დააკოპირეთ და ჩასვით - ერთი ნაბიჯი ადამიანის დიზაინისკენ

30-იან წლებში ოლდოს ჰაქსლიმ თავის ცნობილ რომანში Brave New World აღწერა მომავალი თანამშრომლების ეგრეთ წოდებული გენეტიკური შერჩევა - კონკრეტულ ადამიანებს, გენეტიკური გასაღების საფუძველზე, დაევალებათ გარკვეული სოციალური ფუნქციების შესრულება.

ჰაქსლი წერდა გარეგნობითა და ხასიათით სასურველი თვისებების მქონე ბავშვების „გამწმენდის“ შესახებ, როგორც თავად დაბადების დღის, ასევე იდეალიზებულ საზოგადოებაში ცხოვრების შემდგომ შეგუების გათვალისწინებით.

”ადამიანების გაუმჯობესება, სავარაუდოდ, მე-XNUMX საუკუნის ყველაზე დიდი ინდუსტრიაა”, - პროგნოზირებს ის. იუვალ ჰარარი, ახლახან გამოქვეყნებული წიგნის Homo Deus-ის ავტორი. როგორც ისრაელელი ისტორიკოსი აღნიშნავს, ჩვენი ორგანოები კვლავ ერთნაირად მუშაობენ ყოველ 200 XNUMX-ში. მრავალი წლის წინ. თუმცა, ის დასძენს, რომ სოლიდური ადამიანი შეიძლება საკმაოდ ძვირი დაჯდეს, რაც სოციალურ უთანასწორობას სრულიად ახალ განზომილებაში მიიყვანს. „პირველად ისტორიაში, ეკონომიკური უთანასწორობა შეიძლება ნიშნავდეს ბიოლოგიურ უთანასწორობასაც“, წერს ჰარარი.

სამეცნიერო ფანტასტიკის მწერლების ძველი ოცნება არის ცოდნისა და უნარების ტვინში სწრაფი და პირდაპირი „ჩატვირთვის“ მეთოდის შემუშავება. ირკვევა, რომ DARPA-მ წამოიწყო კვლევითი პროექტი, რომლის მიზანიც სწორედ ამის გაკეთებაა. პროგრამა მოუწოდა მიზნობრივი ნეიროპლასტიურობის ტრენინგი (TNT) მიზნად ისახავს დააჩქაროს გონების მიერ ახალი ცოდნის მიღების პროცესი მანიპულაციების საშუალებით, რომლებიც სარგებლობენ სინაფსური პლასტიურობით. მკვლევარები თვლიან, რომ სინაფსების ნეიროსტიმულაციით, ისინი შეიძლება გადავიდნენ უფრო რეგულარულ და მოწესრიგებულ მექანიზმზე კავშირების დამყარებისთვის, რომლებიც მეცნიერების არსია.

მიზნობრივი ნეიროპლასტიკური ვარჯიშის მოდელის წარმოდგენა

CRISPR როგორც MS Word

მიუხედავად იმისა, რომ ამ დროისთვის ეს ჩვენთვის არასანდო ჩანს, მეცნიერების სამყაროდან ჯერ კიდევ არსებობს ცნობები, რომ სიკვდილის დასასრული ახლოვდება. სიმსივნეებიც კი. იმუნოთერაპია, პაციენტის იმუნური სისტემის უჯრედების მოლეკულებით აღჭურვით, რომლებიც „ემთხვევა“ კიბოს, ძალიან წარმატებული იყო. კვლევის დროს მწვავე ლიმფობლასტური ლეიკემიით დაავადებულთა 94%-ში (!) სიმპტომები გაქრა. სისხლის სიმსივნური დაავადებების მქონე პაციენტებში ეს პროცენტი შეადგენს 80%-ს.

და ეს მხოლოდ შესავალია, რადგან ეს ბოლო თვეების ნამდვილი ჰიტია. CRISPR გენის რედაქტირების მეთოდი. ეს მხოლოდ გენების რედაქტირების პროცესს ადარებს MS Word-ში ტექსტის რედაქტირებას - ეფექტურ და შედარებით მარტივ ოპერაციას.

