Subskrybuj nas na Youtube
Ten dzień musiał nadejść. Chiński naukowiec ogłosił, że dokonał pierwszej skutecznej modyfikacji kodu genetycznego zarodka, z którego potem urodziły się bliźniaczki
/>
O dziewczynkach mówi się Lulu i Nana, ale nie są to ich prawdziwe imiona. Kiedy dorosną – jeśli oczywiście będą się zdrowo rozwijać – nie będą się niczym różnić od koleżanek z Państwa Środka poza jedną rzeczą: będą odporne na wirus HIV. Tak zapowiada naukowiec, który zmienił ich kod genetyczny na długo przed narodzinami: He Jiankui.
Cała sprawa wzbudza wiele kontrowersji, choć eksperyment nie został oficjalnie potwierdzony. He mówi, że po prostu chciał pomóc rodzinom, w których jedno (lub obydwoje) z partnerów są nosicielami HIV: aby nie musieli się martwić o to, czy potomstwo również padnie ofiarą wirusa. Ale biorąc pod uwagę, ile zasad nagiął lub złamał naukowiec, prawdopodobnie kierowała nim jeszcze jedna motywacja: zapisania się w annałach nauki w roli pierwszego, któremu udało się doprowadzić do narodzin zmodyfikowanego genetycznie człowieka. Do tej pory naukowcy eksperymentowali na ludzkich zarodkach, ale jeszcze nikt nie odważył się wyniku swoich prac umieścić w łonie matki.
Problem polega też na tym, że He wykorzystał bardzo młodą i rewolucyjną metodę wprowadzania zmian w kodzie genetycznym. Jeśli poniesie, narazi na szwank całe pole badawcze.
Inspiracja z natury
Zanim przejdziemy do tego, jak He miał zapewnić dzieciom odporność na HIV, powiedzmy sobie, na czym ona właściwie polega. Po wielu latach badań nad wirusem poznaliśmy jego sposób atakowania komórek naszego układu odpornościowego. Wiemy też, że niewielki odsetek ludzi jest naturalnie odporny na wirusa, co zawdzięcza mutacji we własnym kodzie genetycznym.
Mutacja ta nieznacznie zmienia budowę jednego z białek (CCR5), które dla HIV działają jak zamki do wnętrza naszych limfocytów (komórek układu odpornościowego). W normalnych warunkach wirus potrafi je otworzyć, bo na swojej powierzchni ma pasujące, „podrobione” klucze. Po włamaniu – a właściwie kulturalnym wejściu – HIV wstrzykuje własne DNA do wnętrza komórki i zaczyna się w niej namnażać, doprowadzając do jej śmierci. W efekcie nasze organizmy stają się bezbronne wobec atakujących nas innych bakterii i wirusów.
He postanowił zmodyfikować zarodki tak, aby wyposażyć je w tę naturalną mutację. W praktyce oznaczało to precyzyjne wycięcie z genomu niewielkiego fragmentu kodu. He doprowadził więc do zapłodnienia in vitro i na tak powstałym zarodku przeprowadził zabieg modyfikacji genu CCR5. Zarodek następnie trafił do matki, podzielił się i w wyniku tej ciąży urodziły się Lulu i Nana.
Genetyczny skalpel laserowy
Do przeprowadzenia zabiegu naukowiec wykorzystał technikę modyfikacji kodu genetycznego znaną jako CRISPR lub CRISPR/Cas9. To odkrycie, które liczy sobie niecałą dekadę. Na szczyt naukowej listy przebojów trafiło z badań nad kodem genetycznym bakterii i przez długi czas było traktowane jako ciekawostka.
CRISPR to skrót od nazwy powtarzających się z regularnością fragmentów w kodzie genetycznym bakterii, które odkryli japońscy naukowcy pod koniec lat 80. Wtedy nikt nie wiedział, do czego służą i zagadka pozostała nierozwikłana przez 20 lat, kiedy stało się jasne, że stanowią element systemu obronnego mikrobów. Jak się okazało – powtarzające się sekwencje były fragmentami kodu genetycznego wirusów. Dla obrony przed nimi bakterie po prostu wmontowują w swoje DNA kawałki genomu swoich naturalnych wrogów, zapewniając sobie w ten sposób „odcisk palca” na wypadek przyszłych inwazji. Ten odcisk we wnętrzu bakteryjnej komórki nosi ze sobą jak policjant białko Cas9, które – rozpoznawszy wirusowe DNA – natychmiast zaczyna ciąć je na kawałki, aby nie dopuścić do namnażania.
W 2011 r. Jennifer Doudna z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley oraz Emmanuelle Charpentier z uniwersytetu w szwedzkiej Umei zorientowały się, że kompleks CRISPR/Cas9 można „oszukać”, podmieniając fragment kodu genetycznego. W ten sposób białko Cas9 można pokierować do pocięcia wybranej sekwencji genomu. W połączeniu z odpowiednimi technikami naprawczymi, które potrafią zastąpić powstałą w ten sposób dziurę w genomie innym fragmentem, CRISPR/Cas9 okazał się niezwykle perspektywicznym narzędziem.
