Генетические технологии: пугающие мифы и борьба с реальными опасностями

Современная генетика одна из самых обсуждаемых наук. С того момента как ученые научились редактировать генетическую информацию, во всем мире не утихают споры о допустимости применения генетических технологий. Идут споры в научном сообществе. Популярные СМИ пугают читателей и зрителей «непредсказуемыми последствиями». Политики и общественные деятели некоторых стран выступают за запрет ГМО. Общественность обсуждает допустимость попыток вмешательства в ДНК человека.

Генетические технологии – мировой рынок, растущий «как на дрожжах»

Несмотря на споры и скандалы, во всем мире продолжаются научные исследования и постоянно растут инвестиции в генетические технологии. По оценкам международных консалтинговых компаний, к 2027 году только рынок CRISPR-технологий, позволяющих направленно редактировать геномы, достигнет 10 млрд долларов США.

В России развитие инновационных генетических технологий осуществляется в рамках Федеральной научно-технологической программы генетических технологий на 2019-2027 годы. «Основными задачами программы является получение и внедрение результатов, необходимых для создания генетических технологий, в том числе технологий генетического редактирования, а также снижение критической зависимости российской науки от иностранных баз генетических и биологических данных, иностранного специализированного программного обеспечения и приборов», – сообщили в Министерстве науки и высшего образования Российской Федерации.

Причина такой заинтересованности государств в ускоренном развитии генетических технологий – в широком спектре их возможного применения. Первой в голову, конечно же, приходит возможность редактирования генома человека и все связанные с ней ужасы, красочно описанные научными фантастами. Реальность гораздо менее пугающа, хотя и не менее фантастична. Развитие генетических технологий позволит в том числе обеспечить разработки биологических препаратов, диагностических систем и иммунобиологических средств для сферы здравоохранения, биотехнологий для сельского хозяйства и промышленности, а также усовершенствовать меры по предупреждению чрезвычайных ситуаций биологического характера и осуществлению контроля в этой области.

По словам заведующего Лабораторией геномной инженерии МФТИ Павла Волчкова, «современная генетика перестает быть лабораторной наукой, когда ученые в белых халатах что-то изучают в пробирках. Генная инженерия движется в сторону анализа больших данных (big data) – и предсказания эффектов терапии.

Лично я хотел бы, чтобы через пять лет в России появилось пять новых мощных компаний, которые смогут успешно выйти на мировой рынок и на своем примере показать другим российским компаниям, что это очень большой и перспективный рынок. А создание четких и для всех понятных „правил игры“ приведет на этот рынок частных инвесторов».

Генетика против эпидемии ожирения и диабета

Помимо разрабатываемой Программы развития генетических технологий в России уже реализуется Приоритетный национальный проект «Наука», одной из целей которого является создание в России трех центров геномных исследований мирового уровня к 2020 году.

Важную роль в развитии генетических технологий России также играют университеты – участники программы повышения конкурентоспособности ведущих российских университетов среди ведущих мировых научно-образовательных центров, Проекта 5-100.

Так, в рамках реализации Проекта 5-100 в Сеченовском университете созданы лаборатории генно-терапевтических вакцин и Лаборатория клинической геномной биоинформатики. В Университете Лобачевского с февраля 2018 года в рамках стратегической академической единицы (САЕ) по медицине действует кафедра общей и медицинской генетики. В Сибирском федеральном университете в рамках Проекта 5-100 была открыта Лаборатория лесной геномики.

Среди задач, которые решают генетики университетов Проекта 5-100, – разработка вакцин нового типа, борьба против эпидемии ожирения и сахарного диабета второго типа (инсулиннезависимого) среди взрослых и детей.

По данным Европейского бюро ВОЗ, с 1980-х годов распространенность ожирения во многих странах Европы выросла в три раза. В некоторых странах Европы каждый третий ребенок в возрасте 11 лет имеет избыточную массу тела или страдает ожирением.

Как рассказал руководитель отдела геномной медицины ФГБНУ «НИИ АГиР им. Д.О. Отта», заведующий лабораторией биобанкинга и геномной медицины СПбГУ, профессор-исследователь БФУ им. И. Канта Андрей Глотов, «можно было бы предположить, что рост первичной заболеваемости сахарным диабетом в тех регионах, где он ранее был ниже среднего значения по стране, связан с наличием определенных аллелей. Но вероятность того, что такие генетические изменения произошли за несколько десятков лет, крайне мала.