CRISPR ნიშნავს ინგლისურ ტერმინს ("დაგროვილი რეგულარულად შეწყვეტილი პალინდრომული მოკლე გამეორებები"). მეთოდი მოიცავს დნმ-ის კოდის რედაქტირებას (გატეხილი ფრაგმენტების ამოჭრა, მათი ახლით ჩანაცვლება ან დნმ-ის კოდის ფრაგმენტების დამატება, როგორც ეს სიტყვების დამმუშავებლების შემთხვევაშია), რათა აღადგინოს კიბოთი დაზარალებული უჯრედები და კიბო მთლიანად გაანადგუროს, აღმოიფხვრას. ის უჯრედებიდან. ამბობენ, რომ CRISPR მიბაძავს ბუნებას, კერძოდ იმ მეთოდს, რომელსაც ბაქტერიები იყენებენ ვირუსებისგან თავდასხმებისგან თავის დასაცავად. თუმცა, გმო-სგან განსხვავებით, გენების შეცვლა არ იწვევს სხვა სახეობების გენებს.

CRISPR მეთოდის ისტორია 1987 წლიდან იწყება. შემდეგ იაპონელ მკვლევართა ჯგუფმა აღმოაჩინა რამდენიმე არც თუ ისე ტიპიური ფრაგმენტი ბაქტერიის გენომში. ისინი ხუთ იდენტური თანმიმდევრობის სახით იყვნენ, ერთმანეთისგან სრულიად განსხვავებული მონაკვეთებით. მეცნიერებმა ეს ვერ გაიგეს. შემთხვევამ მხოლოდ მაშინ მიიპყრო მეტი ყურადღება, როდესაც მსგავსი დნმ-ის თანმიმდევრობა აღმოაჩინეს სხვა ბაქტერიულ სახეობებში. ასე რომ, საკნებში მათ რაღაც მნიშვნელოვანი უნდა მოემსახურათ. 2002 წელს რუდ იანსენი ნიდერლანდების უტრეხტის უნივერსიტეტიდან გადაწყვიტა ამ თანმიმდევრობებს ეწოდოს CRISPR. იანსენის გუნდმა ასევე აღმოაჩინა, რომ იდუმალ თანმიმდევრობებს ყოველთვის თან ახლდა გენი, რომელიც აკოდირებს ფერმენტს ე.წ. Cas9რომელსაც შეუძლია დნმ-ის ჯაჭვის გაჭრა.

რამდენიმე წლის შემდეგ მეცნიერებმა გაარკვიეს, რა ფუნქციას ასრულებენ ეს თანმიმდევრობები. როდესაც ვირუსი თავს დაესხმება ბაქტერიას, Cas9 ფერმენტი ითვისებს მის დნმ-ს, ჭრის მას და შეკუმშავს ბაქტერიის გენომის იდენტურ CRISPR თანმიმდევრობებს შორის. ეს შაბლონი გამოგადგებათ, როდესაც ბაქტერიებს ისევ დაესხმება იგივე ტიპის ვირუსი. მაშინ ბაქტერიები მაშინვე ამოიცნობენ მას და გაანადგურებენ. მრავალწლიანი კვლევის შემდეგ, მეცნიერებმა დაასკვნეს, რომ CRISPR, Cas9 ფერმენტთან ერთად, შეიძლება გამოყენებულ იქნას დნმ-ის მანიპულირებისთვის ლაბორატორიაში. კვლევითი ჯგუფები ჯენიფერ დუდნა აშშ-ს ბერკლის უნივერსიტეტიდან და ემანუელ შარპენტიე შვედეთის უმეას უნივერსიტეტმა 2012 წელს გამოაცხადა, რომ ბაქტერიული სისტემა, როდესაც მოდიფიცირებულია, იძლევა საშუალებას ნებისმიერი დნმ-ის ფრაგმენტის რედაქტირება: შეგიძლიათ ამოჭრათ გენები, ჩადოთ ახალი გენები, ჩართოთ ან გამორთოთ ისინი.

