Сообщение генная инженерия на страже будущего
Обновлено: 05.07.2024
Все описанные в предыдущих трёх главах последствия могут наступить без какого бы то ни было дальнейшего прогресса самой революционной из всех биотехнологий — генной инженерии. Сегодня генная инженерия обычно используется в сельскохозяйственной биотехнологии для создания генетически модифицированных организмов, таких как кукуруза Bt (вырабатывающая собственные инсектициды) или соевые бобы Roundup Ready (устойчивые к определённым гербицидам), — продуктов, которые стали средоточием возражений и протестов во всём мире. Следующий шаг прогресса, очевидно, — применить эту технологию к людям. Генная инженерия человека самым прямым образом поднимает вопрос о новом виде евгеники, со всеми соответствующими моральными последствиями, которыми это чревато в мире, и в результате — о возможности изменения природы человека.
Просто идентифицировать гены в геноме — ещё не значит знать, что они делают. За последние двадцать лет достигнут большой прогресс в поиске генов, связанных с муковисцидозом, серповидно-клеточной анемией, хореей Гентингтона, болезнью Тея-Сакса и так далее. Но это все в некотором смысле простые нарушения, в которых патологию можно проследить до неверной аллели, до кодирующей последовательности в одном гене. Другие же болезни могут вызываться множеством генов, взаимодействующих между собой сложным образом: некоторые гены управляют экспрессией (то есть активизацией) других генов, есть такие, которые сложным образом взаимодействуют со средой, некоторые гены дают два или больше эффекта, а некоторые порождают эффекты, которые нельзя заметить до более поздних жизненных стадий организма.
Путь к младенцам на заказ
А генная инженерия зародышевых путей осуществляется рутинно в сельскохозяйственной биотехнологии и успешно выполнялась на целом ряде животных. Модификация зародышевого пути требует — по крайней мере в теории — изменения только одного набора молекул ДНК, то есть того, который содержится в оплодотворённой яйцеклетке, Эта яйцеклетка далее проходит деление и развивается в полноценного человека. В то время как соматическая генная терапия меняет лишь ДНК соматических клеток, а потому действует лишь на индивидуума, подвергнутого лечению, изменения зародышевого пути передаются потомкам. Это создаёт привлекательность метода для лечения наследственных болезней, например, диабета 147 .
Среди других изучаемых в настоящий момент новых технологий можно назвать создание искусственных хромосом — когда к сорока шести естественным добавляется одна дополнительная; эта хромосома может активизироваться, лишь когда реципиент достигнет достаточного возраста, чтобы дать информированное согласие на это; и она не наследуется потомством 148 . При таком способе устраняется необходимость изменять или заменять гены в существующих хромосомах. Таким образом, искусственная хромосома может создать мост между предимплантационным скринингом и перманентной модификацией генов зародыша.
Второе существенное препятствие на пути генной инженерии человека связано с этикой экспериментов на людях. Национальная консультативная комиссия по биоэтике, настаивая на запрете клонирования человека в ближайшее время, выдвигала в качестве главной причины опасность экспериментов на людях. Чтобы добиться успеха с клонированием Долли, потребовалось 270 неудачных попыток. 150 Многие неудачи произошли на стадии имплантации, но всё же почти 30 процентов животных были рождены с серьёзными аномалиями. Как отмечалось выше, Долли родилась с укороченными теломерами и, вероятно, не проживёт так же долго, как нормально рождённая овца. Вряд ли кто-то захочет создавать человеческого младенца, пока шансы на успех не станут намного выше, и даже тогда процесс клонирования может дать дефекты, которые проявятся лишь через годы.
Опасности, существующие при клонировании, в случае генной инженерии возросли бы многократно, если учесть причинные связи между генами и их проявлением в фенотипе. 151 Закон Непреднамеренных Последствий проявится здесь в высшей степени: ген, управляющий подверженностью конкретной болезни, может иметь вторичные или третичные последствия, скрытые в момент переделки гена и проявляющиеся только через многие годы, а то и в следующем поколении.
Так означают ли эти ограничения генной инженерии, что какие бы то ни было осмысленные изменения человеческой природы в обозримом будущем не рассматриваются? Есть несколько причин проявить осторожность в высказывании такого решения раньше времени.