Genetycy bardzo szybko zrozumieli, że odnaleźli świętego Graala. Dotychczas modyfikacja kodu genetycznego była czasochłonna, kosztowna i nie gwarantowała sukcesu; przypominało to próby wbicia gwoździa łyżką od koparki. Teraz dostali do ręki odpowiednik precyzyjnego lasera, który w dodatku jest niedrogi i dość łatwy w obsłudze. Na tyle łatwy, że nie trzeba nawet znać arkanów biotechnologii, tak jak He, który przez większość życia pracował jako biofizyk.
Nauka z przeszłości
Chiński naukowiec dotychczas utrzymywał badania w tajemnicy. Poinformował o nich dopiero podczas niedawnego 2 Międzynarodowego Szczytu ds. Edycji Ludzkiego Genomu w Hongkongu. Wywołał tym prawdziwą burzę, bo naukowy konsens jest taki, że CRISPR nie jest jeszcze technologią wystarczająco dojrzałą, aby stosować ją na zarodkach przeznaczonych do implantacji.
W związku z tym naukowcy obawiają się, że eksperyment He doprowadzi do powikłań, które Lulu i Nana (a także trzecie, jeszcze nienarodzone dziecko) przypłacą albo życiem, albo ciężką chorobą lub inwalidztwem. Gdyby tak się stało, rozwój całego pola badawczego, jakie powstało wokół zastosowań technologii CRISPR, mógłby zostać gwałtownie zahamowany. Obawa ta nie jest pozbawiona podstaw: w 1999 r., po gwałtownej śmierci Jessego Gelsingera, prace nad terapiami genowymi i dopuszczanie ich do testów klinicznych zostały zahamowane na długie lata.
Gelsinger urodził się z wadą genetyczną, w wyniku której wątroba nie jest w stanie rozkładać amoniaku. W „normalnych” warunkach wada jest śmiertelna, bo amoniak jest dla naszego organizmu toksyczny. Gelsinger cierpiał jednak na łagodniejszą wersję choroby, bo tylko część jego wątroby była nośnikiem wady – to sprawiło, że doskonale nadawał się do testów klinicznych terapii genowej, która miała walczyć właśnie z tą chorobą.
Pod koniec lat 90. wydawało się, że odpowiedzią na pytanie „jak dostarczyć do organizmu właściwą kopię zepsutego genu?” było wykorzystanie do tego celu wirusa. Tak też było w przypadku Gelsingera, któremu wstrzyknięto wirusa ze zmodyfikowanym genem. Niestety, na jego obecność bardzo gwałtownie zareagował układ odpornościowy pacjenta i Gelsinger zmarł cztery dni po zastrzyku.
Środowisko naukowe obawia się więc, że jeśli teraz znów dojdzie do podobnej sytuacji, to konsekwencje będą jeszcze gorsze.
Nieostrożny He
Obaw tych nie rozwiały materiały dostarczone przez He. Po ich przestudiowaniu wielu naukowców spoza Chin doszło do wniosku, że swoimi działaniami mocno nagiął on reguły gry, a do tego być może nie osiągnął w pełni tego, co planował.
Przede wszystkim chiński badacz złamał lub mocno wynaturzył wiele zasad etyki badań naukowych. Pary, które udało mu się zwerbować, nie zostały w pełni poinformowane o przedmiocie eksperymentu. Co więcej, do swoich badań musiał zakupić materiały w dwóch amerykańskich firmach biotechnologicznych, które powstały na fali boomu zainteresowania techniką CRISPR/Cas9. Obydwie zakazują stosowania ich wyrobów do eksperymentów na ludziach lub zarodkach i choć nie przeprowadzają u klientów kontroli, jest to nadużycie zaufania w bardzo wrażliwej dziedzinie badań naukowych.
Co więcej, wiele wskazuje też na to, że He nie osiągnął stawianych sobie celów naukowych. Przede wszystkim nie udało mu się zapewnić powtarzalności modyfikacji ludzkiego kodu genetycznego, bo Lulu i Nana mają różne zmiany w genie CCR5. Żadna z nich nie wygląda dokładnie tak samo jak ta znana z kodu genetycznego osób odpornych na HIV. To z kolei znaczy, że He nie opanował techniki modyfikacji w stopniu, który pozwalałby na pełną kontrolę procesu. Tego najbardziej obawiają się naukowcy. He, stosując technikę przedwcześnie, nie opanowując do perfekcji jej arkanów, mógł wywołać więcej szkód niż pożytku. Nie wiadomo, czy mutacja, którą ostatecznie noszą w sobie dziewczynki, nie okaże się szkodliwa dla ich życia lub zdrowia w późniejszym okresie.
