Британские и американские ученые с помощью редактирования генов вывели поколение самцов, которые могут выступать в роли "суперпапы", включая свиней, коз, коров и мышей.
Сперма этих "элитных" самцов для разведения несет генетическую информацию, которая была отредактирована; эта генетическая информация происходит от других животных.
Процесс сложный и, вкратце, включает использование "молекулярных ножниц" для вырезания фрагментов мужских репродуктивных генов из эмбрионов животных. Эти отредактированные эмбрионы рождаются стерильными в зрелом возрасте, но при введении им спермопродуцирующих клеток других животных они оживают и начинают производить активные сперматозоиды.
После этого процесса эти племенные свиньи, овцы, коровы и крысы стали "суперпапами", а их дети - "супермалышами".
Результаты эксперимента были опубликованы в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA.
Профессора Эдинбургского университета в Великобритании и Университета штата Вашингтон в США предположили, что техника разведения животных, "несущих гены элитных животных", таких как быки, может быть использована для решения проблемы пропитания населения планеты, а также для защиты исчезающих видов.
Экспериментальный племенной бык
Может ли редактирование генов решить проблемы продовольственной безопасности человека? Если мы сможем решить эту проблему с помощью генетических методов, это будет означать, что для выращивания животных потребуется меньше воды, кормов и антибиотиков, говорит профессор Джон Оатли из Школы ветеринарной медицины Университета штата Вашингтон.
"Молекулярные ножницы"
Редактирование генов - это генная инженерия, которая предполагает внесение редакционных изменений в дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК), несущую генетическую информацию в геноме живого организма, вставку, удаление, модификацию или замену фрагментов генов в определенных местах длинной нити ДНК. Это необходимо сделать с помощью "молекулярных ножниц".
"Нобелевская премия по физиологии и медицине 1978 года была присуждена трем ученым, которые впервые разработали этот фермент 10 лет назад. За первое выделение этого фермента 10 годами ранее трое ученых были удостоены Нобелевской премии по физиологии и медицине 1978 года.
За первыми "молекулярными ножницами" вскоре последовали сотни подобных "ножниц" различных типов, которые могли резать и редактировать молекулы ДНК. Самой современной технологией редактирования генов является CRISPR-Cas9, которая способна искоренить генетические заболевания человека и предотвратить инфекционные заболевания.
Эта технология сканирует геном ДНК эмбриона, чтобы определить местоположение, а затем использует "молекулярные ножницы" для вырезания дефектной ДНК.
Редактирование генов для создания "супержеребцов/крупного рогатого скота/овец/свиней..." Хотя эта технология, если ее правильно регулировать и применять, может принести пользу людям и планете, тревожит вопрос о том, каковы долгосрочные побочные эффекты этой технологии? Какие механизмы существуют для предотвращения использования этой технологии на людях?
Генетически отредактированный скот еще не был лицензирован для потребления человеком, что имеет последствия для безопасности продукции, этики и благополучия животных.
Ежики
Технология редактирования генов также может быть использована для спасения вымирающих животных
Две стороны медали
Редактирование генов - это обоюдоострый меч, который вызывает споры с момента своего появления. Изменение генетической информации равносильно изменению "Мандата Небес" и "Правил Небес", поэтому этические вопросы особенно остро стоят в области редактирования генов человека.
Из-за остроты этих ножниц их безопасность и эффективность трудно определить, а при использовании в редактировании генов эмбрионов лабораторные операции все еще можно контролировать, в то время как безопасность и стабильность еще не пройдены, и если их разрешить использовать клинически, это может привести к ряду рисков безопасности и этических проблем.
Наффилдский совет по биоэтике Великобритании изучает этические последствия редактирования генов в животноводстве. Хью Уиталл, директор комитета, сказал BBC, что то, как и в какой степени редактирование генов может применяться вне лаборатории, будет зависеть от дальнейших исследований многих социальных ценностей и релевантности интересов - важных понятий, которые пока не имеют четкого определения.
Эксперты опасаются, что изменение генома эмбриона может нанести неожиданный вред, например, случайно изменить другие важные гены или непреднамеренно вызвать рак, не только человеку, но и будущим поколениям, которые наследуют гены измененной ДНК из поколения в поколение.
В декабре 2015 года в Вашингтоне состоялся первый саммит по редактированию генов человека, организованный совместно США, Великобританией и Китаем, после чего был создан Исследовательский комитет по редактированию генов человека для изучения технических, этических и нормативных вопросов, поднимаемых этими "молекулярными ножницами", результаты которого были опубликованы в феврале 2017 года.
В отчете редактирование генов человека разделено на три основные части: фундаментальные исследования, редактирование генов соматических клеток и зародышевых клеток/эмбрионов.
Как взвесить плюсы и минусы лечения генетических заболеваний и случайного возникновения других генетических проблем? Какие еще этические вопросы связаны с модификацией генов в контексте эволюции человеческого общества?
Три основные части
Из них редактирование генов человеческих эмбрионов и половых клеток является наиболее противоречивым с этической точки зрения, поскольку многие фундаментальные вопросы еще предстоит прояснить, и поэтому оно строго запрещено для клинического использования.
Генетическое редактирование отдельных клеток, стволовых клеток и человеческих эмбрионов в лаборатории в целях фундаментальных исследований в настоящее время не имеет этических последствий. Согласно действующим правилам, эксперименты с человеческими эмбрионами подчиняются "правилу 14 дней", которое означает, что любые эксперименты с эмбрионами после 14 дней строго запрещены, а эмбрионы, использованные для экспериментов до 14 дней, должны быть впоследствии уничтожены.
