Категории
Сменить пароль!
Сброс пароля!
Medznat продолжает серию заметок, посвященных противоречивым сюжетам в современной медицинской науке и смежных областях знания. Controversia на латыни означает спор, разногласия. Мы стараемся рассмотреть каждый спорный вопрос с различных точек зрения. Наша новая контроверсия посвящена ГМО. Сегодня генетически-модифицированные организмы – важная часть научного обихода и повседневной жизнедеятельности, однако, и обыватели, и даже медицинское сообщество нередко относятся к ГМО с настороженностью.
Коротко:
Без генетически-модифицированных организмов сегодня невозможно представить фармацевтику, биотехнологическое производство и даже клиническую практику. Тем не менее впечатляющие успехи науки в этой области пока не смогли полностью избавить человечество от предрассудков, касающихся ГМО.
Что такое ГМО и как мы ежедневно с ними сталкиваемся?
Генетически-модифицированными называют организмы – а это могут быть микроорганизмы, растения, животные и человек – в чьи геномы были внесены изменения. Эти изменения касаются, как правило, внедрения чужеродных генов. А главным инструментом, который используется для создания ГМО, считается генетическая инженерия.
Науке известно, что добиться определенных модификаций генома, а значит и изменений тех или иных признаков, вполне возможно и без применения генетической инженерии. Этим успешно занимается селекция – наука, позволяющая улучшать признаки животных и растений с использованием искусственного отбора и направленного скрещивания.
Селекция применяется уже несколько веков и действительно помогает выводить сорта и породы с новыми свойствами. Но у этого метода немало естественных ограничений. Во-первых, искусственный отбор – чрезвычайно длительный процесс, требующий выращивания нескольких поколений животных или растений. Во-вторых, таким образом удается манипулировать лишь собственными генами организма. А вот привнести новые свойства путем внедрения генов других организмов селекция неспособна – именно это и позволяет сделать генетическая инженерия.
Сегодня по всему миру используются ГМ-корма для животных, в магазинах можно купить продукты, в составе которых есть ГМ-компоненты, а в медицину прочно вошли лекарства, появление которых не было бы возможно без генетической инженерии. Среди ярких примеров таких лекарств – рекомбинантный инсулин, широко применяющийся в клинической практике. Этот препарат пришел на смену животным инсулинам, существенно изменив качество жизни пациентов. Другой пример использования генетической модификации при лечении реальных пациентов – генетическая терапия, в том числе редактирование генома в терапевтических целях.
Следует отметить, что генетически-модифицированные лекарства уже нашли широкое применение и без использования генетической инженерии лечить ряд заболеваний к началу XXI века было бы невозможно.
Почему общество опасается ГМО и есть ли у этого научная подоплека?
В отличии от лекарств, которые все-таки находятся в ведении компетентного сообщества, для обывателей ГМ-продукты кажутся более серьезной проблемой. Имеется огромное количество исследований, посвященных теме безопасности и долгосрочного влияния подобной пищевой продукции на здоровье, существует и общемировой консенсус по этому вопросу – и все же, законодательство, касающееся таких продуктов, отличается в разных странах.
В целом научное сообщество сходится во мнении, что вреда такая еда не причинит, но при этом важно всесторонне проверять каждый этап производства. Среди опасений, имеющих под собой хоть какие-то основания – вероятная аллергенность модифицированных продуктов, которая может быть связана с появлением в составе белка, изначально отсутствовавшего в составе. Случаи, когда получившийся после внесения изменений продукт действительно был вызывал аллергическую реакцию, известны. В 1995 году такая ситуация сложилась с кормовой соей, разработкой которой занималась компания Pioneer Hi-Bred. Внедрение в нее одного из генов бразильского ореха сделала (1) продукт аллергичным – это привезло к тому, что дальнейшее производство данной модификации было приостановлено.
Другой известный случай: разработка кормовой кукурузы StarLink в США. Ее продажа была разрешена лишь с тем условием, что она будет применяться исключительно в качестве корма для скота. Однако кукуруза попала и в товары, использовавшиеся в человеческом рационе, после чего 28 потерпевших обратились к медикам с жалобами на аллергию. Проведенное расследование не показало (2) связи между аллергией и кукурузой, однако культивирование этого сорта было прекращено с 2001 года.