Na dodatek instytucje regulacyjne mogą „przereagować”, widząc, że społeczność naukowa po raz kolejny nie jest w stanie sama upilnować „renegatów”. Podobna sytuacja miała już miejsce w latach 90. w USA, kiedy lekarze z kilku klinik płodności zaczęli przed procedurą in vitro pobierać cytoplazmę (galaretowatą treść wypełniającą komórki) z komórek płodnych kobiet i wstrzykiwać do komórek swoich pacjentek. Ponieważ procedura przynosiła efekty, zaczęto korzystać z niej szerzej – dopóki ktoś się nie zorientował, że pobierając cytoplazmę, pobiera się również to, co w niej pływa, na przykład mitochondria.
Mitochondria to małe silniczki w naszych komórkach, które dostarczają im energii do działania. Wyposażone są również we własny kod genetyczny. W związku z czym niektóre z dzieci urodzonych dzięki transferowi cytoplazmy miały kod genetyczny pochodzący nie od dwóch, ale od trzech osób (rodzice plus dawczyni mitochondrialnego DNA). Amerykańskiej Agencji ds. Żywności i Leków (FDA) bardzo nie spodobała się taka nieodpowiedzialność i zakazała tego typu praktyk (chociaż nikomu nie postawiono zarzutów, bo okazało się, że dzieci są zdrowe – przynajmniej te, do których udało się dotrzeć).
Pracownicy FDA tym razem z pewnością zareagują ostrzej na genetycznych manipulantów ukrywających prawdziwą naturę swojej pracy (chociaż warto zauważyć, że parlament brytyjski zezwolił w ubiegłym roku na przeszczep mitochondriów do zarodków, ponieważ jest to metoda walki z pewnymi bardzo rzadkimi schorzeniami na tle genetycznym).
Dzieci nie tylko z próbówki, ale też z katalogu
Obawy świata naukowego są potęgowane przez to, że potencjalnie CRISPR/Cas9 otwiera drogę do wielu innych modyfikacji w zarodkach – w tym takich, które będą miały wpływ na wygląd, budowę fizyczną bądź osobowość dziecka. Nie trzeba nikogo przekonywać, jak bardzo kontrowersyjna jest to kwestia.
Problemy zaczynają się już na etapie pytania, czy mamy prawo dokonywać takich zmian (załóżmy, że metoda jest pozbawiona efektów ubocznych), a jeśli tak, to w jakim stopniu? Sprzeciwu nie wywołają raczej mutacje mające na celu ochronę przed wrodzonymi chorobami, ale te związane z wyglądem wydają się kontrowersyjne. Tym bardziej że proces „projektowania” z pewnością będzie kosztowny, w związku z czym będą tacy, których będzie na niego stać, i tacy, dla których pozostanie on poza zasięgiem. Ci pierwsi potencjalnie będą w stanie zapewnić swoim dzieciom przewagę już na starcie. W konsekwencji znacznemu pogłębieniu mogą ulec nierówności społeczne.
Jako równie trudna jawi się jednak sytuacja, w której wszystkich będzie stać na głęboko idące zmiany. Czy nie grozi nam wtedy dziwny rodzaj ujednorodnienia, bo przecież wszyscy będą chcieli dla swoich dzieci najlepszego zestawu cech (założywszy, że będzie taki jeden, wyróżniony).
Na szczęście przez jakiś czas nie musimy się obawiać wysypu projektowanych dzieci. Po pierwsze, dlatego, że nie jesteśmy w stanie przyporządkować wszystkim cechom ludzkim odpowiadających im genów. Po drugie wiele wskazuje na to, że sporo umiejętności zależy od więcej niż jednego genu. Przy czym nawet wskazanie wszystkich nie daje nam jeszcze pełnego obrazu, jak właściwie wyglądają interakcje między nimi, od czego również wiele może zależeć. I po trzecie wreszcie – za cechy osobowości odpowiada nie tylko genetyka, ale też środowisko i wychowanie. Potencjalnie więc nawet idealnie zaprojektowane dziecko mogłoby okazać się niewypałem, jeśli idzie np. o inteligencję.
Nie zmienia to faktu, że z CRISPR/Cas9 łączy się wielkie nadzieje, jeśli chodzi o opracowywanie skutecznych terapii na rzadkie choroby genetyczne. Kilka z nich już otrzymało dopuszczenie na rynek od FDA (jedna na rzadki typ białaczki, inna – na wyjątkowo rzadką mutację prowadzącą do ślepoty), a kilkanaście kolejnych czeka w kolejce. Ich łączną cechą jest to, że kosztują po kilkaset tysięcy dolarów – ale za to pacjenci potrzebują jednego albo kilku zastrzyków, a nie lat rehabilitacji bądź specjalistycznych procedur.
Ale He naraził na szwank jeszcze coś innego – społeczne zaufanie do naukowców budowane m.in. na tej podstawie, że uważa się ich za ludzi postępujących wyłącznie podług jasnych zasad. Brak takiego zaufania sprawia, że badacze łatwiej padają ofiarą oskarżeń o manipulowanie danymi, wywdzięczanie się sponsorom i związaną z tym tendencyjność w konkluzjach z ich badań. Stąd już tylko krok do teorii, według której cały medyczny establishment zjednoczył się, aby wciskać ludziom szczepionki.