Существует два типа редактирования соматических генов: те, которые изменяют генетические дефекты или повреждения с целью лечения или предотвращения генетических заболеваний, и те, которые изменяют гены с целью оптимизации различных признаков, таких как укрепление иммунной системы, умственная и физическая подготовка, внешний вид и т.д.
Первый тип манипуляций сопряжен с риском смещения мишени или возникновения других заболеваний, а второй - с серьезными этическими противоречиями.
Редактирование генов половых клеток/сомальных клеток также сопряжено с различными рисками безопасности и этическими проблемами, поскольку изменения, вызванные такими операциями, передаются будущим поколениям, и риски особенно непредсказуемы, когда безопасность и эффективность технологии неопределенны, и ученые считают, что ее следует ограничить.
В 2018 году Наффилдское общество биоэтики в Великобритании заявило, что редактирование половых клеток, хотя и является этически приемлемым при нынешних технологиях, должно подчиняться двум ограничениям: во-первых, должно быть обеспечено благополучие будущих детей; во-вторых, оно должно быть совместимо с общественным порядком и не должно вызывать дискриминацию и разделение.
В своем документе с политическими рекомендациями по редактированию генов Европейская группа по этике в науке и новых технологиях (EGE) четко заявляет, что редактирование генов, которое может привести к изменениям в геноме человека, должно быть остановлено.
Ребенок
В последние годы ученые призывают к тому, что настало время обсудить использование технологии редактирования генов для репродукции человека, однако она остается весьма спорной.
Пока нет ответов
В научных кругах существует единое мнение, что влияние редактирования генов в первую очередь выражается в том, что в результате генофонд будет необратимо изменен, что повлияет на воспроизводство людей и других видов.
Поскольку редактирование генов постепенно заменяет естественный отбор в эволюции видов, копируя хорошие гены и удаляя плохие, каково будет влияние на биологическое генетическое разнообразие в долгосрочной перспективе?
Ученые в целом согласны с тем, что неправильное использование технологии редактирования генов может привести к угрозе биобезопасности и что необходимо установить строгие правила, однако универсальный свод правил еще не выработан.
Другой вопрос - это вопрос межличностного равенства и социальной справедливости. Это особенно актуально, если редактирование генов будет неограниченно использоваться для "улучшения человека".
Многие уже выразили опасения, что операции по "аугментации" с помощью редактирования генов могут привести к новой поляризации между "кастомизированными" и "улучшенными" людьми, усовершенствованными во всех отношениях с помощью редактирования генов, и теми, кто не имеет такой возможности. "Другой конец спектра - это "естественная" версия людей, которые не усилены и находятся в относительно невыгодном положении.
И чтобы ограничить это, необходимо сначала определить многие понятия, метрики и показатели.
В контексте семьи и человеческих отношений одним из наиболее актуальных вопросов является вопрос о том, в какой степени кровные отношения, основанные на уникальной генетике, подвержены влиянию редактирования фондов? В какой степени модифицированные гены распространяются из поколения в поколение? В какой степени это влияет на этническую группу?
Короче говоря, глубина и широта воздействия искусственно измененных генов, наследуемых в процессе репродукции, в настоящее время неясна.
Предвидится, что нынешняя правовая система общества построена по умолчанию для физических лиц и обществ, состоящих из физических лиц. Если редактирование генов затронет эту основу, то закон также необходимо будет пересмотреть.
Китайский ученый Хэ Цзянькуй был осужден за организацию незаконной деятельности по редактированию генов человеческих эмбрионов.
Китайский ученый Хэ Цзянькуй был осужден за организацию незаконной деятельности по редактированию генов человеческих эмбрионов.
Дело о генно-модифицированных детях
В декабре 2018 года китайский биолог Хэ Цзянькуй объявил, что генетически модифицировал двух младенцев, чтобы в будущем у них появилась способность естественным образом противостоять ВИЧ.
Эта новость вызвала глобальные споры, а медицинское и научное сообщества осудили ее как нарушение медицинской этики. Китайские власти немедленно возбудили против него дело, а через год объявили результаты, установив, что Хэ Цзянькуй и другие незаконно проводили генное редактирование человеческих эмбрионов "в погоне за личной славой и богатством". Позже суд Шэньчжэня приговорил Хэ Цзянькуя к трем годам лишения свободы.
Международное сообщество также создало комиссию по расследованию этого вопроса, и в большинстве стран приняты законы, предотвращающие рождение генетически отредактированных детей; дело Хэ Цзянькуя привело к сильному международному консенсусу.
В состав комиссии входят эксперты из 10 стран, в том числе члены Королевского общества Великобритании и Национальной академии медицины США.
Комитет опубликовал свой отчет 3 сентября 2020 года, заявив, что наследуемые технологии редактирования генома в настоящее время не являются безопасными и не отвечают критериям безопасного и эффективного использования у людей.
В докладе сделан вывод, что после редактирования генома человеческого эмбриона он не должен использоваться для воспроизводства до тех пор, пока не будут получены убедительные доказательства того, что точные изменения генома могут привести к надежным результатам и не повлекут за собой непреднамеренных изменений. В настоящее время ни одна технология редактирования генома не способна соответствовать этому стандарту.