То, что многофункциональность генов и взаимодействие генов весьма сложны, не значит, что все попытки генной инженерии человека надо попридержать, пока мы в этой сложности не разберёмся. Технология никогда не развивалась таким образом. Новые лекарства изобретаются, испытываются и утверждаются всё время, хотя производители и не знают точно, как именно они дают эффект. В фармакологии часто бывают случаи, когда побочные эффекты годами остаются незамеченными или когда лекарство взаимодействует с другим лекарством или каким-то состоянием организма совершенно непредвиденным образом. Генные инженеры сначала займутся простыми проблемами, а потом начнут восхождение по лестнице сложности. Хотя очень вероятно, что поведение высшего порядка есть результат сложного взаимодействия многих генов, мы не можем с полной уверенностью утверждать, что это именно так. Мы можем наткнуться на относительно простые генетические вмешательства, которые дадут колоссальные изменения поведения.
Вопрос об экспериментах на человеке — серьёзное препятствие для быстрого развития генной инженерии, но никак не непреодолимое. Как и при испытании лекарств, сначала почти весь риск возьмут на себя животные. Виды риска, приемлемые при попытках применения на людях, зависят от предвидимых выгод; к лечению хореи Гентингтона, которая в одном случае из двух приводит к слабоумию и смерти больных и их потомков, несущих повреждённую аллель, будут относиться совсем не так, как к повышению тонуса мышц или увеличению размера груди. Сам по себе тот факт, что могут возникнуть непредвиденные побочные эффекты, проявляющиеся через длительное время, не остановит поиска генетических средств лечения, как не остановил раньше развитие медицины.
Вопрос о том, может ли евгенический или дисгенический эффект генной инженерии стать настолько распространённым, чтобы сказаться на человеческой природе, точно так же останется открытым. Очевидно, что от любой формы генной инженерии, которая может значимо сказаться на популяции, потребуется доказательство её желательности, безопасности и относительной дешевизны. Поначалу младенцы на заказ будут дороги и станут привилегией лишь весьма обеспеченных людей. Станет ли рождение младенца на заказ дешёвым и относительно популярным, будет зависеть от темпов спуска по кривой стоимости таких технологий, как предимплантационная дианостика.
А сильно сдвинутое соотношение полов может дать серьёзные социальные последствия. Ко второму десятилетию двадцать первого века Китай столкнётся с ситуацией, когда для одной пятой мужского населения брачного возраста не найдётся невест. Трудно себе представить лучший источник беспорядков, если вспомнить о предрасположенности свободных молодых мужчин к риску, бунту и преступлениям 155 . Конечно, будут и компенсирующие плюсы: дефицит женщин позволит им более эффективно управлять процессом образования пар, что приведёт к более стабильным семьям у тех, кому удалось жениться. 156
Никто не знает, станет ли когда-нибудь генная инженерия так же дешева, как УЗИ и аборты. Многое зависит от того, какие будут предлагаемые ей выгоды. Но если биотехнология будущего создаст, например, способ безопасного и эффективного рождения более умных детей, то ставки тут же поднимутся. При этом сценарии вполне вероятно, что развитое, демократическое и процветающее государство снова войдёт в евгеническую игру, на этот раз не препятствуя размножению людей с низким IQ, но помогая обездоленным поднять свой IQ и IQ своих потомков. 157 В таких обстоятельствах государство постарается гарантировать, что технология будет дешёвой и всем доступной. Вполне вероятно, что в этот момент и наступит эффект на уровне популяции.
Генная инженерия человека — это лишь четвёртый путь в будущее и самая дальняя стадия в развитии биотехнологии. Сегодня мы не умеем сколько-нибудь значительно изменять человеческую природу, и может оказаться, что никогда и не научимся. Но две вещи следует сказать.
Во-первых, если даже генная инженерия никогда не станет реальностью, первые три этапа развития биотехнологии — расширение знаний о генной причинности, нейрофармакология и продление жизни — для политики двадцать первого века будут иметь важные последствия. Они вызовут ожесточённые споры, потому что противоречат весьма ценимым концепциям равенства людей и их способности морального выбора. Они дадут обществу новые средства для контроля над гражданами, они изменят наше понимание личности и идентичности человека, они перетряхнут существующие социальные иерархии и скажутся на скорости материального, интеллектуального и политического развития, и они изменят природу глобальной политики.
Во-вторых, даже если до генной инженерии на уровне вида остаётся двадцать пять, пятьдесят или сто лет, всё равно она будет иметь куда более серьёзные последствия, чем прочие направления развития биотехнологий. Причина состоит в том, что природа человека есть самая основа нашего понятия о справедливости, морали и хорошей жизни, и всё это изменится с распространением новой технологии. Почему это так — будет рассказано в части второй.