თავად მეთოდი, ე.წ CRISPR-case.9ის მუშაობს უცხო დნმ-ის ამოცნობით mRNA-ს მეშვეობით, რომელიც პასუხისმგებელია გენეტიკური ინფორმაციის გადატანაზე. CRISPR-ის მთელი თანმიმდევრობა შემდეგ იყოფა უფრო მოკლე ფრაგმენტებად (crRNA), რომლებიც შეიცავს ვირუსული დნმ-ის ფრაგმენტს და CRISPR-ის თანმიმდევრობას. CRISPR-ის თანმიმდევრობაში მოცემული ინფორმაციის საფუძველზე იქმნება tracrRNA, რომელიც მიმაგრებულია gRNA-სთან ერთად წარმოქმნილ crRNA-ს, რომელიც წარმოადგენს ვირუსის სპეციფიკურ ჩანაწერს, მის ხელმოწერას ახსოვს უჯრედი და გამოიყენება ვირუსთან ბრძოლაში.

ინფექციის შემთხვევაში, gRNA, რომელიც არის შემტევი ვირუსის მოდელი, უკავშირდება Cas9 ფერმენტს და ჭრის თავდამსხმელს ნაწილებად, რაც მათ სრულიად უვნებელს ხდის. მოჭრილი ნაწილები შემდეგ ემატება CRISPR-ის თანმიმდევრობას, სპეციალურ საფრთხის მონაცემთა ბაზას. ტექნიკის შემდგომი განვითარების პროცესში აღმოჩნდა, რომ ადამიანს შეუძლია შექმნას gRNA, რომელიც საშუალებას გაძლევთ ჩაერიოთ გენებში, შეცვალოთ ისინი ან ამოჭრათ საშიში ფრაგმენტები.

გასულ წელს ჩენდუს სიჩუანის უნივერსიტეტის ონკოლოგებმა დაიწყეს გენის რედაქტირების ტექნიკის ტესტირება CRISPR-Cas9 მეთოდის გამოყენებით. ეს იყო პირველი შემთხვევა, როდესაც ეს რევოლუციური მეთოდი გამოიცადა კიბოს მქონე ადამიანზე. ფილტვის აგრესიული კიბოთი დაავადებულმა პაციენტმა მიიღო მოდიფიცირებული გენების შემცველი უჯრედები, რომლებიც დაეხმარებოდა მას დაავადების წინააღმდეგ ბრძოლაში. მათ მისგან აიღეს უჯრედები, ამოჭრეს ისინი გენისთვის, რომელიც შეასუსტებდა მისი უჯრედების მოქმედებას კიბოს წინააღმდეგ და ისევ ჩასვეს ისინი პაციენტში. ასეთი მოდიფიცირებული უჯრედები უკეთესად უნდა გაუმკლავდნენ კიბოს.

ამ ტექნიკას, გარდა იმისა, რომ იაფი და მარტივია, აქვს კიდევ ერთი დიდი უპირატესობა: მოდიფიცირებული უჯრედები შეიძლება საფუძვლიანად შემოწმდეს ხელახლა დანერგვამდე. ისინი მოდიფიცირებულია პაციენტის გარეთ. მისგან იღებენ სისხლს, ატარებენ შესაბამის მანიპულაციებს, არჩევენ შესაბამის უჯრედებს და მხოლოდ ამის შემდეგ უკეთებენ. უსაფრთხოება გაცილებით მაღალია, ვიდრე იმ შემთხვევაში, თუ ასეთ უჯრედებს პირდაპირ ვკვებავთ და დაველოდებით რა მოხდება.

