Наука
Эксклюзив kp.rukp.ru
20 июля 2021 7:00

В России впервые клонировали теленка. Генетик рассказал, как это поможет аллергикам

Эксперт рассказал, какие фантастические возможности открывает перед человечеством генное редактирование
Эксперт рассказал, какие фантастические возможности открывает перед человечеством генное редактирование

Эксперт рассказал, какие фантастические возможности открывает перед человечеством генное редактирование

Фото: Shutterstock

Российские ученые впервые клонировали и вырастили теленка - ему исполнился уже год. Конечная цель эксперимента - создание генно-модифицированного стада, где буренки будут давать гипоаллергенное (не вызывающее аллергии) молоко. Со времен овечки Долли мы знаем, что клонирование это передовой край научных возможностей человека. О подробностях эксперимента и о фантастических возможностях генного редактирования KP.ru рассказал молекулярный биолог, директор Института функциональной геномики МГУ, доцент Сколтеха Петр Сергиев.

СОТВОРЕНИЕ МИРА ЗА СЕМЬ ДНЕЙ

- Петр Владимирович, помогите оценить масштаб произошедшего. Правильно ли говорят, что ваш эксперимент это примета фантастического будущего, когда генетическое редактирование позволит создавать принципиально новые породы животных? То на что природе требовалось миллионы лет, а селекционерам - десятки лет, теперь можно делать в пробирке, условно говоря за пять минут?

- Это безусловно шаг вперед в создании новых животных. Но эксперимент мы еще не завершили. Мы двигаемся с двух сторон: коллеги из Всероссийского института животноводства делают основную часть - это собственно клонирование животного. А наша часть - МГУ и Сколтеха - она генно-инженерная, мы на клетках коровы показали, что можно выключить ген бета-лактоглобулина, чтобы корова давала гипоаллергенное молоко. Соответственно, следующий шаг - объединить эти два этапа в одну цепочку и получить корову с измененным геномом. Мы к этой цели приближаемся. По поводу сроков, действительно это значительно ускорит селекцию, но я не буду утверждать, что мы укладываемся в пять минут. Потому что дело зависит уже не от молекулярной биологии, а от простой биологии животных. Если взять наша лабораторию в МГУ - Институт функциональной геномики, мы в основном редактируем геномы мышей. Мыши размножаются быстро, но все равно у нас основное лимитирующее время уходит на биологию - мышь должна выносить и родить. У мыши этот процесс занимает месяц без малого, а для коровы это почти год плюс несколько лет полового созревания, все равно получается это очень медленная работа. Просто за счет того, что такова биология этих животных.

- Почему решили начать с создания коров, которые будут давать гипоаллергенное молоко? Почему это важно?

- На самом деле мы отрабатываем саму модель создания генно-модифицированных животных, но решили, что будет лучше если у модели сразу будет практическое применение. Потому что проблема аллергии на коровье молоко стоит довольно остро у многих ребятишек, а бета-лактоглобулин это основной аллерген коровьего молока. Разумно было начать с него.

В БИОЛОГИИ НАСТАЛА ЭПОХА ВЕЛИКИХ ОТКРЫТИЙ

- В СМИ публикации на тему клонирования вращаются вокруг довольно экзотических трюков: например, в Южной Кореи клонируют служебных собак с уникальными рабочими качествами - это оказалось дешевле, чем традиционное размножение. Появились биотехнологические фирмы, которые клонируют умерших домашних животных, и владелец получает полную генетическую копию своего любимца… А что наиболее ценного с научной точки зрения удалось создать ученым с помощью генных технологий?

- С точки зрения науки погоня за практическим применением сейчас не совсем правильна. Хотя, естественно, нужно создавать новых животных для практических нужд. На мой взгляд, биология сейчас находится в том же положении, что и география в эпоху Великих географических открытий, если представить геном, как некую карту. На этой карте остается не так уж много белых пятен. В геноме млекопитающих примерно 20 тысяч генов. Звучит внушительно, но на самом деле ученых, которые этим занимаются, больше, чем 20 тысяч. Сейчас известны функции примерно для половины генов. Можно предположить, что в ближайшем будущем мы поймем функцию всех генов. Но сегодня есть тысячи генов, которыми никто не занимается. И мне кажется, что сейчас важнее открыть для себя всю эту карту генома...