2 Цель: Цель: Показать перспективные отрасли развития генной инженерии, а также выявить значимость данной технологии будущего. Северск
3 Актуальность: В скором времени генная инженерия будет активно использоваться в медицине, поможет многим людям жить хорошо и здорово, так же от развития данной отрасли зависит качество жизни человечества. Северск
5 Что такое генная инженерия? Генная инженерия – совокупность приемов, методов и получения рекомбинантных ДНК и РНК, выделения генов из организма, осуществления манипуляций с генами и введения их в другие организмы Северск
6 Перспективные отрасли Успех генной инженерии сможет радикально поднять производительность труда и способствовать решению многих существующих проблем, прежде всего, подъему уровня жизни! Северск
7 Лечение заболеваний Хромосомные болезни Шизофрения Рак, сахарный диабет Северск
8 Изменение генома человека Изменение генома человека позволяет улучшить его морфологические признаки, вылечить наследственные болезни. Изучение генома каждого человека позволит подобрать свойственные для него наиболее эффективные лекарства и методы лечения Северск
9 Лечение бесплодия Лечение бесплодия Генная инженерия используется для того, чтобы дать шанс забеременеть женщинам с некоторыми разновидностями бесплодия. Для этого используют яйцеклетки здоровой женщины. Ребёнок в результате наследует генотип от одного отца и двух матерей. Северск
10 ГМО (генетически модифицированный организм) Генная инженерия служит для получения желаемых качеств изменяемого или ГМО. В отличие от традиционной селекции, в ходе которой генотип подвергается изменениям лишь косвенно, генная инженерия позволяет непосредственно вмешиваться в генетический аппарат, применяя технику молекулярного клонирования. Северск
11 Восстановление видов Мартиникский Ара Квагга Необходимо: Сохранение биоразнообразия, восстановление ослабленных экосистем, предотвращение вымир ания видов, и ликвидация ущерба, нанесенного человечеством природе. Северск
12 Опрос Опросив 15 человек, мы выяснили, что все опрошенные знают о генной инженерии 6 из них примерно знали значение и актуальность генной инженерии 9 человек негативно выразились о генной инженерии, в связи с тем, что мало информации о исследованиях и слишком много вреда для человека выделяют СМИ Вывод: У людей нет четких знаний о генной инженерии, они боятся новых технологий. СМИ заставляют людей верить в вред ГМО продуктов, исследований генома человека.
14 Компетенции генного инженера Наличие профильного образования Углубленные знания химии, биологии и физики Знание методов генной инженерии Понимания принципов и особенностей работы лабораторной техники Северск
15 Где учат в России генной инженерии? МГУ им. Ломоносова (биологический факультет) НГМУ (кафедра генетики и цитологии) СибГМУ (кафедра биологии и генетики) Северск
16 Ожидаемые результаты Приобретение отчетливого понимания о значимости генной инженерии Получение знаний о Высших Учебных Заведениях России, обучающих специалистов в области генетической инженерии Северск
17 Используемая литература: Мэтт Ридли "Геном" Издательство: Техносфера, 2008 г Щелкунов С. Н. "Генетическая инженерия. Учеб.-справ. пособие." Издательство: Сибирское университетское издательство Год издания:
В России дошло до абсурда. Ещё в июне 2016 года Госдума приняла закон о запрете выращивания в стране генетически модифицированных растений и животных и ввозе ГМО в Россию. С тех пор производство ГМО разрешено только в научных целях. Вот только запрет на использование результатов интеллектуальной деятельности лишает всякого смысла занятие ей.
Это, конечно, интересно. Люди, писавшие это, абсолютно не представляют, как работает сельскохозяйственная селекция, когда организм, который требуется изменить, подвергают воздействию сильнейшего мутагена, чтобы получить целый ворох мутантов, из которых и будут отбирать тех, которые в итоге попадут на ваш стол. Мутации при этом абсолютно хаотичны. И вот это у нас считается нормальным и естественным.
Генная инженерия же позволяет управляемо создавать организмы с необходимыми для нас свойствами. Три четверти всех модификаций направлены на повышение устойчивости растений к пестицидам, насекомым и разнообразным вирусам, которые они переносят. Помимо этого, учёные активно занимаются выведением растений с повышенным содержанием витаминов и микроэлементов. Очень яркий пример здесь — кукуруза с содержанием витамина C в 8 раз и бета-каротина в 169 раз выше обычного.
Куда заводят предрассудки?
Есть отличный пример. В середине 90-х годов прошлого века на Гавайях под угроз исчезновения оказалась папайя — важнейший продукт региона. Её поразил вирус кольцевой пятнистости, который распространяли насекомые. Ни селекция, ни карантин не помогли. На помощь пришла генная инженерия. Ген безвредного белка этого вируса поместили в ДНК папайи, сделав её к нему устойчивой.