ანუ გენეტიკურად დაპროგრამებული ბავშვი

რისგან შეგვიძლია შევცვალოთ გენეტიკური ინჟინერია? ბევრი გამოდის. არსებობს ცნობები, რომ ეს ტექნიკა გამოიყენება მცენარეების, ფუტკრების, ღორების, ძაღლების და ადამიანის ემბრიონების დნმ-ის შესაცვლელად. ჩვენ გვაქვს ინფორმაცია კულტურების შესახებ, რომლებსაც შეუძლიათ თავი დაიცვან სოკოების თავდასხმისგან, ბოსტნეულის შესახებ, რომელიც გრძელვადიანი სიახლეა, ან ფერმის ცხოველების შესახებ, რომლებიც იმუნიტეტი არიან საშიში ვირუსებისგან. CRISPR-მა ასევე საშუალება მისცა სამუშაოს ჩატარება მალარიის გამავრცელებელი კოღოების მოდიფიკაციისთვის. CRISPR-ის დახმარებით შესაძლებელი გახდა ამ მწერების დნმ-ში მიკრობული რეზისტენტობის გენის შეყვანა. და ისე, რომ ყველა მათი შთამომავალი მემკვიდრეობით იღებს მას - გამონაკლისის გარეშე.

თუმცა, დნმ კოდების შეცვლის სიმარტივე ბევრ ეთიკურ დილემას ბადებს. მიუხედავად იმისა, რომ ეჭვგარეშეა, რომ ეს მეთოდი შეიძლება გამოყენებულ იქნას კიბოს პაციენტების სამკურნალოდ, ის გარკვეულწილად განსხვავებულია, როდესაც განვიხილავთ მის გამოყენებას სიმსუქნის ან თუნდაც ქერა თმის პრობლემების სამკურნალოდ. სად დავაყენოთ ადამიანის გენებში ჩარევის ზღვარი? პაციენტის გენის შეცვლა შეიძლება მისაღები იყოს, მაგრამ ემბრიონებში გენების შეცვლა ასევე ავტომატურად გადაეცემა მომავალ თაობას, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას სასიკეთოდ, მაგრამ ასევე კაცობრიობის საზიანოდ.

2014 წელს ამერიკელმა მკვლევარმა გამოაცხადა, რომ მან შეცვალა ვირუსები თაგვებში CRISPR-ის ელემენტების შესაყვანად. იქ შექმნილი დნმ გააქტიურდა, რამაც გამოიწვია მუტაცია, რამაც გამოიწვია ადამიანის ეკვივალენტი ფილტვის კიბოს... ანალოგიურად, თეორიულად შესაძლებელი იქნებოდა ადამიანში კიბოს გამომწვევი ბიოლოგიური დნმ-ის შექმნა. 2015 წელს ჩინელმა მკვლევარებმა განაცხადეს, რომ მათ გამოიყენეს CRISPR გენების შესაცვლელად ადამიანის ემბრიონებში, რომელთა მუტაციები იწვევს მემკვიდრეობით დაავადებას, რომელსაც თალასემია ეწოდება. მკურნალობა საკამათო იყო. მსოფლიოს ორმა ყველაზე მნიშვნელოვანმა სამეცნიერო ჟურნალმა, Nature და Science, უარი თქვეს ჩინელების ნაშრომების გამოქვეყნებაზე. ის საბოლოოდ გამოჩნდა ჟურნალ Protein & Cell-ში. სხვათა შორის, არსებობს ინფორმაცია, რომ ჩინეთში სულ მცირე ოთხი სხვა კვლევითი ჯგუფიც მუშაობს ადამიანის ემბრიონის გენეტიკურ მოდიფიკაციაზე. ამ კვლევების პირველი შედეგები უკვე ცნობილია - მეცნიერებმა ემბრიონის დნმ-ში შეიტანეს გენი, რომელიც იმუნიტეტს აძლევს აივ ინფექციის მიმართ.

ბევრი ექსპერტი თვლის, რომ ხელოვნურად მოდიფიცირებული გენების მქონე ბავშვის დაბადება მხოლოდ დროის საკითხია.