CRISPR: как редактирование генома поможет побороть бедность?

Вы слышали о CRISPR? Возможно, вы даже слышали полную расшифровку этого термина: короткие палиндромные повторы, регулярно расположенные группами (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats). Или не слышали. Если нет, вам придется очень скоро запоминать этот акроним. Он в некотором роде причина и следствие революции. Это самый мощный инструмент редактирования генома из всех, которые когда-либо существовали.

По сути, CRISPR позволяет кому-нибудь редактировать ДНК организма, включая или отключая определенные черты и вводя совершенно новые.

В прошлом редактирование ДНК было чрезвычайно сложным, затратным по времени и неточным. CRISPR являет собой совершенную противоположность: дешево, просто и точно.

Состоит он из «направляющей» РНК, которая может определять конкретный участок ДНК, и скальпелеподобного фермента под названием CAS9, который точно эту часть вырезает. Его также можно оснастить частью для замены ДНК, чтобы заполнить то, что было вырезано.

За последние несколько лет случился целый шквал исследований CRISPR, поскольку научное сообщество пытается определить границы возможностей этого метода — которые кажутся безграничными — а также отточить свое понимание того, как он может и должен быть использован.

Эта часть науки кажется совершенно фантастической, но она может повлиять на жизнь людей во всем мире.

Перед вами несколько возможностей CRISPR бросить вызов проблемам людей в ближайшие годы.

Инфекционные заболевания

Многие инфекционные заболевания выбирают окольный путь, добираясь до человека. Болезнь Лайма, например, вызывается бактериями, которые подхватываются клещами Ixodida (в большинстве случаев), а после высаживаются на мышей и кусают их. Затем клещ кусает человека, вызывая усталость, болезнь, необходимость в приеме антибиотиков и существенное снижение качества жизни.

Малярия приходит примерно так же, передаваемая любимыми паразитами всех нас: комарами.

От 300 до 500 миллионов людей заражаются и более 1 миллиона, в первую очередь дети до 5 лет, умирают от малярии ежегодно.

С CRISPR ученые смогут вырезать гены, позволяющие комарам переносить паразита, который переносит малярию, а затем убедиться, что это изменение пройдет через поколения и приживется целой популяции. В случае успеха, это положит конец малярии, убивающей миллионы людей и оставляющей семьи без кормильца, что положит начало борьбе с нищетой.

Генетические заболевания

Очень многие болезни и отклонения являются наследственными, от кистозного фиброза до синдрома Дауна, от серповидно-клеточной анемии до психических отклонений и близорукости.

Другие заболевания вытекают из случайных мутаций в геноме человека. CRISPR может быть в состоянии исправить геном человека так, что он никогда не будет страдать от ужасных заболеваний, которые появляются время от времени.

Особенно интересна перспектива для бедных людей, которым зачастую не хватает ресурсов, чтобы полностью оправиться от болезни. Кроме того, как только болезнь будет исключена из генома человека, от нее будут защищены будущие поколения. Это самый эффективный способ защитить общество надолго.

Рак

Один из главных врагов человеческой жизни, рак, поражает людей из всех слоев общества. Но основным фактором риска является бедность: человек в нищете испытывает стресс, находится в среде с повышенной токсичностью, которая увеличивает шанс развития рака. Также он едва ли получит своевременное лечение и вряд ли сможет расплатиться за него сполна.

Рак, как известно, непредсказуем и его сложно контролировать. Каждый человек, кажется, имеет собственный тип рака, который может бросить вызов процедурам, подходящим для лечения других.

С CRISPR могут быть возможны разработка «терапевтической дорожной карты» для рака каждого человека и точное предсказание и указание всех возможных мутаций, которые могут возникнуть. Теоретически это делает весь рак поддающимся лечению.

Сельское хозяйство и пища

Пищевой, сельскохозяйственной промышленности и научному сообществу удалось похоронить все преимущества ГМО. И почему они настояли на таком странном названии — генетически модифицированные организмы — я никогда не узнаю.