ГУМАНИЗИРОВАННАЯ МЫШЬ ПОМОЖЕТ НАЙТИ ЛЕКАРСТВО ОТ COVID-19

- Сколько времени это может занять?

- Я думаю, это произойдет в течении ближайших 10 лет. Вот тогда мы поймем, как работает этот геномный конструктор, и придём к полноценной инженерной биологии. Сможем на ином уровне создавать новые организмы, знать, как геном предопределяет устройство организма. Мы в Институте функциональной геномики МГУ тоже занимаемся этой задачей, выясняем функцию генов - разбираем их один за другим. И надеемся, что внесем свой вклад в создание “карты мира” генома. Но поскольку всех интересует практика, мы занимаемся и ей тоже, делаем модели генетически обусловленных заболеваний человека. Медицинские генетики дают сведения о мутациях, которые они находят у больных людей, а мы можем моделировать эту мутацию у мышей и посмотреть действительно ли они болеют и как? Это в будущем поможет подобрать правильную терапию и разобраться в причинах болезни.

- А возможно ли смоделировать мутацию вируса, чтобы понять какая из них способна вызвать следующую пандемию?

- Нет, мы объясняем молекулярные механизмы всяких наследственных генетически обусловленных заболеваний. Но что касается коронавируса - недавно была работа, сделанная группой Алексея Дейкина в Институте биологии гена, они создали гуманизированную мышь. В нее перенесли человеческий рецептор ACE2, который использует коронавирус для внедрения в клетку. На этом лабораторном образце можно изучать коронавирус и искать методы лечения. Мы в этом проекте тоже немного поучаствовали, но наше участие было незначительным.

- Вокруг клонирования существует множество мифов. Один из них - клонированные животные долго не живут, потому что клонируется клетка взрослого животного и теленок тоже рождается уже взрослым с биологической точки зрения. Якобы поэтому рано умерла овечка Долли. Какими свойствами обладает клон?

- Это лучше спрашивать у наших коллег из ВИЖ. Они проводили работу по созданию клона. Естественно, есть какие-то факторы которые отличают ДНК во взрослом организме от ДНК в яйцеклетке. В первую очередь это укорочение теломер (это концевые участки хромосом, их длина связана со старением организма), которое происходит в наших соматических клетках. Теломеры укорачиваются с каждым делением, но при перезапуске развития теломеры вновь удлиняются. То есть неким образом те записи, которые были сделаны во взрослом организме поверх генома - они стираются и программа перезапускается. Иными словами, какие-то отличия могут быть, но большая их часть исчезает при клонировании.

Фото: Shutterstock

ГЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ УСКОРИТ ЭВОЛЮЦИЮ. НО КАК УЛУЧШИТЬ ЧЕЛОВЕКА МЫ НЕ ЗНАЕМ

- Пару лет назад китайский генетик отредактировал геном двух близняшек, сделав одну из них невосприимчивой к ВИЧ после изменения гена CCR5. Эксперимент осудили, ученого наказали, тем не менее, рано или поздно перед нами встанет тема “редактирования” человека? Когда и при каких условиях это возможно?

- Тут вопрос надо разделять на техническую возможность и морально этическую сторону этого дела. Технически все возможно, как мы убедились на примере этих китайских работ. И по большому счету с точки зрения технологии нет разницы между манипуляциями с яйцеклетками человека и яйцеклетками других животных. А насколько это приемлемо с этической точки зрения - это должно сообща все общество решать. Мнения одних ученых недостаточно.

- Но когда мы будем знать всю карту генома, наверное, сложно будет устоять перед соблазном усовершенствовать человека?