Намного вероятнее то, что рост числа заболеваний связан с изменением рациона питания и состава микробиоты (бактерий, живущих в желудочно-кишечном тракте). Собрано уже много свидетельств того, что измененный состав микробиоты приводит к риску развития ожирения, в том числе у детей».

По словам профессора, «самая простая коррекция генетических дефектов – это не генное редактирование, не генная терапия, а генетически обоснованная коррекция рациона».

Совокупный анализ генома человека и его микробиоты позволит относить людей к группам риска и, соответственно, формировать для них индивидуальные диеты.

«Мы в БФУ проводим исследования микробиоты, а наши партнеры изучают генетику пациентов с диабетом. В будущем мы планируем объединить наши результаты для генерации общих знаний и создания программ коррекции питания. Затем хотим подключить к нашей работе компании по производству аутопробиотиков», – сказал профессор Глотов.

Развитие биобанков позволит длительное время хранить микробиоту, взятую у детей. Это даст возможность каждому человеку, чья микрофлора есть в банке, получить для себя аутопробиотики. Принимая аутопробиотики, человек может восстанавливать микрофлору своего желудочно-кишечного тракта до того состояния, когда она была нормальной.

Профессор Глотов считает, что сегодня достижения генетики «уже позволяют предупреждать развитие диабета у пациентов с предрасположенностью, но без ожирения; разрабатывать протоколы по предотвращению диабета у пациентов с ожирением и значительно улучшать качество жизни пациентов с диабетом».

Прорывные генетические технологии могут также помочь в решении проблемы онкологических заболеваний. Над этой задачей бьются в совместной лаборатории КФУ-РИКЕН «Функциональная геномика», основной фокус которой – биомедицинские исследования в области онкогенетики и фармакогенетики для поиска новых перспективных диагностических решений по оптимизации терапии. 

Защита биоразнообразия: от спасения насекомых до клонирования мамонтов

В начале 2018 года группа исследователей из 18 стран мира организовала международный консорциум по изучению и сохранению биоразнообразия Земли Bio2Bio. Один из его организаторов, руководитель центра геномной и регенеративной медицины ДВФУ Александр Каганский тогда заявлял: «За последние 40 лет потеряно больше половины видов, которые были на Земле».

Могут ли генетики спасти вымирающие виды или даже восстановить уже утраченные? Судя по заявлениям американского генетика George Church из Гарварда, известного не только работами по прямому секвенированию генома, но и амбициозным проектом по «клонированию шерстистого мамонта», современные ученые вполне серьезно рассматривают такую возможность.

Как считает Каганский: «Клонирование мамонта – очень интересный мирный научный проект, сплотивший ведущих теоретиков и экспериментаторов разных стран. Его реализация поможет широко популяризовать и генетику, и науку вообще, подкрепит человечество в надежде на возобновляемость видов».

«Очень важно, что сейчас с помощью генетики уже можно придумать, как, например, искоренить энцефалит или болезнь Лайма. У генетиков появился шанс дать людям возможность наслаждаться природой без риска стать инвалидами или умереть после укуса клеща», – говорит Каганский.

Генетика и глобальные проблемы человечества

Как отмечает научный руководитель Научно-образовательного центра геномных исследований Сибирского федерального университета, ведущий научный сотрудник Института общей генетики им. Н.И. Вавилова Российской академии наук, профессор Техасского агромеханического университета (США) и Гёттингенского университета (Германия) Константин Крутовский: «Сейчас нет отдельно российской, китайской или какой-либо другой национальной генетики. Наука в своей основе интернациональна, а проблемы в большинстве своем общие. Есть, конечно, некоторые специфические национальные проблемы, но генетика, как и наука в целом, в наше время едина и глобализирована».

По мнению профессора Крутовского, развитие генетики (и конкретно генной инженерии) имеет большое значение для преодоления глобальных проблем современности, таких как снижение биоразнообразия; проблема сердечно-сосудистых, онкологических заболеваний и СПИДа; голод (недостаток продовольствия) и другие.

Но «нужно учитывать, что все перечисленные проблемы комплексные. Например, проблема заболеваний – это не только генетическая предрасположенность, которую сейчас уже можно предсказывать и корректировать для многих заболеваний, но это результат состояния среды, в которой мы обитаем, качества и образа нашей жизни.

Проблема снижения биоразнообразия – это тоже комплексная проблема, и, соответственно, решаться она должна комплексно: и экологически, и законодательно, и социально», – отмечает Крутовский.

Многие ученые согласны с тем, что решение глобальных проблем зависит не только от развития науки и технологий, но еще и от степени ответственности людей, которые осуществляют хозяйственную деятельность на нашей планете и принимают глобальные решения в экономике.