Когда проверенная и корректная информация начала попадать в сводки новостей, люди уже были преисполнены страха перед ГМО; оставалось слишком мало места для значимой информации, которая могла бы повлиять на людей.

ГМО не представляют никакого риска для людей (это, по сути, ускоренная форма естественного отбора) и будут иметь решающее значение в текущей и будущей битве против продовольственной небезопасности и изменений климата.

Но пока они сражаются за общественное признание.

Некоторые ученые считают, что CRISPR может быть более приемлемой концепцией, но опасения есть: это по-прежнему сложный технологический процесс, который может встревожить публику.

CRISPR не будет включать чужую ДНК в зерновые культуры, а вместо этого модифицирует существующие геномы, повысив их устойчивость к засухе, непогоде, сильной жаре и другим условиям, а также повысить объем вмещенных питательных веществ.

Соевые бобы, картофель и рис уже были улучшены. Ученые также смогут удалять аллергены из еды, например из арахиса. Такие достижения могут существенно усилить контроль пищи по всему миру, что особенно поможет людям, живущих в бедных условиях.

Спасение деревьев

Деревья — лучшее, что есть на Земле. Они позволяют нам жить, обеспечивают нас едой и вообще вызывают приятные эмоции. Однако люди вырубают деревья миллиардами, вредители также существенно им мешают. К примеру, повышение температур и продолжительные теплые сезоны в Северной Америке позволяют процветать сосновым жукам. Эти жуки пожирают сосновые леса по всему западу США и Канаде.

CRISPR позволит ученым исключить определенные гены, привлекающие вредителей, и активировать другие, которые от них защищают.

Пересадка органов

На прошлой неделе я ел свинину. Было вкусно. Как и многие другие люди, у меня нет проблем с поглощением свинины (не каждый день, конечно). Но что, если свинина будет частью меня? Стану ли я отчасти свиньей?

Ученые давно хотят использовать свиные органы, чтобы положить конец вечному дефициту человеческих органов. Обычно человеку приходится ждать долгое время, пока он получит доступный для пересадки орган.

Органы свиней похожи на человеческие, но ДНК свиней кишит ретровирусами, которые заразят человека после трансплантации. CRISPR позволит ученым извлечь эти вирусы и, теоретически, открыть дверь к обилию безопасных органов. Это может значительно уменьшить черный рынок, который работает благодаря людям, живущим в нищете.

Антибиотики

Мощные бактерии — страшная штука. Страхи перед постантибиотической эпохой только растут, когда антибиотики уже не смогут спасать нас от бактериальных инфекций.

Распространенность супербактерий увеличивается каждый год, и перспектива разработки более сильных антибиотиков остается неуловимо далекой. Но CRISPR может существенно помочь борьбе с антибиотикорезистентными бактериями.

Очистка воды

783 миллиона человек по всему миру не имеют доступа к чистой воде. Часто люди получают заболевания из загрязненной воды, которая может убить их или оставить в ужасном состоянии здоровья.

CRISPR может помочь в разработке ферментов, которые смогут эффективно и дешево очищать воду. Растворить в воде таблетку и сделать ее чистой — что может лучше помочь бедным людям?

Биотопливо

Человечество отчаянно ищет альтернативы ископаемому топливу. Биотопливо считается неэффективным: для его использования требуются большие территории, его сложно добывать, обрабатывать, и оно все же загрязняет атмосферу. Но ученые считают, что CRISPR может существенно улучшить технологию биотоплива.

Это всего лишь несколько из множества возможных использований CRISPR. Полный диапазон возможностей очень и очень велик. Конечно, подходить к нему нужно не без осторожности. Этика редактирования генома должна быть тщательно проработана на самом высоком уровне. Я не то чтобы был в восторге от кардинального изменения генома человека. Идея существенного изменения состояния человека меня пугает. Но CRISPR кажется инструментом, который может помочь нам побороть бедность и преодолеть глобальную пропасть неравенства. А ради этого стоит постараться.