Департамент сельского хозяйства США изучил урожай с тестовых посевов и показал, что технология не оказывает абсолютно никакого вреда ни на растения, ни на окружаю среду, ни на человека. Более того, отдельно в документе отмечено, что люди на тот момент давно потребляли этот вирус (весь целиком, а не один отдельно взятый безвредный белок) не только вместе с инфицированной папайей, но и с другими фруктами, с которыми контактировали насекомые.
Казалось бы, всё — победа. Не тут-то было.
Эту бедную папайю мурыжили все нулевые. В итоге, противники ГМО от неё отставили после того, как, спустя несколько лет исследований, в Японии была одобрена её продажа. Во всех отчётах говорилось, что, вопреки убеждениям лагеря противников, у модифицированного белка не совпадают генетические последовательности ни с одним из известных аллергенов. Более того, обычная инфицированная папайя содержит в восемь раз больше вирусного белка, чем генно-модифицированный вариант.
О чём стоит задуматься противникам ГМО?
Чего ждать от генной инженерии в будущем?
Эта наука продолжит развиваться. В идеальном случае человечество сможет отказаться от различных химикатов при выращивании сельскохозяйственных культур и животных.
Уже сегодня в развитых странах люди могут, к примеру, есть продукты, на которые у них была аллергия. Само собой, нет смысла пытаться сделать какие-то долгосрочные прогнозы, ведь, как минимум, лагерь противников ГМ-культур никуда не денется, а мракобесие вполне способно затормозить прогресс человечества.
Так или иначе, пока здравый смысл и наука, кажется, медленно, но верно побеждают. Так, Всемирная организация здравоохранения, Национальная академия наук США и сотни организаций по всему миру признали, что доказательств небезопасности ГМО пока не существует.
Подписывайтесь на S&F , канал в Telegram и чат для дискуссий на научные темы.
Генная инженерия будет повсюду. Хотим мы этого или нет.
Что такое генная инженерия
Определив структуру ДНК в 1950-х годах, Уотсон, Крик, Уилкинс и Франклин показали, что книга жизни написана в двойной спирали ДНК. Когда в 2003 году был завершен проект генома человека, мы увидели, как можно переписать эту книгу о человеческой жизни. Кропотливые исследования в сочетании с продвинутыми вычислительными алгоритмами начали все больше открывать, что делают гены и как можно читать генетическую книгу жизни.
Подписывайтесь на наш канал в Яндекс Дзен. Там можно найти много всего интересного, чего нет даже на нашем сайте.
Теперь, благодаря появлению точных инструментов редактирования генов — вроде CRISPR (почитайте, что это такое) — мы точно поняли, что книгу жизни, да и всю биологию можно переписать. Биология стала еще одной формой читаемых, записываемых и взламываемых информационных технологий, которые мы, люди, кодируем.
Воздействие этой трансформации прежде всего ощущается в области здравоохранения. Генная терапия, включающая извлечение, изменение и повторное введение собственных клеток человека, улучшенных для борьбы, например, с раком, уже творит чудеса в клинических испытаниях. Тысячи заявок уже были поданы регуляторам по всему миру для испытаний с использованием генной терапии для лечения множества других заболеваний.
Как редактируют гены
Не так давно было начато первое редактирование генов клеток внутри тела человека для лечения относительно простого с точки зрения генетики метаболического расстройства — синдром Хантера. Другие применения вскоре последуют. Эти примеры — буквально самые первые шаги в нашем переходе от существующей системы обобщенной медицины, основанной на средних показателях населения, к точной медицине, основанной на индивидуальной биологии каждого пациента, и прогностической медицине, основанной на сгенерированных искусственным интеллектом оценках будущего состояния здоровья человека.
Этот сдвиг в нашем здравоохранении гарантирует, что миллионы, а затем и миллиарды людей будут секвенировать свои геномы, закладывая этим основу для своего лечения. Аналитика больших данных поможет сравнивать масштабно человеческие генотипы (что говорят гены) с фенотипами (как гены экспрессируются в течение жизни).
ДНК — главная загадка человечества.
Массивные наборы генетической и медицинской информации позволят выйти за рамки простого современного генетического анализа и понять гораздо более сложные человеческие заболевания и черты, на которые влияют сотни или тысячи генов. Наше понимание этой сложной генетической системы в обширной экосистеме нашего тела и окружающей нас среде преобразит здравоохранение в лучшую сторону и поможет нам вылечить ужасные заболевания, которые мучают наших предков на протяжении тысячелетий.