В целом же исследования показывают, что ГМ-продукты не являются (3) более аллергенным, чем продукты без модификаций.
Серьезным ударом по репутации ГМ-продуктов стала вышедшая в 2013 году публикация французского молекулярного биолога Жиля-Эрика Сералини (ссылку мы не приводим из этических соображений). В своей статье, вышедшей в журнале Food and Chemical Toxicology, он утверждал, что крысы, питавшиеся ГМ-кукурузой, чаще заболевают раком и умирают от него. В качестве корма для животных использовался сорт кукурузы, имеющий устойчивость к раундапу – популярному гербициду.
Публикация вызвала шквал критики: ученые и журналисты обратили внимание на множество неточностей. Группы крыс были слишком маленькими, а корреляция между долей ГМ-кукурузы в корме и уровнем смертности отсутствовала. Кроме того, вопросы возникли и к выбору линии крыс, взятой для эксперимента: Сералини использовал животных, которые в целом были склонны к заболеванию раком. К статистическому анализу также возникли вопросы – в научных исследованиях такого рода данные должны были быть проанализированы с большей серьезностью.
В ноябре 2013 года – после многочисленных обращений и писем ученых – журнал отозвал исследование. Впрочем, оно было опубликовано повторно – в журнале, которые не имеет серьезного научного веса, о чем сообщает PubMED (4).
Подтверждения того факта, что употребление ГМ-продуктов имеет долгосрочные последствия для здоровья – подобные тем, что описал Сералини – получено не было, однако репутация ГМО в пищевом производстве и сельском хозяйстве была значительно подпорчена.
Несмотря на это большая часть кормов, которые сейчас едят животные по всему миру –генно-модицифированные культуры: по приблизительным оценкам они составляют до 70-90%. Их объем использования невероятно велик, а на здоровье крупного рогатого скота такое применение не сказывается (5).
Кстати, есть исследования, которые показывают (6) и не совсем очевидные преимущества: в 2020 году вышла публикация, авторы которой подсчитали, что применение ГМ-продуктов помогло не только сократить объемы использования пестицидов, но также уменьшить выбросы парниковых газов.
Как применяют генную модификацию на людях?
Распространение генетического редактирования – в том числе метода CRISPR, за который в 2020 году была вручена Нобелевская премия (7), тесно связано не только с инновационными решениями, но и с остро встающими этическими вопросами. Один из них касается применения редактирования на эмбриональных геномах, то есть по сути – создания генно-модифицированных людей.
Технологию модификации генома впервые испытали на взрослом пациенте в 2017 году (8). Тогда ее опробовали на Брайане Мадо – мужчине с синдромом Хантера. Ему ввели вирусные частицы, несущие рабочий ген фермента идуронат-2-сульфатазы: он должен был встроиться в ДНК человека, заменить дефектный ген и простимулировать выработку нормального фермента. В дальнейшем подобную терапию прошло еще несколько пациентов. Несмотря на то, что поднять уровень фермента до нормального (и избавить тяжело больных людей от необходимости регулярно получать фермент в инъекциях), генная терапия все же не помогла, это исследование считается важной вехой на пути к внедрению подобной терапии в клиническую практику. И сегодня случаев успешного применения редактирования генома все больше.
Еще одно направление, которое активно развивается на данный момент – трансплантация людям органов генетически-модифицированных животных. Введение в геном свиней – чаще всего донорами становятся именно они – изменений, предотвращающих отторжение, позволяет воспроизвести все свойства человеческих почек или печени, и значительно сократить период ожидания жизненно необходимого органа. Уже известно о трансплантации свиных почек (9), печени (10) и легких (11).
ГМ-дети: наука и этика
Особенно спорная и рискованная тема – редактирование геномов детей, которое все же разрешено (12), а также редактирование эмбриональных геномов. Проведение экспериментов c геномом эмбрионов строго регламентируется практически во всем мире, а потому появившееся в 2018 году сообщение китайского генетика Хэ Цзянькуя о том, что ему удалось отредактировать геномы девочек-близнецов еще до их появления на свет, стало сенсацией.
Появившихся на свет девочек – они известны под псевдонимами Лулу и Нана – быстро начали называть ГМ-детьми, а на ситуацию немедленно обратило внимание все научное сообщество. В геном девочек еще на стадии эмбрионального развития были внесены изменения (13) с помощью геномного редактирования, после чего модифицированные эмбрионы были подсажены матери в ходе стандартной процедуры ЭКО.
Изменения, которые вносились в геном, касались мутации, делающей человека маловосприимчивым к ВИЧ-инфекции, а сами эмбрионы были получены в ходе оплодотворения яйцеклеток здоровой матери сперматозоидом отца с ВИЧ. Хэ не опубликовал результаты своего эксперимента в научном журнале, а выступил с докладом на научной конференции. Из представленных результатов удалось понять, что редактирование прошло не со 100% точностью: в некоторые клетки внести изменения не удалось.
Пока неясно, как это скажется на здоровье девочек в долгосрочной перспективе – они будут находиться под наблюдением в течение как минимум всего периода взросления.
Деятельность Хэ и его научной группы была приостановлена: его вместе с коллегами приговорили (14) к реальным тюремным срокам и большим штрафам. К настоящему времени они уже освобождены (15).
Научное сообщество отнеслось к появлению ГМ-детей неоднозначно: одни назвали Хэ смелым экспериментатором, опередившим свое время, другие же сочли такие эксперименты очень опасными и неэтичными, а риск для детей – недопустимым.
Каковы перспективы редактирования генома и ГМО вообще?
Российский биолог Денис Ребриков считает (16) редактирование эмбрионального генома – технологией, внедрение которой в клиническую практику неизбежно. Впрочем, ее использование требует не только совершенствования самой методики, но и серьезного пересмотра законодательной базы. В 2022 году Ребриков и его коллеги получили (17) патент на «Способ редактирования гена GJB2 в клетках человека» – методику внесения изменений в эмбриональный геном для устранения врожденной глухоты. Но до сих пор к практическим экспериментам на людях российские ученые не перешли.
Как и любые передовые технологии с не до конца понятным обывателю механизмом – вроде вакцинации или химиотерапии – использование ГМ-продуктов и уж тем более редактирование генома порождает множество мифов и вызывает опасения в обществе. Одно неосторожное высказывание или не верифицированное исследование может вызвать панику и навредить целым группам ученых, проводящим вполне успешные эксперименты.
Нельзя отрицать, что к началу XXI века использование технологий модификации генома уже перестало быть инновационной технологией, равно как и ГМО стали привычной частью жизни, научных исследований и клинической практики. Несмотря на то, что у ученых и общественности до сих пор остаются (и регулярно возникают) вопросы, касающиеся безопасности, в целом отношение к генной модификации можно назвать положительным. Впрочем, каждая новая методика должна проходить всестороннее изучение на предмет безопасности и этичности – только в этом случае они будут приносить пользу, а риски для отдельных пациентов и человечества в целом будут сведены к минимуму.
И, если фаза «модифицировать, чтобы кормить» уже успешно внедрена, а «модифицировать, чтобы лечить» в активной в практике, то «модифицировать, чтобы учить» – логичный следующий этап, где генную инженерию ждет сотрудничество с ИИ, открывающее невероятное поле для исследований.
Источники:
1. Идентификация аллергена бразильского ореха в трансгенных соевых бобах
3. «ГМ-продукты и ваше здоровье»
5. Распространенность и воздействие генно-модифицированных продуктов на популяцию скота
7. Эммануэль Шарпантье и Дженнифер Дудна – нобелевка за «молекулярные ножницы»
8. Человеку был введен отредактированный геном
10. Ксенотрансплантация генно-модифицированной свиной печени человеку
11. Ксено-трансплантация легких свиньи человеку с умершим мозгом
12. Редактирование геномов детей не запрещено
13. Первые «отредактированные» дети: на грани науки и веры
14. Китайские генетики приговорены к тюремным срокам за свой эксперимент
15. Хэ Цзянькуя и его группа освобождены из заключения
16. «Наследуемое редактирование генома – неизбежность», – мнение русского ученого
17. Патент на способ редактирования гена gjb2 в клетках человека
Иллюстрации созданы с применением нейросетей ИИ
Ксения Скрыпник, кандидат биологических наук
Комментарии (0)