Papildus gaidāmajām izmaiņām pārtikas rūpniecībā ir grūti pārvērtēt CRISPR metodes potenciālu medicīnā. Šī tehnoloģija jau ir ievērojami vienkāršojusi pētījumus onkoloģijā - tagad zinātniekiem ir daudz vieglāk izveidot eksperimentālus vēža šūnu klonus laboratorijā un testēt uz tiem dažādas zāles, lai identificētu visefektīvākos cīņā pret jaunattīstības audzēju.
Ārsti drīz pārbaudīs CRISPR metodi, lai tieši ārstētu noteiktas slimības. Piemēram, cilmes šūnas no cilvēkiem, kas cieš no hemofilijas, var rediģēt ārpus pacienta ķermeņa, lai labotu mutācijas gēnus, kas izraisa šo slimību.
Pēc tam jaunās veselās šūnas būs jāinjicē atpakaļ pacienta asinsritē.
Tuvākajos gados mūs sagaida vairāk pārsteidzošu zinātnisko atklājumu. Piemēram, Amerikas Savienotajās Valstīs apmēram 120 tūkstoši cilvēku ir reģistrēti orgānu transplantācijai, un šī līnija tikai pieaug. Tūkstošiem cilvēku iet bojā, negaidot glābšanas operāciju. (Un tas nav, ņemot vērā tos simtus tūkstošus cilvēku, kuri dažādu medicīnisku iemeslu dēļ pat nevar iekļūt orgānu transplantācijas sarakstā!) Daudzus gadus zinātnieki ir mēģinājuši atrisināt problēmu - arī izmantojot dzīvnieku orgānus. Cūkas ir vienas no kandidātēm uz ziedošanu, bet to DNS satur endogēnus cūku retrovīrusus (PERV), kas ir līdzīgi HIV un potenciāli spējīgi inficēt cilvēka šūnas. Neviens valdības regulators nekādos apstākļos neatļaus transplantēt inficētos orgānus, un vēl nesen nevienam nav izdevies pilnībā novērst retrovīrusus no cūku šūnām.[Cūku orgāni tiek izmantoti kā potenciālie transplantāti, jo tie pēc izmēra ir salīdzināmi ar cilvēkiem un tos ir vieglāk pacelt nekā šimpanzes un gorillas (nemaz nerunājot par ētiskām lietām), un nevis tāpēc, ka tie ģenētiski ir tuvāk cilvēkiem nekā pērtiķi. - CONT'D.] Ir cerība, ka cūku genoma rediģēšana ar CRISPR ļaus ģenētiķiem nodrošināt transplantācijas cilvēkiem.
Grupai, kuru vadīja Hārvardas Medicīnas skolas un Masačūsetsas Tehnoloģiju institūta profesors Džordžs Baznīca, jau ir izdevies no cūku nieru šūnas izgriezt visus 62 PERV vīrusu gēnus - tā ir sarežģīta operācija ar vairāku genoma reģionu vienlaicīgu rediģēšanu, kas tika veikta pirmo reizi. Kad laboratorijā modificētās šūnas tika sajauktas ar cilvēka šūnām, neviena no cilvēka šūnām netika inficēta. Tie paši speciālisti spēja veiksmīgi rediģēt cita veida cūku šūnas, noņemot no tām 20 gēnus, kas izraisa svešu audu noraidīšanu cilvēka imūnsistēmā. Šī ir vēl viena svarīga sastāvdaļa veiksmīgai dzīvnieku orgānu transplantācijai cilvēkiem.
Džordžs tagad nodarbojas ar modificētu šūnu klonēšanu, lai no tām izaudzētu pilnvērtīgus cūku embrijus. Gadā vai divos viņš cer sākt eksperimentus ar primātiem, un, ja pēc pārbaudes transplantācijas orgāni sāk darboties bez traucējumiem un noraidīšana nenotiek, tad nākamajā posmā būs iespējams veikt eksperimentus, iesaistot brīvprātīgos. Saskaņā ar Baznīcas optimistiskajām prognozēm šādas cilvēku operācijas kļūs reālas pusotra gada laikā, ņemot vērā, ka daudziem pacientiem riska alternatīva ir neizbēgama nāve.
Zinātniskās karjeras laikā Džordžs ir meklējis veidu, kā palīdzēt cilvēkiem, kuriem ārsti atteicās no transplantācijas viņu zemā panākumu līmeņa dēļ. “Ārstu lēmums par orgānu transplantāciju ir viens no grūtākajiem,” viņš skaidro. - Jāņem vērā daudzi faktori: infekcijas slimību klātbūtne, alkohola lietošana un vispār viss, kas ir “nepareizi” ar potenciālo saņēmēju. Atteikumu parasti atbalsta ar vārdiem, ka transplantācija pacientam nesniegs būtiskus ieguvumus. Bet tas ir pilnīgi nepareizi: protams, transplantācija jebkurai personai dod otru iespēju! Jums vienkārši jānodrošina pietiekams skaits donoru orgānu!"
Vēl viens CRISPR tehnoloģijas neplānotais lauks ir apdraudēto sugu populāciju atjaunošana. Piemēram, putnu populācijas Havaju salās strauji samazinās - tas viss vainojams pie īpaša veida malārijas plazmodija, kas ietekmē putnus. Līdz 19. gadsimta sākumam vaļu kuģu kuģi uz salām ienesa odi, vietējie putni nekad nebija saskārušies ar slimībām, kuras nes diptrans, un viņiem nebija laika attīstīt imunitāti pret tām. Tikai 42 endēmiskās Havaju sugas ir izdzīvojušas līdz šai dienai, un trīs ceturtdaļas no tām jau ir apdraudētas. Amerikas putnu aizsardzības organizācijai izdevās Havaju salām piešķirt statusu "apdraudēto putnu sugu pasaules galvaspilsēta". Ja putnu malāriju neaptur, rediģējot odu genomu, salas, visticamāk, zaudēs visas savas sugas.
Šī odu zarnas no Entonija Džeimsa laboratorijas ir piepildītas ar govs asinīm. Šādi kukaiņi ir spējīgi pārnest Zika vīrusu un tropu drudzi, taču to genomu var modificēt, izmantojot CRISPR tehnoloģiju, lai izmainīto īpatņu pēcnācēji būtu sterili.
Džeks Ņūmens, bijušais Amyris galvenais zinātnieks, kurš aizsāka sintētisko artemisinīnu - vienīgo efektīvo narkotiku cilvēku malārijas ārstēšanai, tagad koncentrējas uz odu pārnēsātu putnu slimību apkarošanu. Vienīgā salīdzinoši efektīvā putnu aizsardzības metode mūsdienās ir pilnīga pārnēsātāju likvidēšana, kas prasa toksisku līdzekļu izsmidzināšanu milzīgā platībā. Relatīvs - jo pat ar šādu pieeju panākumi nepavisam netiek garantēti. “Lai ods nomirtu, insekticīdam tas ir jāsit tieši,” skaidro Ņūmens. Bet asinssūcēji lielāko dzīves daļu pavada slēpjoties koku vainagos un slēpjoties klinšu ieplakās vai starp akmeņiem. Lai saindētu lielāko daļu moskītu iedzīvotāju, visas Havaju salas būs jāpārpludina ar ķīmiskām vielām. Ja mēs ejam pa genoma maiņas ceļu un sterilizējam odus, tad putnus var izglābt, neiznīcinot to dzīvotni. “Gēnu inženierija ir neticami precīzs vairāku problēmu risinājums Havaju salās,” saka Džeks. “Putnu malārija stabili iznīcina salu ekosistēmu, bet mums ir iespējas to apturēt. Vai mēs vienkārši sēdēsimies un vērosim, kā daba mirst mūsu acu priekšā?"
Tiesa, ne visi priecājas par straujo progresu. Piemēram, 2016. gada februārī ASV Nacionālās izlūkošanas direktors Džeimss Klepērs savā ikgadējā runā Senātā brīdināja, ka tādas gēnu inženierijas tehnoloģijas kā CRISPR var izmantot, lai izveidotu masu iznīcināšanas ieročus. Tomēr zinātniskā sabiedrība nekavējoties norādīja uz šādu paziņojumu nepamatotību, atzīstot tos par pārāk radikāliem. Teroristiem ir daudz vieglāk un lētāk uzbrukt civiliedzīvotājiem, nekā inficēt fermu laukus ar jaunu slimību vai attīstīt nāvējošu vīrusu.
Protams, nevajadzētu pilnībā izslēgt iespējamo kaitējumu, ko rada jauno gēnu tehnoloģiju izmantošana. "Kādas var būt neapdomīgas apiešanās ar genomu sekas?" - jautā Dženifera Doudna, Kalifornijas universitātes (Bērklija) ķīmijas un molekulārās bioloģijas profesore.
2012. gadā Dženifera kopā ar savu kolēģi Emmanuelle Charpentier no Infekcijas bioloģijas institūta Berlīnē (viens no Max Planck pētniecības institūtu tīkla), pirmo reizi piemērojot CRISPR tehnoloģiju DNS rediģēšanai, atbild uz šo jautājumu: “Es nedomāju, ka mēs zinām pietiekami daudz par cilvēka genomu un citu dzīvnieku genomu, taču cilvēki joprojām izmantos šo tehnoloģiju - neatkarīgi no tā, cik labi tā tiek pētīta."
Jo ātrāk attīstās zinātne, jo biedējošāki šķiet tehnoloģiskie draudi, ar kuriem saskaras cilvēce. Bioloģija kļūst vienkāršāka un pieejamāka, un drīz ikviens varēs eksperimentēt ar mājas CRISPR komplektu - piemēram, radioamatieri, kas savāc mājās visu veidu uztvērējus un raidītājus. Tāpēc ir pamatotas bažas par to, ko hobiji var darīt mājas laboratorijās, ja viņi iegūst savu instrumentu, lai mainītu dzīvnieku un augu ģenētikas pamatus.
Un tomēr nevajadzētu laist garām pārsteidzošās gēnu inženierijas iespējas. Galu galā, ja, piemēram, cilvēce var uz visiem laikiem atbrīvoties no malārijas un citām asinssūcēju pārnēsātām slimībām, tas neapšaubāmi kļūs par vienu no mūsdienu zinātnes lielākajiem sasniegumiem. Un, lai gan vēl ir pāragri runāt par CRISPR tehnoloģijas izmantošanu cilvēka embriju rediģēšanai, ir arī citi veidi, kā pārveidot cilmes šūnu genomu, kas var dziedēt slimības, neietekmējot nākamo paaudžu DNS.
Piemēram, bērniem ar Tay-Sachs slimību trūkst fermentu, kas nepieciešami gangliozīdu, taukskābju, kas uzkrājas smadzeņu nervu šūnās, sadalīšanai, kas noved pie šo šūnu nāves un rezultātā garīgās un fiziskās attīstības kavēšanas, un pēc tam agrīnā stadijā. bērna nāve. Slimība ir ārkārtīgi reti sastopama un tikai gadījumos, kad abi vecāki nodod saviem bērniem viena un tā paša gēna nepilnīgu kopiju (kas ir raksturīgi slēgtām cilvēku grupām ar cieši saistītām krustojumiem). Izmantojot CRISPR tehnoloģiju, jūs varat labot viena no vecākiem ģenētisko materiālu - piemēram, tēva spermu -, un bērns, iespējams, nemantos abus bojātos eksemplārus uzreiz.
Nākotnē šāda gēnu terapija var glābt dzīvības un samazināt slimības iespējamību. Līdzīgu efektu jau var panākt - ar mākslīgo apaugļošanu: izvēloties embriju bez bojātas gēna kopijas, tiek nodrošināts, ka jaundzimušais šo slimību nemantos saviem pēcnācējiem.
“Gēnu pārneses tehnoloģija un CRISPR sniedz mums daudz iespēju, par kurām neviens cits pirms tam vēl nevarēja sapņot,” rezumē Stenfordas Medicīnas skolas Tiesību un dzīvības zinātņu centra direktors Hanks Grīlijs. - Ar viņu palīdzību mēs spējam paveikt daudz laba. Bet ir svarīgi saprast, ka esam ieguvuši pilnīgi citas kārtības spēku, un ir jāpārliecinās, ka mēs to izmantojam saprātīgi. Pagaidām mēs neesam gatavi uzņemties šādu atbildību, taču nav jāpazaudē diena - ir daudz darāmā, lai nākotnē garantētu mierīgu dzīvi.