- Теоретически можно воспринимать появление на планете Земля генного инженера, как некий инструмент для ускорения эволюции. Потому что, например, какие-то эволюционные усовершенствования могли возникнуть в одной из ветвей живого. Грубо говоря, у рыб или у птиц. В природе это усовершенствование не могло быть перенесено в другие группы живых существ. Генная инженерия такие возможности имеет. Законно или незаконно (как в китайском примере), но люди все-таки будут перемещать гены. И тут мы на очень скользкую почву становимся, наверное общество еще не готово такие вещи принимать. Может быть это и правильно.

- Кажется есть много желающих выпустить этого джина из бутылки. Периодически появляются публикации о намерении ученых (чаще всего китайских) делать гениев в пробирке: отбирать их на уровне эмбрионов или же делать из детей супер интеллектуалов с помощью манипуляций с геномом. Реально создать породу сверхчеловеков?

- На данной стадии наука недостаточно компетентна, мы просто не знаем какие изменения в геноме могут улучшить людей. На что мы способны на сегодняшний день? Мы можем знать какие-то мутации, которые вызывают заболевания и пробовать изменять эти геномные локусы, чтобы людей вылечить. В будущем я не исключаю, что можно будет чего-то достичь в области оптимизации человеческой породы. Но надо сказать, что вообще геномы живых существ очень хорошо оптимизированы эволюцией. И в принципе не так просто улучшить что-то в существующем виде. Скорее, мы можем что-то испортить, чем улучшить. К таким инициативам надо относиться с большой осторожностью.

ГЕНОМ ДИНОЗАВРА МОЖНО НАЙТИ В КУРИЦЕ

- Другая “горячая” тема - это клонирование вымерших животных - мамонтов например. Реально ли это с технической точки зрения?

- Тут есть несколько ограничений. Во-первых, возникает вопрос насколько давно животное вымерло? И можно ли получить хорошо сохранившиеся образцы генетического материала? Естественно, у совсем древних животных мы просто не имеем возможности получить ДНК, чтобы воссоздать его последовательность. Но есть один очень хитрый путь: существуют методы биоинформатики, которые анализируют геномы ныне существующих организмов и позволяют реконструировать, как они эволюционировали в прошлом. Иными словами можно поискать “молекулярных динозавров” в геномах существующих животных, чтобы на основе этой информации попытаться реконструировать предковые организмы. Но речь не идет о таких ветвях эволюции, которые полностью вымерли, потому что у них нет потомков, по которым можно реконструировать их геном.

- Значит, если динозавры эволюционировали и превратились в птиц, то в геноме курицы можно найти следы тиранозавров?

- Это безусловно возможно. Но я не уверен, что технически возможно реконструировать геном динозавра на основе генома птиц. Это пока фантастика, но безумно интересная лабораторная задача. Потому что вернуть в современную природную среду животное, вымершее миллионы лет назад, вряд ли возможно.

“НОЕВ КОВЧЕГ” МГУ СПАСЕТ ВЫМИРАЮЩИЕ ВИДЫ

- А можно ли с помощью клонирования поддержать исчезающих животных и спасти их от вымирания?

- Вот это как раз очень хорошая идея. В МГУ существует проект биоколлекции “Ноев ковчег”, где сохраняются образцы геномов большого числа видов, в том числе и исчезающих. Это вполне реализуемая идея, она не является чем-то фантастическим.

- Можно будет на основании базы данных этой коллекции воспроизвести животное?

- Да. Возникает вопрос: можем ли мы по последовательности генома, который есть у нас в компьютере, создать организм? Как ни удивительно, но это возможно уже сегодня! Хотя пока для очень маленьких геномов и очень маленьких организмов. Известны опыты в лаборатории Хатчинсона по созданию микоплазмы из искусственно сделанного генома. Его просто синтезировали химически по последовательности из компьютера, потом создали из кусочков в дрожжах, затем поместили в клетку другого вида микоплазмы, у которой собственный геном убили и он там заработал. Вполне возможно в будущем у нас появится возможность восстанавливать и более крупные виды. Это просто вопросы развития технических средств.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ

Мужская беременность и роды стали реальностью

Китайские ученые научили самцов мышей рожать детенышей (подробнее)