Но сколь бы революционной ни была эта задача для медицины, следствия генетической революции в здравоохранении — это лишь перевалочные станции на пути к конечному пункту назначения: глубокой и фундаментальной трансформации нашего вида.
Изменение человеческого вида
Первые проблески будущего, в которое мы движемся, можно увидеть в индустрии генетических тестов, ориентированной на потребителя. Многие люди по всему миру отправили свои мазки с внутренней части щек компаниям — вроде 23andMe — на анализ. Информация, которая будет им предоставлена, расскажет об относительно простых генетических чертах: статус заболеваний, связанных с мутацией одного гена, цвет глаз, нравится ли вкус кинзы, но умолчит о сложных чертах: спортивная предрасположенность, интеллект, личность.
Чтобы не пропустить ничего интересного из мира высоких технологий, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram. Там вы узнаете много нового.
Самое интересное следствие этого всего проявится в нашем рождении детей. Перед тем, как принять решение, какую из оплодотворенных яйцеклеток имплантировать, женщины в процессе ЭКО сегодня могут выбрать из небольшого числа клеток, которые были извлечены из ранее имплантированных эмбрионов, и секвенировать геном. Современные технологии позволяют увидеть мутации отдельных генов и относительно простые расстройства. Полигенный подсчет вскоре позволит видеть эмбрионы на ранних стадиях развития и оценивать риск развития сложных генетических заболеваний или даже возможность наследования сложных человеческих черт. Самые сокровенные элементы человеческого бытия вскоре будут подвергаться строгому отбору со стороны родителей.
Технологии стволовых клеток для взрослых, вероятно, позволят производить сотни или тысячи собственных яйцеклеток женщины из ее образца крови или кожного трансплантата. Это откроет двери для репродуктивных возможностей и позволит родителям выбирать эмбрионы с исключительным потенциалом из гораздо более широкого набора вариантов.
Сложность человеческой биологии накладывает некоторые ограничения на степень возможного редактирования генов, но вся биология, включая нашу собственную, чрезвычайно гибкая. Каким еще образом из одной только клетки четыре миллиарда лет назад появилось все это биоразнообразие? Ограничения нашего воображения станут самыми большими препятствиями для нашей биологии.
Но пока мы, люди, стремимся к силе богов, мы совсем не готовы ее использовать.
Игры с собственной биологией
Те же самые инструменты, которые помогут нам побороть наши худшие пристрастия, спасут наших детей, помогут нам жить дольше и здоровой жизнью, они же откроют дверь и злоупотреблениям. Предусмотрительные родители с благими намерениями или государства со слабой регулирующей структурой или агрессивными идеями, желающие повысить конкурентоспособность нации, могут ввергнуть нас в генетическую гонку, которая подорвет наше существенное разнообразие, опасно разделит общество, приведет к опасным, дестабилизирующим и даже возможно смертельным конфликтам между нами, поставит под угрозу все человечество.
Но если развитие генетических технологий неизбежно, то, как все это развернется — можно и нужно контролировать. Если мы не хотим, чтобы генетическая революция погубила наш вид или привела к смертельным конфликтам между имеющими нужные гены и неимущими, либо между социально адаптированными и социально неадаптированными, именно сейчас нужно принимать умные решения, отталкиваясь от наших лучших индивидуальных и коллективных ценностей. Хотя технологии, которые продвигают генетическую революцию, новы, система ценностей, которая нам понадобится для оптимизации преимуществ и минимизации ущерба в этом процессе массовой трансформации, разрабатывалась тысячи лет.
Изучение ДНК в пробирке давно стало обычным делом.
И хотя некоторые умные и благонамеренные ученые уже собирались, дабы обсудить, что будет дальше, никаких даже самых мудрых пророков не хватит, чтобы принять решения о будущем нашего вида. Нужно будет руководить процессом его формирования на национальном и даже международном уровне.
Каждой стране придется разработать собственные нормативные руководящие принципы для генной инженерии человека, основанные как на лучших международных практиках, так и на уникальных традициях и ценностях страны. Однако, поскольку мы все являемся одним видом, в конечном итоге нам придется разработать руководящие принципы, применимые ко всем нам.
Пересечение геномики и искусственного интеллекта может показаться научной фантастикой, но это ближе, чем вы думаете. Намного раньше, чем это признает большинство людей, преимущества, которые предлагают новые технологии, и конкуренция между нами, вызовет быструю реакцию. До того, как эта искра загорится, у нас есть совсем немного времени, чтобы собраться вместе как вид, сформулировать и воплотить в действительность будущее, которое мы увидим совместно.
А вы одобряете генетические изменения или нет? Расскажите в нашем чате в Телеграме.
Читайте также: