Для Дженнифер Дудны замена митохондрий выглядела бледной тенью того, на что способен метод CRISPR. Чжан и другие проводящие подобную процедуру врачи просто меняли испорченные гены на здоровые. CRISPR же позволяет переписать любой из 20 000 белок-кодирующих генов, находящихся на хромосомах эмбриона. И это изменение передастся по наследству.

Меньше всего Дудна хотела, чтобы для системы CRISPR повторилась неудачная история митохондриальной заместительной терапии. Лечение митохондриальных заболеваний прокралось в практику безо всяких общественных обсуждений его этичности, а когда наконец такие дебаты – с опозданием – начались, они были искажены мрачными образами в духе доктора Франкенштейна и навязшей в зубах фразой о ребенке трех родителей. В 2014 г. Дудна решила попробовать избежать таких проблем и инициировать публичное обсуждение.

Ей не была близка эта задача. Дудна чувствовала себя комфортно, рассказывая о внутренних процессах у бактерий, а не о потенциальной опасности перестройки человеческих эмбрионов. Позже она призналась, что ее новая роль «казалась чужой и почти на грани допустимого».

Дудна начала с малого. В январе 2015 г. она организовала встречу в уютной гостинице в долине Напа, в часе езды от Беркли. Среди 18 человек, приехавших в винодельческий регион обсудить CRISPR, были два выдающихся биолога – Дэвид Балтимор и Пол Берг, которые проводили аналогичные встречи в 1970-х гг., чтобы обсудить технологию рекомбинантной ДНК. Как и тогда, барьер Вейсмана разделил беседу. Собравшаяся в Напе группа решила посвятить часть разговора манипуляциям с соматическими клетками, а часть – с половыми.

Ученые предположили, что для генетической терапии CRISPR окажется более удачным вариантом, чем вирусы, так как с помощью этого метода можно будет точнее исправлять соматические клетки. Что касается клеток зародышевой линии, то некоторые из присутствовавших в Напе не видели никаких проблем в использовании CRISPR для их изменения. Другие считали, что пересекать вейсмановский барьер недопустимо.

Несмотря на разногласия, все собравшиеся понимали, что им нельзя просто отложить решение в долгий ящик. На это не было времени. Ходили слухи, что китайские ученые уже используют CRISPR для работы с эмбрионами человека. Их статья предположительно уже была предложена к публикации. В ближайшее время эти новости могли выйти на поверхность. Большинство участников встречи в Напе согласились написать комментарий для какого-либо из научных журналов. 19 марта Дудна и 17 ее соавторов опубликовали небольшой материал в Science под названием «Разумный путь для геномной инженерии и модификации генов клеток зародышевой линии».

Ученые не призывали к прямому запрету изменений половых клеток, но активно возражали против того, чтобы начать их проведение прямо сейчас. Они предлагали провести открытое совещание с участием экспертов со всего мира для более полного изучения рисков и преимуществ новой технологии. Но Дудна и ее соавторы предупреждали, что даже такого солидного собрания может оказаться недостаточно для решения всех вопросов. По их словам, «в настоящее время необходимо тщательно исследовать и оценить потенциальную безопасность и эффективность этой технологии, прежде чем будут разрешены (если будут) клинические испытания любых попыток модификации человека».

Публикация в Science привлекла так много внимания, что Национальная академия наук США согласилась организовать всего через несколько месяцев международную встречу, а Лондонское королевское общество и Китайская академия наук подали заявки на участие в мероприятии. Все шло так, как надеялась Дудна, – по крайней мере в течение нескольких недель.

В апреле она узнала, что ходившие о китайских исследованиях слухи оказались верными. Биолог Цзюньцзю Хуан из Университета Сунь Ятсена с коллегами сообщил, что они «перешли рубеж». С помощью CRISPR они изменили человеческие эмбрионы. В зависимости от того, как посмотреть, работу Хуана можно счесть либо историческим свершением, либо неудачей, о которой и говорить не стоит. В журнале Protein & Cell китайские ученые объяснили, что собирались изменить ген hbb, мутация в котором вызывает бета-талассемию. Они спланировали эксперимент так, чтобы обойти этические вопросы модификации жизнеспособных эмбрионов. Когда врачи в репродуктивных клиниках проводят искусственное оплодотворение, они иногда допускают ошибки и позволяют двум сперматозоидам слиться с одной яйцеклеткой. Такие эмбрионы с тройным набором хромосом (поэтому их и называют триплоидными) нежизнеспособны, у них происходит только несколько делений клетки. Хуан с коллегами взял для своего исследования десятки таких триплоидных эмбрионов, поскольку был уверен, что их никогда не используют для инициации беременности, даже если бы кто-нибудь этого захотел.

Хуан с коллегами собрал систему CRISPR так, чтобы она могла вырезать фрагмент из гена hbb и позволяла вставлять на это место новый участок ДНК. Исследователи ввели ее в триплоидные зиготы и стали ждать, пока они разовьются в восемь клеток. Ученые проанализировали 54 эмбриона, чтобы понять, насколько точно сработала система. Оказалось, что гены hbb были вырезаны только у 28 эмбрионов. И среди них лишь некоторые заменили вырезанную часть новой ДНК. В остальных эмбрионах клетки случайно скопировали похожие гены в другое место своей ДНК.

Некоторые проанализированные учеными эмбрионы оказались мозаичными. В одних клетках была измененная версия гена hbb, а в других ее не было. Это означало, что молекулам CRISPR придется затрачивать много времени, чтобы находить свою цель в ДНК человека. И к тому моменту как они, наконец, найдут ее, одноклеточная зигота уже успеет поделиться на несколько новых клеток, часть из которых не получит систему CRISPR.

Когда о работе Хуана стало известно, я спросил у Дудны, что она о ней думает. Исследовательница ответила, что данные «просто указывают на неготовность технологии для клинического применения на зародышевой линии клеток».

Дудна тщательно подбирала слова. После встречи в Напе ей не хотелось бы направить общественное мнение против CRISPR в целом. Ее коллегам-ученым придется сдерживать свой интерес и не проводить экспериментов, которые могут показаться обществу нелепыми или слишком авантюрными. Тем не менее Дудна не предполагала полностью сбрасывать со счетов модификацию клеток зародышевой линии. Возможно, когда-нибудь потом об этом и стоит задуматься.

Ее аккуратная интерпретация не могла остановить стремительное распространение информации о статье Хуана. Она вызвала такое волнение во всем мире, что директор Национальных институтов здоровья Фрэнсис Коллинз через несколько дней после ее выхода опубликовал смягчающее заявление, в котором сослался на подходы, принятые в 1980-х гг. «Концепция внесения изменений в человеческие клетки зародышевой линии для клинических целей обсуждается на протяжении многих лет с самых разных точек зрения, и почти повсеместно считается, что этот рубеж переходить нельзя», – заявил он. Национальные институты здоровья выделяли более 250 млн долл. в год на изучение лечения заболеваний с помощью изменения генов в соматических клетках. Но те, кто перепрыгнут этот барьер, не получат ничего, и точка.

Когда ученые, подобные Коллинзу, говорят о рубеже, который нельзя переходить, это звучит кристально ясно. Но в научных исследованиях все выходит сложнее. К примеру, Коллинз упоминал изменение эмбрионов «для клинических целей». Но разве можно утверждать, что работа Хуана преследовала клинические цели? Ведь из триплоидных эмбрионов ребенок не может развиться в принципе. Попадают ли его эксперименты по ту сторону рубежа из-за того, что кто-то может использовать полученные результаты для изменения у эмбрионов гена hbb и искоренения бета-талассемии в ряду поколений?

В сентябре 2015 г. этот рубеж стало еще сложнее разглядеть. Кэти Ниакан, сотрудница лондонского Института Фрэнсиса Крика, подала в британское правительство заявку на разрешение использовать CRISPR на эмбрионах человека. Ниакан планировала с помощью CRISPR выключать гены, о которых известно, что они критически важны для раннего развития эмбриона. Наблюдая, что будет происходить с такими эмбрионами, Ниакан удалось бы понять, за какие функции отвечают эти гены. Она планировала исследовать эмбрионы только до недельного возраста, а затем разрушать их. Но, в отличие от экспериментов Хуана, Ниакан вводила бы CRISPR в жизнеспособные эмбрионы. Стала бы ее работа посягательством на все моральные нормы, учитывая, что эмбрионы все равно прекратили бы существование еще на этапе комочка модифицированных клеток?

Новости об исследованиях Ниакан и Хуана придали особую актуальность Международному саммиту по редактированию человеческих генов, который открылся 1 декабря 2015 г. Дэвид Балтимор поприветствовал пять сотен гостей, собравшихся в здании Национальной академии наук в Вашингтоне, фактически повторив в своем провокационном выступлении слова Хотчкисса 50-летней давности.

«Сегодня мы понимаем, что близки к тому, чтобы изменить человеческую наследственность, – сказал Балтимор. – Главный вопрос заключается в том, когда именно мы захотим (и захотим ли) использовать редактирование генов для изменения наследственной информации человека».

Собрание не отреагировало на провокацию Балтимора. «Это была на редкость мирная встреча, – заметила репортер Шэрон Бегли. – И чем дальше, тем больше становилось свободных стульев».

Некоторые ученые, казалось, специально старались сохранить мирный настрой. Их высказывания были полны отточенных фраз с изобилием научных терминов в попытке не угодить в какую-нибудь этическую ловушку. В завершение саммита Балтимор, Дудна и остальные представители оргкомитета выступили с общим заявлением. Оно не многим отличалось от того, к чему за 11 месяцев до саммита пришла группа в Напе. Комитет одобрил применение CRISPR для соматических клеток (т. е. генную терапию), а также те основанные на CRISPR исследования, которые проводятся на человеческих эмбрионах самого раннего этапа развития. Члены оргкомитета выступили против модификации клеток зародышевой линии в тех эмбрионах, которые впоследствии планируется имплантировать для инициирования беременности. Но они оставили дверь приоткрытой. «Вопрос о клиническом применении модификации половых клеток зародышевой линии необходимо регулярно пересматривать», – гласило заявление оргкомитета.

Для некоторых участников саммита основной вопрос, касающийся редактирования клеток зародышевой линии, заключался в том, а стоит ли вообще предпринимать какие-то попытки. Директор Института Броада Эрик Лэндер заявил: «Если нас действительно интересует, как помочь родителям избежать генетических заболеваний, то о редактировании клеток зародышевой линии нам надо думать не в первую, не во вторую, не в третью и даже не в четвертую очередь».

По мнению Лэндера, родителям лучше поможет преимплантационная генетическая диагностика. Если есть риск, что ребенок унаследует генетическое заболевание, им следует обратиться к врачам, которые подберут такие эмбрионы или, возможно, даже сперматозоиды и яйцеклетки, что ребенок точно родится без этого заболевания. Только после того как родители безуспешно перепробуют все существующие способы, имеет смысл модифицировать саму зародышевую линию.

Ряд участников выступили категорически против даже такого сдержанного отношения к CRISPR. Исполнительный директор Центра генетики и общества Марси Дарновски нарисовала мрачное будущее, очень отличающееся от представлений Лэндера. Она описала нерегулируемый рынок, на котором бесконтрольно процветает редактирование клеток зародышевой линии. «Это радикальный разрыв со всем, что человечество делало раньше», – предупредила она.

К примеру, риски того, что система CRISPR ошибется и заменит другой ген, слишком велики. Но менять ДНК ребенка, по мнению Дарновски, не просто опасно, это неправильно. Ведь эмбрион не способен дать своего согласия на эту процедуру. А изменение генов ребенка, дойди до этого дело, – прямое посягательство на его индивидуальность. Даже если CRISPR сработает великолепно, сама успешность данной процедуры может породить неслыханные социальные проблемы. Дарновски обрисовала мир, в котором богачи будут иметь возможность изменить гены своих детей во избежание бремени болезней, а у бедных семей ее не будет. А как только родители начнут пытаться избавиться от определенных черт у своих детей, то где они остановятся?

Глухота, скажем, не смертельна, однако Гарри Лафлин из Евгенического архива включил это заболевание в список при публикации в 1922 г. своего проекта закона о евгенической стерилизации. Должны ли специалисты-репродуктологи избавлять людей от мутаций, ведущих к глухоте? Будут ли другие особенности, например карликовость, считаться непереносимым бременем? Недалек тот час, когда инвалиды, возможно, почувствуют себя отверженными. Дарновски предсказывает, что, как только родители привыкнут изменять разные биологические характеристики своих детей, они начнут модифицировать гены, чтобы улучшить потомство.

«Искушение улучшать следующие поколения крайне опасно, – предупреждает Дарновски. – Вы только представьте, как конкуренция между репродуктивными клиниками подстегнет их предлагать новейшие обновления для вашего ребенка. Подумайте, как будет работать такой рынок».

Большинство ученых на саммите уклонялись даже от простого упоминания каких-либо улучшений. Одним из исключений был исследователь из Гарварда, высокий генетик с пышной бородой по имени Джордж Чёрч. По его словам, улучшение человека произойдет, но начнется оно не с эмбрионов, а с пожилых людей.

Вот как, например, это может произойти. Девять процентов пожилых людей страдают от остеопороза, приводящего к хрупкости костей. Клетки их скелета начинают разрушать окружающую кость, выделяя в кровь минеральные вещества. Некоторые лекарства могут замедлить этот процесс, связываясь с поверхностью клеток и затрудняя тем самым их контакт с костью. Но, возможно, есть более эффективный способ лечения этого заболевания.

Одной из причин такого разрушения кости является снижение в пожилом возрасте выработки белка TERT. В 2012 г. ученым из испанского Национального центра исследования рака удалось добиться того, что старые мыши начали синтезировать больше белка TERT – исследователи добавили им дополнительную копию соответствующего гена. В итоге развитие остеопороза остановилось, а кости стали крепче. Вполне вероятно, что врачи смогут использовать редактирование генов с помощью CRISPR для лечения данного заболевания и у людей. Молекулы этой системы будут прикрепляться к гену tert и изменять его. Ген будет работать, как у молодых людей, что приведет к укреплению костей.

Однако модификация гена tert полезна и по многим другим причинам. Те испанские исследователи, которые применили ее на мышах, обнаружили, что она защищает также мышцы, мозг и кровь. Старым мышам такая модификация продлевает жизнь на 13 %. А когда ученые провели ее молодым животным, их продолжительность жизни выросла на 24 %.

Если подобная терапия с помощью CRISPR получит одобрение для лечения остеопороза у людей, то скоро человечество захочет ее проведения и для более продолжительной и здоровой жизни. А если окажется, что чем раньше ее делать, тем она эффективнее, то некоторые родители, возможно, захотят, чтобы их дети получили такое воздействие с рождения. Зачем заводить хорошие гены tert под конец жизни, если их можно получить с самого начала?

Ген tert – это только один из многих кандидатов на улучшение, по мнению Чёрча. Редактирование генов для лечения деградации мышечных клеток можно использовать с целью повысить силу человека. Ученые ищут способы борьбы с ухудшением способности к обучению и потерей памяти при болезни Альцгеймера, здесь тоже можно применять генную терапию. А манипуляции с этими генами у здоровых людей позволят повысить их когнитивные способности. Родители могут пожелать отредактировать гены своих детей, чтобы дать им преимущество в школе и на работе.

«Я думаю, что улучшение человека уже на пороге», – сказал Чёрч собравшимся.

В определенном смысле кампания Дудны оказалась успешной. Ей удалось начать обсуждение важной темы. К 2016 г. система CRISPR вышла из тени и предстала пред очами средств массовой информации во всей красе. Ее постоянно поминали в телепередачах и газетных статьях. Дудна посещала один город за другим, объясняя, какой великолепный инструмент она помогла создать, и инициируя дискуссии о его использовании.

Вскоре акцент обсуждений сильно сместился. Национальная академия наук США сформировала комитет из 22 экспертов, в том числе биологов, специалистов по биоэтике и социологов, чтобы рассмотреть научные, этические и организационные вопросы редактирования генома человека. В феврале 2017 г. члены комитета выпустили 260-страничный доклад о своей работе. Но, вместо того чтобы отложить модификацию клеток зародышевой линии еще дальше на неопределенное время, они пришли к поразительному соглашению. Они одобрили проведение клинических испытаний с целью лечения серьезных заболеваний, для которых не было никаких других альтернативных методов исцеления.

В своем докладе комитет привел в пример случай с болезнью Гентингтона. Карен Мульчинок смогла предотвратить передачу этой болезни по наследству своему ребенку с помощью преимплантационной генетической диагностики. Благодаря тому что у нее была только одна дефектная копия гена htt, удалось выбрать тот эмбрион, которому достался нормальный аллель. Если ребенок рождается от двух родителей с этой болезнью, то с 25 %-ной вероятностью он унаследует сразу обе мутантные копии гена. И, когда он в свою очередь захочет иметь детей, преимплантационная диагностика уже не сможет ему помочь. Но здесь, вероятно, пригодится редактирование генов. Комитет отметил: «Людей, которые оказываются в подобных ситуациях, не так много, но проблемы тех, кто столкнулся с этим трудным выбором, действительно существенны».

Вскоре после того как комитет по редактированию генома выпустил этот доклад, Шухрат Миталипов опубликовал результаты своего эксперимента, подтверждающие значительную успешность клинических испытаний. Миталипов последовал примеру Цзюньцзю Хуана и попробовал убрать генетическое заболевание, модифицируя эмбрион человека. Однако, в отличие от китайского ученого, Миталипов и его коллеги работали не с обреченными эмбрионами, а с жизнеспособными. Ученые сделали все возможное, чтобы поддержать эту жизнеспособность. Следует также отметить, что группа Хуана использовала относительно грубую систему CRISPR, а Миталипов – новую, более точную.

Свои эксперименты Миталипов решил проводить с наследственным заболеванием сердца – гипертрофической кардиомиопатией. Мутация в гене mybpc3 делает стенку сердца тонкой и слабой. Страдающий этим недугом может совершенно неожиданно умереть от внезапного сердечного приступа. Болезнь наследуется по доминантному типу, т. е. ребенку достаточно получить только одну копию испорченного гена, чтобы его сердце оказалось больным.

Исследователи из группы Миталипова взяли сперматозоиды от мужчины с гипертрофической кардиомиопатией и оплодотворили ими здоровые яйцеклетки. Также они добавили систему CRISPR, настроенную на поиск мутации в гене mybpc3. Из 54 эмбрионов, обработанных таким образом, 36 получились с обеими здоровыми копиями гена, а 13 – мозаичными.

К тому моменту как молекулы CRISPR оказывались внутри зигот, клетки уже синтезировали новую копию своей ДНК. Система CRISPR, по-видимому, успевала отредактировать только одну копию, а затем клетка делилась, так что одна дочерняя клетка получала испорченную версию, а другая – нет. По мере дальнейшего роста эмбриона части клеток доставался один вариант гена, а части – другой.

Чтобы избежать такого мозаицизма, группа Миталипова применила новый метод. Ученые отредактировали мутантные сперматозоиды, а затем оплодотворили ими яйцеклетки. В этой серии экспериментов мутация отсутствовала у 72 % эмбрионов. Миталипов с коллегами обнаружил, что модифицированные эмбрионы нормально развиваются все восемь дней. Если их имплантировать в матку женщины, из них могли бы вырасти дети со здоровым сердцем.

В августе 2017 г., когда появилось сообщение об экспериментах Миталипова, мы с семьей проводили отпуск в маленькой английской деревне. Я надеялся, что смогу отдохнуть от CRISPR, заполнив свои дни лесными прогулками и экскурсиями в окрестные замки. Но однажды я зашел в местную лавочку, а там мне в глаза бросились первые страницы газет с изображениями четырехклеточных человеческих эмбрионов.

«Эти клетки помогут покончить с генетическими болезнями», – кричал заголовок. Вечером я включил телевизор в нашем коттедже и прямо сразу увидел на экране Миталипова, рассказывающего о своем эксперименте. От CRISPR не спрячешься.

Исследования Миталипова, несмотря на все полученное ими внимание, не так уж и много предлагают. Родители, у которых есть аллель гипертрофической кардиомиопатии, уже используют преимплантационную диагностику, чтобы выявить эмбрионы, у которых нет этого заболевания. Система CRISPR поможет лишь преодолеть менделевское наследование, из-за которого только половина эмбрионов пригодна для имплантации и, соответственно, снижаются шансы на успешную беременность.

«Исправление генов позволит спасти мутантные эмбрионы, увеличив число тех, что доступны для имплантации, и повысив тем самым вероятность беременности», – пишут в своей статье Миталипов и его коллеги.

Благодаря тому что Миталипов значительно сузил тему исследования, этические вопросы использования CRISPR казались вполне решаемыми. Он просто хотел повысить шансы родителей на то, чтобы семья была здорова. Точно так же и другие ученые, которые планировали модификацию зародышевой линии с помощью CRISPR, просто хотели справиться с наследственными заболеваниями в утробе, а не лечить соматические клетки у уже родившегося или даже выросшего человека.

В таком узком понимании многие этические проблемы, касающиеся CRISPR, больше не приобретают вид апокалиптического кошмара, а становятся похожими на каждодневные вопросы, которые встают сейчас перед обычной медициной. Если окажется, что система CRISPR работает достаточно надежно, мы рискуем оказаться в мире, где наследственные заболевания станут тяжким бременем для тех, кто не сумеет себе позволить такую терапию. Однако стоимость лечения была проблемой для многих поколений, а недавние достижения лишь сделали неравенство более выраженным. Как только генную терапию начали предлагать в клиниках, компании стали задирать цену на такое лечение до астрономических высот. Однократное введение вируса, несущего определенный ген, могло стоить миллион долларов и даже больше. Однако никто не отреагировал на эту сумму требованием запретить генную терапию. Несправедливость кроется не в генной терапии как таковой, а в том, что одни могут ее получить, а другие – нет. Эта проблема – политическая, экономическая и организационная. Если вы переживаете, что кто-то не сможет получить CRISPR, то решение очень простое – сделайте систему CRISPR доступной для всех.

Вопрос согласия также впервые появился не тогда, когда речь зашла о модификации клеток зародышевой линии. Нам не требуется согласия детей, чтобы сделать им прививку или назначить курс антибиотиков. Для этого нужны родители. Если традиционная медицина не способна помочь больному ребенку, то его родители могут дать согласие на экспериментальное лечение, хорошо понимая, что оно может не только не помочь, а даже и усугубить страдания ребенка. На ранних этапах развития генной медицины родители начали включать своих детей в число участников исследований такого рода. Чтобы принять это сложное решение, родители должны были взвесить серьезность заболевания и возможные нежелательные последствия лечения. Такое решение особенно важно при генной терапии, потому что в результате ее проведения дети получают в свои клетки гены, которые остаются в них на всю жизнь. И опять же в ответ на эти трудные этические вопросы никто не призывал запретить всю генную терапию.

Что касается этичности улучшения человека, то мы давно живем в том мире, где родители пытаются улучшить будущее своих детей. И многие такие улучшения уже распределены несправедливо. В 2010 г. американские родители, входящие в список 10 % самых богатых, потратили на своих маленьких детей – в том числе на их книги, компьютеры и музыкальные инструменты – более 7000 долл. на каждого. Родители из 10 % самых бедных семей – менее 1000 долл.

Иногда обществу удается распространять свои блага за пределы небольшой группы состоятельных граждан. Вакцины укрепляют нашу иммунную систему, подготавливая ее к борьбе с корью и другими заболеваниями. Мир взял на себя обязательство вакцинировать как можно больше детей. Это благородное достижение. Однако в других отношениях наше общество позорно несовершенно.

Хотя некоторые улучшения действительно следует распределять более справедливо, поступать так с другими – попросту неразумно. Некоторые родители захотят, чтобы их дети получили гормон роста не из-за болезни, а чтобы иметь социальные преимущества высоких людей. Это желание улучшения может привести к неприятностям, поскольку совершенно здоровые дети почувствуют, что родители считают их ущербными.

Если мы будем относиться к редактированию эмбрионов так же, как к первым опытам по генной терапии, мы не сможем нормально его отрегулировать. Нам надо разрешить подобное вмешательство аналогично тому, как мы разрешаем искусственное оплодотворение. Хорошо бы нам обсудить, насколько приемлемо использование CRISPR в тех или иных случаях. Что-то одно мы запретим, но другое – разрешим. Изменение некоторых генов может привести к опасным побочным эффектам, и в этом случае необходимы четкие правила, чтобы обезопасить детей. Кто-то, конечно, попытается тайком опробовать непродуманное лечение, но нам надо постараться сделать так, чтобы никто не повторил этого. И со временем система CRISPR станет надежной формой медицины.

Однако редактирование генов – это не просто еще одна форма медицины. Как разъяснял Дэвид Балтимор в 2015 г. на открытии той международной встречи, возможность использования CRISPR для изменения будущей наследственности человека вызывает беспокойство. Мы вскарабкались на колесницу Солнца, не зная, достаточно ли у нас мудрости, чтобы управлять ею.

Генетическая наследственность имеет большое значение, и мы на удивление плохо понимаем, почему это так важно и как наши действия могут на него повлиять.

Одним из тех немногих, кто размышлял об этике изменения наследственности, был теолог Эммануэль Агиус. Еще в 1990 г., за несколько лет до того как система CRISPR получила свое название, Агиус утверждал, что модификация зародышевой линии клеток лишит будущие поколения части их наследия.

«Общий генофонд человечества не знает национальных или временны́х границ, это биологическое достояние всего нашего вида, – писал Агиус. – Поэтому ни одно поколение не имеет права менять генетический состав человечества».

Но что это на самом деле значит изменить генофонд вида? Рисуются разные варианты развития: утопия без заболевания или антиутопия, где богачи с удовольствием пользуются генетически улучшенным здоровьем и интеллектом, а бедняки страдают от природных бедствий. Некоторые даже заявляют, что таким образом мы превратим Homo sapiens в полностью новый вид.

Все это фантазии. Но иногда фантазии оказываются пророческими. А иногда фантазии так и остаются вымыслом. Мечты Германа Мёллера о выборе зародышевых клеток отчасти сбылись, отчасти же оказались воздушными замками. Он предполагал, что социалистическое правительство защитит будущее человеческого генофонда. Доживи ученый до наших дней, он, возможно, был бы поражен, увидев, что банки спермы, экстракорпоральное оплодотворение и преимплантационную генетическую диагностику породил капитализм. Родители не вызывались добровольцами во исполнение морального долга. Они стали потребителями.

В какое бы будущее мы ни пришли, путь начинается от сегодняшнего дня. Преимплантационная генетическая диагностика может заметно изменить процесс рождения детей. В 2014 г. – через 36 лет после рождения первого ребенка из пробирки – в США в результате ЭКО на свет появилось 65 175 младенцев. Это примерно 1,6 % от всех родившихся в тот год американцев. Конечно, преимплантационную диагностику из них прошли лишь немногие (точное число их узнать нелегко). Во всем мире ее проходят десятки тысяч детей. Все вместе это – лишь небольшая доля от 130 млн новорожденных, появляющихся в мире ежегодно. Но каждый год все больше родителей прибегают к этим процедурам, и иногда это поощряется правительством. В 2010 г. исследователи оценили, какое количество средств сможет сэкономить пара, которая использует преимплантационную диагностику, чтобы избежать муковисцидоза у ребенка. Процедура стоимостью 57 500 долл. позволит избежать пожизненного лечения стоимостью 2,3 млн долл.

Ныне родители используют преимплантационную диагностику, когда уже знают, что существует риск развития у ребенка определенных заболеваний. По мере совершенствования технологии секвенирования ДНК врачи смогут проверить каждый ген у эмбриона и выявить те наследственные заболевания, о носительстве которых родители и не подозревают. Это звучит соблазнительно! Я могу себе представить, как это будет работать, посмотрев на свой собственный геном.

Например, оказалось, что в одной из копий моего гена pigu есть мутация, которая увеличивает риск развития рака кожи. Если бы я мог выбирать, то предпочел бы, чтобы мои дети унаследовали хороший вариант гена, а не плохой. Все равно это была бы моя ДНК.

Но одним-единственным исправлением было бы сложно ограничиться. Я же знаю, что у меня есть аллель гена il23r, который заметно снижает риск развития у меня определенных заболеваний. Среди них болезнь Крона, хроническое воспаление кишечника и анкилозирующий спондилоартрит, который деформирует позвонки, вызывая постоянную боль и заставляя страдальца хронически сутулиться. Эти заболевания объединяет то, что обезумевшая иммунная система начинает атаковать ткани собственного тела. Никто точно не знает, чем запускается это нападение, но мой вариант il23r, встречающийся только у 8 % европейцев, снижает активность сети передачи сигналов в иммунной системе. Этот вариант гена оказался настолько эффективным, что фармакологи использовали механизм его действия в качестве основы для разработки лекарств против аутоиммунных заболеваний. Как родитель я бы сделал все возможное, чтобы снизить риск получения моими детьми болезней, от которых их спины будут ужасно болеть, а кишечник – хронически расстраиваться. Самое меньшее, что я мог бы сделать, – это дать им свой защищающий аллель гена il23r, а не обычный.

Если законодательно будет разрешено, то некоторые родители, возможно, спросят, а не могут ли они сами выбирать аллели, которые влияют и на другие характеристики их детей. За счет одной только преимплантационной генетической диагностики обычно сложно добиться сильных изменений. Но могут быть и исключения. Ученые обнаружили мутацию в гене stc2, которая изменяет гормон станниокальцин, вырабатываемый нашим организмом. Одна копия мутантной версии может увеличить рост на 2 см. Но она встречается только у одного человека из тысячи.

Сложно предсказать, насколько далеко зайдут папа с мамой в выборе аллелей. Физик Стивен Хсу из Университета штата Мичиган заявил, что, выбирая нужные эмбрионы, родители могли бы повысить интеллект своих детей. Их доктора проверили бы каждый вариант из сотен генов эмбриона, влияющих на интеллект, а затем имплантировали бы тот эмбрион, у которого собралась лучшая комбинация. Хсу подсчитал, что таким образом можно будет повысить значение IQ на 5–10 баллов.

Генетики с усмешкой восприняли заявления Хсу. Мы все еще очень мало знаем о генах, которые влияют на интеллект. И хотя ученые сфокусировали свое внимание на исследовании тех нескольких, которые могут играть в этом роль, вполне возможно, что настоящее влияние оказывают соседние гены или генные регуляторы. Поскольку мы к тому же плохо представляем, как эти «гены интеллекта» взаимодействуют со средой, выбор каких-то определенных аллелей для эмбриона может не дать никакого эффекта.

Этот скептицизм не остановил Хсу. В 2011 г. он присоединился к Пекинскому институту геномики, где основал лабораторию когнитивной геномики. Исследователи планировали собрать ДНК от 2000 самых умных людей в мире и найти общие генетические варианты. В 2013 г. о проекте пронюхали журналисты и описали его в захватывающих дух выражениях. «Почему некоторые люди такие умные? Зная ответ, можно будет создать поколение супердетей», – гласил заголовок статьи в Wired. Журнал Vice объявил: «Китай проектирует гениальных младенцев».

Согласно Vice, команда института геномики подошла вплотную к открытию аллелей интеллекта, а Китай «разработал генно-инженерный проект, получивший одобрение государства». Джон Боханнон из Wired предположил, что поколение супердетей появится, если, как это делается в Сингапуре, государство будет поощрять родителей использовать преимплантационную диагностику для выбора эмбрионов с генетическими предпосылками высокого интеллекта. Сам Хсу счел такие репортажи возмутительными. В своем интервью журналисту Эду Йонгу он сказал без обиняков: «Это чушь».

Однако собственные мечты Хсу достигали мёллеровских масштабов. Представьте себе, что преимплантационная генетическая диагностика отвечающих за интеллект генов получила широкое распространение в стране. Теперь представьте, что дети, получившиеся после такой процедуры, повторили ее на своих собственных детях. В 2014 г. в эссе для журнала Nautilus Хсу заявил, что все это не будет отличаться от действий скотоводов, выбирающих животных по размеру тела или объему производимого молока. С таким количеством влияющих на интеллект генов можно было бы улучшать результаты тестов в целом ряду поколений, пока значения не достигнут уровня, выходящего за пределы измерительных возможностей современных опросников. «Способности такого рода намного превысят те максимальные способности, которые были у примерно 100 млрд человек, живших ранее», – пообещал Хсу.

В 2017 г. я написал исследователю по электронной почте, чтобы спросить, как продвигается осуществление его мечты. Прошло ведь уже шесть лет с начала китайского интеллектуального проекта. И за все это время я не слышал ни об одном конкретном результате. Хсу ответил мне, что институт секвенировал ДНК примерно у половины из планируемых 2000 человек. Но затем у института возникли коммерческие разногласия с компанией, которая обеспечивала ему оборудование для секвенирования.

«И как следствие, – объяснил Хсу, – институт закрыл наш проект. Так что на сегодняшний день мы даже не отсеквенировали все образцы ДНК». Первому поколению супердетей придется подождать.

Благодаря преимплантационной генетической диагностике у родителей теперь есть возможность выбирать, какие аллели они передадут по наследству детям, – что может открыть дорогу CRISPR, как и предполагал Миталипов. Но если так и произойдет, то наследственность не изменится сильнее, чем мы уже сейчас ее изменяем, когда не позволяем некоторым опасным мутациям попасть в будущие поколения. По крайней мере, не изменится вначале.

Если систему CRISPR станут использовать в качестве обычной процедуры в репродуктивной клинике, недоверие к ней может уйти – так же, как оно ушло по отношению к методам искусственного оплодотворения. Вскоре человечество будет готово принять новое использование CRISPR. Врачи смогут вносить улучшающие изменения в гены эмбриона. Они окажутся способны отредактировать ген il23r и предотвратить тем самым возникновение болезни Крона. Есть еще редкие аллели, которые отчасти защищают от болезни Альцгеймера, разных видов рака и таких инфекционных заболеваний, как, скажем, туберкулез.

Среди этих аллелей нет искусственных, все они были найдены в ДНК людей. Родители могут дать своим детям полный спектр генетических преимуществ, которые ученые обнаружили у нашего вида. И с новыми исследованиями мы будем узнавать о новых генах. Но, если такая процедура станет популярной, задумался австралийский философ Роберт Спэрроу, может ли это привести к тому, что родители будут откладывать рождение детей так же, как некоторые откладывают покупку телефона, ожидая выпуска новой модели? Спэрроу задается вопросом, а не застрянут ли следующие поколения в такой «погоне за улучшением».

Выбор, которые родители делают, принимая решение редактировать эмбрион, касается не только их ребенка. Эти изменения могут быть унаследованы их внуками. Для родителей с болезнью Гентингтона, вероятно, будет большим облегчением узнать, что их потомки избавлены от испорченного гена htt – если, конечно, его не передадут предки с другой стороны.

Однако, когда мы заглядываем так далеко вперед, поверх многих поколений, следует учесть, что наследственная информация необязательно передастся так, как мы это себе представляем. Введение единственного отредактированного гена в генофонд человечества не гарантирует, что он распространится по всему виду, как уверяет Агиус. На самом деле популяционная генетика говорит, что, скорее всего, этот новый аллель просто исчезнет. Вы можете сделать своим детям прекрасный подарок, дав им в наследство аллель, защищающий от болезни Альцгеймера, но это, увы, не тот подарок, который гарантированно передается из поколения в поколение. Представьте себе, что ваша дочь, у которой две копии этого аллеля, вышла замуж за мужчину, у которого нет ни одной. Их дети унаследуют только по одной копии. Когда они решат завести своих детей от супругов, не имеющих таких аллелей, многие ваши праправнуки останутся вовсе без этой защиты.

Естественный отбор также не повысит шансы на выживание этого аллеля. И хотя мы все хотим избежать болезни Альцгеймера, эволюцию не очень заботят наши желания. Аллели распространяются по поколениям в том случае, если помогают лучше размножаться. Но тут почти не поможет тот, который снижает вероятность деменции в 70-летнем возрасте. За несколько поколений аллель, за который вы так дорого заплатили, чтобы дать его детям, может полностью исчезнуть.

Причитая, что генная инженерия может натворить дел с генофондом человечества, многие часто забывают, что генофонд этот больше похож на бескрайний генетический океан. Если я напрягу свое научно-фантастическое воображение, то смогу представить всемирную диктатуру, которая заставляет каждого родителя использовать CRISPR и внедрять одни и те же аллели в каждого ребенка. Но такой сценарий не становится более вероятным только потому, что я могу его себе вообразить.

Опасения, касающиеся генофонда, несостоятельны еще и по другой причине. Они возникают из-за того, что мы представляем себе нашу генетическую информацию выбитой на каменных скрижалях и неизменно передающейся из поколения в поколение. На самом же деле генофонд человечества постоянно меняется и будет продолжать меняться независимо от того, что мы с ним делаем. У каждого из 130 млн рождающихся ежегодно младенцев есть десятки новых мутаций. Носители одних, достаточно опасных, просто не смогут завести собственных детей, носители других – не захотят. Остальные передадут свои мутации следующим поколениям. Некоторые из них смогут увеличить средний размер семьи, и в генофонде они станут более распространенными. В одной части света некоторые аллели добьются большего успеха, чем в другой. Ряд мутаций будет полезен на высокогорье, ряд других – в низинах. Кое-какие будут распространяться в местах, где есть малярия, но их не будет там, где нет паразитов.

Помимо всего этого бурления изменений у нашего вида происходит еще один процесс. Как справедливо опасался Мёллер, человеческий генофонд действительно накапливает груз вредных мутаций. Ученый впервые начал говорить о мутационной нагрузке еще в то время, когда почти ничего не было известно о биологическом устройстве мутаций. В основном Мёллер полагался на математику. Вскоре после его смерти в 1967 г. биологи начали исследовать ДНК человека, точно измеряя мутационную нагрузку. Оказывается, наш вид несет значительное бремя нехороших генетических аллелей. И хотя экстремальные мутации достаточно редки, умеренно вредные встречаются в солидном количестве. Они накапливаются в нашей ДНК по мере того, как мы находим все больше способов защитить себя от болезней и смерти.

В 2017 г. генетик из Мичиганского университета Алексей Кондрашов испытывал столь сильное беспокойство из-за результатов исследований мутационной нагрузки, что опубликовал книгу-предупреждение «Разрушающийся геном». Возможно, писал Кондрашов, каждое следующее поколение наследует генофонд, сильнее обремененный мутациями по сравнению с предыдущим. При увеличении такой нагрузки наше коллективное здоровье может значительно ослабнуть.

Мёллеровский план выбора зародышевых клеток, возможно, смотрится абсурдно, но Кондрашов убежден, что угрозу мутационной нагрузки нельзя игнорировать. Он полагает, что существуют некоторые этически допустимые действия, которые мы можем предпринять сегодня для защиты. По мере старения мужчин сперматозоиды накапливают все больше мутаций. Замораживай мужчины свою сперму, будучи молодыми, они бы передавали меньше мутаций следующим поколениям. Если несмотря на эти меры мутационная нагрузка будет нарастать, то, чтобы ее остановить, нашему виду, возможно, придется воспользоваться системой CRISPR или другими средствами редактирования генов.

«Я надеюсь, что скоро будет объявлена “Война против Мутации”», – резюмирует Кондрашов.

Будущее, вероятно, не собирается соответствовать нашим самым экстремальным представлениям. Но оно еще удивит нас. Оно возьмет то, что мы считали жесткими законами наследственности, и будет растягивать их в странные фигуры. На самом деле это уже началось.

Вот пример. В начале 2000-х гг. врачи, занимающиеся искусственным оплодотворением, начали создавать так называемых сиблингов-спасителей. Когда у ребенка обнаруживается лейкемия или другое заболевание, требующее пересадки костного мозга, некоторые семьи многократно повторяют искусственное оплодотворение, пока не получится эмбрион с нужной комбинацией аллелей HLA иммунной системы, чтобы стать подходящим донором.

В 2011 г. 17-летняя Чен Айда Айаш из Израиля погибла в автомобильной аварии. Родители попросили врача извлечь несколько яйцеклеток из ее тела. Чтобы получить на это разрешение, они отправились в суд, где объяснили судье, что хотели бы искусственно оплодотворить яйцеклетки Чен, после чего ее тетя выносит их и родит ее детей. Таким образом, погибшая Чен могла бы дать своим родителям внуков.

Эти случаи переносят нас в реальность, где прежние представления и правила не работают. Слова, которыми мы пользуемся, обсуждая наследственность, потеряли старые значения и обрели новые. И когда люди спорят из-за этих слов, судья решает, кто из них прав. В 2012 г. Верховный суд США оказался в таком затруднительном положении, когда разбирал дело Карен Капато из Флориды. У ее мужа Роберта в 1999 г. диагностировали рак пищевода. Он как можно скорее сохранил свои сперматозоиды в банке спермы, так что, если бы химиотерапия сделала его бесплодным, Карен могла бы забеременеть с помощью искусственного оплодотворения. Лечение не помогло, Роберт умер в 2002 г.

Карен не уничтожила замороженную сперму после его смерти. Через девять месяцев она использовала ее, чтобы оплодотворить яйцеклетки, и родила двойню. Карен подала документы на оформление социального пособия по причине смерти отца детей. Однако правительство штата Флорида отклонило ее заявление. Органы сослались на законы штата, и решили, что дети, зачатые после смерти отца, не могут наследовать его личное имущество.

Верховный суд рассмотрел апелляцию Капато, но в итоге не поддержал ее. Однако это единогласное решение было вынесено только после нескольких часов ожесточенных споров. Судьи и адвокаты увязли в дебатах по поводу определения понятия «ребенок». Понятно, что конгрессмены, принимавшие Закон о социальном страховании в 1939 г., были не в состоянии даже представить, что дети могут быть зачаты через несколько месяцев после смерти отца. «Они никогда не могли бы вообразить себе ситуацию, которая возникла в этом деле», – ворчал член Верховного суда Сэмюэль Алито.

Если генная инженерия получит большее распространение, то Верховный суд, вероятно, окажется в еще более затруднительном положении, поскольку старые законы плохо управляют новыми способами манипуляций с наследственностью.

Было уже возбуждено несколько дел по заявлению детей против своих родителей, позволивших им появиться на свет с наследственными заболеваниями. В этих исках о «неправомочном рождении» утверждается, что родители проявили халатность, проигнорировав результаты анализа плода, и позволили беременности продолжиться. Теперь некоторые специалисты по этике задумываются, могут ли в будущем дети подавать в суд на своих родителей за то, что те не использовали митохондриальную заместительную терапию для лечения синдрома Лея или какого-либо другого губительного митохондриального заболевания. А если родители секвенировали геном эмбриона и решили не редактировать аллель, который повышает риск развития деменции, то будут ли дети в таких случаях пытаться привлечь их к ответственности?

Сложно сказать, удастся ли детям выигрывать подобные дела. При некоторых формах митохондриальной заместительной терапии ядро из неоплодотворенной яйцеклетки переносят в новую клетку. И только после этого врачи оплодотворяют ее. Чтобы ребенок имел основания утверждать, что ему был нанесен вред появлением его на свет, он должен будет доказать, что оказался бы в лучшем положении, будь процедура проведена. Но ведь после такой процедуры родился бы уже кто-нибудь другой, так как он получил бы иную комбинацию аллелей.

Наше общество, вероятно, не готово пока справляться с подобными этическими дилеммами. Но скоро появятся и более серьезные вопросы к нашим представлениям о наследственности. Оплодотворение яйцеклеток через несколько месяцев после смерти отца кажется странным, потому что сдвигает сроки, в течение которых одно поколение производит другое. Однако сам процесс передачи наследственной информации остается вполне обычным. У Карен и Роберта Капато, например, в организме были линии клеток, из которых развились половые клетки. В них в процессе мейоза хромосомы перемешались так же, как это происходит уже миллиарды лет. Половые клетки слились, объединив гены, и образовался эмбрион. А затем эмбрион развился в ребенка со своими собственными половыми клетками.

Даже редактирование генов с помощью CRISPR не меняет эту последовательность событий. Когда ученые начали работать с CRISPR на мышах и физалисе, потомки тех по-прежнему наследовали ДНК. Существовало единственное отличие – некоторые из аллелей не возникли самостоятельно вследствие мутаций, а были вставлены исследователями. Это как если бы ученые изменили направление русла, но река по нему все равно бы текла.

Однако некоторые недавние научные достижения могут интригующим образом изменить направление передачи наследственности. В одной из работ исследователи случайно пробили вейсмановский барьер.

В 1999 г. японский биолог Синъя Яманака, надеясь оставить свой след в переполненной научной области, создал новую лабораторию в Институте науки и технологий Нары. До того как переехать в Нару, Яманака обнаружил несколько генов, которые были активны на ранних этапах развития эмбриона мыши. Много исследователей изучало эмбриональное развитие этого зверька, выясняя, как же происходит специализация клеток. Они определяли белки, которые могли подтолкнуть стволовую клетку к тому, чтобы она стала мышечной, нейроном или клеткой какого-то другого типа. В 1990-х гг. исследования эмбриональных клеток дали надежду на создание нового способа борьбы с заболеваниями. Ученые брали одну клетку из эмбриона, полученного в репродуктивной клинике, и выращивали из нее в лаборатории колонию эмбриональных клеток. С помощью правильных химических сигналов удавалось в течение полугода поддерживать размножение таких клеток в культуре. Некоторые ученые тогда предсказывали, что с использованием подобного подхода окажется возможным выращивать нужные ткани. Страдающим болезнью Паркинсона можно было бы подсаживать здоровые нейроны. Перенесшим инфаркт врачи были бы в состоянии восстанавливать сердечную мускулатуру с помощью новых клеток.

Яманака подумал, что если он присоединится к этой гонке, то его затопчут в толпе. Поэтому он решил развернуться на 180 градусов. Отказавшись от поиска способов превращать эмбриональные клетки во взрослые, он попытался сделать из взрослых клеток эмбриональные.

Никто до него не пытался исполнить такой трюк, и на то были свои причины. Представлялось очевидным, что повернуть развитие вспять невозможно. Если вы проследите родословную, показывающую происхождение каждой клетки взрослого тела от зиготы, вы пройдете длинным и извилистым путем. Там будут сотни и тысячи точек ветвления на каждом участке, где клетка делилась на две. И в каждом клеточном поколении будет свой набор химических сигналов, благодаря которому в следующем поколении окажется уже другой набор веществ. Для превращения клетки кожи в эмбриональную предстояло, похоже, пройти весь этот путь назад, прокрутив всю биохимию в обратную сторону.

Однако Яманака полагал, что эту нашу внутреннюю наследственность вообще-то не так уж и сложно преодолеть. Такую надежду в него вселили некоторые эксперименты прошлых лет. Например, в 1960 г. британский биолог Джон Гёрдон разрушил ядро в яйцеклетке лягушки и заменил его ядром из клетки эпителия кишечника этого животного. Яйцеклетка начала делиться и в конце концов развилась во взрослое животное.

В этом эксперименте Гёрдон впервые клонировал животное. И в процессе работы он доказал, что гены во взрослой клетке возможно перепрограммировать так, чтобы снова создать эмбрион. В 1996 г. шотландский эмбриолог Иэн Уилмут совместно со коллегами повторил практически то же самое, но с овцой, создав клон по имени Долли.

Яманака задумался, а нет ли более простого способа перестроить взрослую клетку так, чтобы она стала эмбриональной. С целью понять, в чем заключаются особенности эмбриональной клетки, он проанализировал, какие гены активны только на эмбриональной стадии развития и выключены во взрослой клетке. Яманака обнаружил, что некоторые из этих генов кодировали белки, которые действовали как главные переключатели. Они прикреплялись сразу ко многим генам и включали или выключали их. Исследователь предположил, что можно заполнить соматические клетки такими белками. Тогда они смогут взять гены под контроль, заставив клетки снова вернуться в эмбриональное состояние.

Ученый понимал, что шансов на успех немного. Хотя он знал о нескольких белках, которые были активны в эмбриональных клетках, он понятия не имел, сколько всего белков ему нужно учесть. Это могли быть десятки и даже сотни. Яманака рассказывал: «В то время мы думали, что выполнение проекта займет 10, 20, 30 лет и даже больше».

Яманака основал свою лабораторию, чтобы начать поиск этих белков в эмбрионах мыши. За пять лет ему с сотрудниками удалось найти две дюжины. Затем ученые проверили каждый ген, чтобы понять, способен ли он перепрограммировать взрослую клетку. Исследователи по очереди добавляли во взрослые клетки кожи мыши дополнительные копии каждого из этих генов. Это приводило к появлению новых молекул исследуемых белков. Но взрослая клетка упорно продолжала оставаться взрослой.

Когда в лаборатории стало нарастать разочарование, аспирант Кадзутоси Такахаси предложил прекратить тестировать белки по одному, а вместо этого наполнить клетку сразу смесью из обеих дюжин. Возможно, такая комбинация белков могла бы хоть чуть-чуть повлиять на клетку. Даже крошечного изменения было бы достаточно, чтобы убедиться, – их работа была не напрасной.

Яманака благословил этот эксперимент, хотя и был уверен, что Такахаси ошибается. Аспирант внедрил все 24 белка в клетки кожи и стал ждать, что из этого выйдет. Спустя четыре недели Такахаси пришел к Яманаке с новостями. Эти взрослые клетки кожи превратились в нечто похожее на полноценные эмбриональные клетки.

«Я подумал, что это, должно быть, какая-то ошибка», – рассказывал Яманака. Он просил Такахаси повторить эксперимент несколько раз. Снова и снова клетки становились эмбриональными.

Достаточно впечатляло уже и то, что эти клетки выглядели как эмбриональные и синтезировали основные эмбриональные белки. Но Яманаку интересовало, ведут ли они себя так же, как эмбриональные. Его группа встроила несколько перепрограммированных клеток в мышиные эмбрионы на ранней стадии развития. Из этих эмбрионов получились здоровые мышата, и ученые обнаружили, что перепрограммированные клетки дали начало нормальным взрослым клеткам в разных частях тела.

Успех натолкнул Яманаку на мысль, что необязательно заполнять клетки всеми 24 белками. Он начал новый эксперимент, подбирая смесь, в которую входили только некоторые из них. Его сотрудники обнаружили, что достаточно всего четырех белков. Совместно с Джеймсом Томсоном из Висконсинского университета в Мадисоне Яманака показал, что после такого простого воздействия человеческая клетка становится эмбриональной.

В лабораторных отчетах исследователь называл полученные перепрограммированные клетки индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками. К тестированию этих клеток приступили и другие исследователи – в надежде, что они окажутся более подходящими для лечения заболеваний, чем эмбриональные. Очень легко себе представить, как врачи берут у пациента клетки кожи, перепрограммируют их, а затем получают из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток тот тип зрелых клеток, который им нужен. А поскольку это клетки самого пациента, можно не беспокоиться, что наступит отторжение чужеродной ткани.

В 2012 г. Яманака получил Нобелевскую премию. Эта награда была признанием не только практического значения его работ, но и необычного взгляда на роль времени в развитии событий. Август Вейсман представлял себе тело как ветвящееся генеалогическое древо клеток, на котором ветви расходились в определенные моменты времени. Мы могли бы разделить наше развитие на ключевые этапы: день 1 – оплодотворение, день 2 – две тотипотентных клетки и т. д. по всему жизненному календарю. Каждый этап зависит от предыдущего и поэтому наступает строго после него. Сердце не может сформироваться раньше, чем образуется три зародышевых слоя. С течением времени наша внутренняя наследственность становится все более жесткой, навязывая каждой линии клеток неизменную судьбу до самой смерти.

Яманака показал, что на самом деле разницу между эмбриональной клеткой и клеткой желчного пузыря или волосковой клеткой внутреннего уха определяет не время. Наши предки эволюционировали таким образом, чтобы в определенные периоды в клетках происходили определенные биохимические реакции. Зато мы можем просто перебросить клетку из одного состояния в другое.

Своими исследованиями Яманака не просто подорвал власть времени, он также разрушил устоявшиеся представления о зародышевой линии. Ее рассматривали как важнейшую связующую нить – единственную, по которой наследственность передается от одного поколения к другому. Но это оказалось просто удобным заблуждением. Когда яйцеклетка и сперматозоид соединяются, образуется эмбрион, у которого нет ни одной отдельной клетки зародышевой линии. На ранних этапах любая клетка может дать начало новым половым клеткам (как и клеткам других типов). Иными словами, зародышевая линия прерывается и восстанавливается только на более поздних этапах развития эмбриона. Превратив соматические клетки в зародышевые, Яманака обошел вейсмановский барьер.

Индуцированные плюрипотентные клетки ведут себя почти так же, как клетки эмбриона в начале развития, пока не восстановится зародышевая линия. Получив правильные сигналы, они могут стать половыми клетками – равно как и клетками других типов. В 2007 г. Яманака с коллегами ввел индуцированные плюрипотентные клетки в эмбрион самца мыши и обнаружил, что некоторые из этих клеток развились в сперматозоиды. Эти химерные мыши могли даже стать отцами с помощью сперматозоидов, полученных от клеток другой мыши.

Чтобы индуцированные плюрипотентные клетки превратились в сперматозоиды, организм мыши направлял их развитие, посылая определенные химические сигналы. Эксперименты Яманаки побудили других ученых выяснить, что произойдет, если те же сигналы получат клетки, находящиеся в пробирке, а не в живой мыши. В 2012 г. японскому биологу Кацухико Хаяси удалось заставить индуцированные стволовые клетки развиться в предшественники яйцеклеток. Когда он имплантировал их в яичники мыши, эти клетки обычно полностью созревали. За несколько следующих лет Хаяси усовершенствовал процедуру превращения клеток кожи мыши в яйцеклетки так, что весь процесс происходил полностью в пробирке. После оплодотворения этих яйцеклеток из некоторых сформировывались здоровые мышата. Другие исследователи выяснили, как клетку кожи взрослой мыши превратить в сперматозоид.

Повторить эти результаты на клетках человека довольно сложно. Некоторым специалистам удалось преобразовать клетки кожи мужчины в сперматоциты – клетки-предшественницы сперматозоидов. Однако у этих трансформированных клеток не очень легко начинается мейоз – деление клетки, которое перетасовывает ДНК.

Тем не менее успех Яманаки и других исследователей в опытах с животными уже дает достаточно поводов для оптимизма… Или беспокойства – в зависимости от того, что вы думаете об использовании этой технологии. Вполне возможно, что скоро ученые сумеют взять мазок с внутренней стороны щеки человека и превратить ее клетки в сперматозоиды или яйцеклетки, годящиеся для экстракорпорального оплодотворения.

Если ученые смогут усовершенствовать этот процесс, который называется «искусственный гаметогенез», скорее всего, его приберут к рукам врачи-репродуктологи. Взятие зрелой яйцеклетки у женщины остается болезненной и сложной процедурой. Было бы намного проще перепрограммировать в яйцеклетку одну из клеток кожи. Этот способ поможет и в том случае, если мужчина или женщина не способны производить свои половые клетки, – теперь им не понадобится донор, чтобы завести ребенка. Мужчина, ставший бесплодным, например после химиотерапии, сможет использовать сперматозоиды, полученные из клетки его кожи.

Некоторые исследователи считают, что искусственный гаметогенез запустит стремительное развитие бизнеса в сфере создания детей из пробирки. Специалист по биоэтике из юридической школы Стэнфордского университета Генри Грили исследовал такую вероятность в 2016 г. в своей книге «Конец секса и будущее человеческого размножения». Грили размышлял о мире будущего, «где большинство беременностей у людей с хорошей медицинской страховкой начнется не в постели, а в пробирке, и где большинство детей будут выбраны родителями из нескольких возможных эмбрионов».

Сегодня родители, использующие искусственное оплодотворение, могут выбирать в среднем из шести эмбрионов. С помощью искусственного гаметогенеза окажется возможным выбор из более чем сотни эмбрионов. Из такого разнообразия комбинаций генов вытекает намного больше возможностей.

Даже после исключения эмбрионов с мутациями, вызывающими болезни, родителям еще останется много из чего выбирать. Они смогут предпочесть эмбрионы с аллелями, определяющими конкретный цвет глаз. Или последовать рекомендациям Стивена Хсу и выбрать эмбрионы с аллелями, связанными с более высоким уровнем интеллекта.

Герману Мёллеру такие варианты даже в голову не могли бы прийти, однако возможности использования искусственного гаметогенеза намного шире. Индуцированные плюрипотентные клетки обладают удивительными свойствами, которые ученые только-только начали исследовать. Мужчины, например, окажутся в состоянии производить яйцеклетки. Гомосексуальные пары однажды смогут объединить свои гаметы и получить ребенка, который унаследует ДНК обоих партнеров. И яйцеклетки, и сперматозоиды будут производиться одним человеком, и станет возможным объединять их для создания детей, причем результатом окажется не семья клонов: у каждого ребенка будет своя отличительная комбинация аллелей. Понятие одинокий родитель приобретет новый смысл.

Диапазон подобных возможностей продолжит расширяться. Вместо ребенка трех родителей теперь представьте ребенка четырех. В один прекрасный день можно будет взять у четырех человек клетки с внутренней поверхности щеки и сделать из них индуцированные плюрипотентные стволовые клетки. Затем ученые превратят их в яйцеклетки и сперматозоиды, из которых получат эмбрионы. Одна пара людей произведет один набор эмбрионов, а другая – второй.

На ранних этапах развития эмбрионов, когда те еще представляют собой лишь шарики из клеток, исследователи возьмут из каждого по клетке и лабораторными методами превратят их в новые яйцеклетки и сперматозоиды, из которых можно будет получить новый эмбрион. Если затем он будет имплантирован суррогатной матери и разовьется, то рожденный ребенок унаследует по четверти своей ДНК от каждого из четырех доноров.

Мы еще не вошли в эпоху множественного родительства. Но приблизились к ней настолько, что философам пора задуматься о его значении для нас. Этические проблемы митохондриальной заместительной терапии на этом фоне будут выглядеть пустяковыми. У детей, появившихся в результате такого множественного родительства, может возникнуть путаница в собственных родственных связях. А любая соматическая клетка – с некоторой нашей помощью – теперь получает шанс обрести бессмертие зародышевой линии и дать начало новому организму.

Эксперименты Хаяси придают иной смысл словам, которые мы употребляем в отношении родства. В его опытах у рожденных мышат есть мать, хотя они произошли не из яйцеклеток ее, а из клеток кожи. То же самое можно сказать и о человеческих детях, полученных после искусственного гаметогенеза. Но как только ученые приступят в своих лабораториях к проведению циклов оплодотворения, трудно будет сказать точно, а от кого, собственно, происходят те, кто в пробирке. Разве могут быть родителями восьмиклеточные эмбрионы? Поскольку эти исходные эмбрионы не будут имплантированы, они никогда не станут людьми. Роберт Спэрроу утверждал, что эмбрионы, полученные от таких «родителей», осиротеют еще при зачатии.

Эти удивительные возможности становятся реальностью уже в наши дни. Чтобы разбираться в них и выносить этические суждения, нам следует глубже понимать наследственность – все, что подразумевается под этим словом. Мы должны рассматривать закон Менделя как лишь один из многих способов естественной передачи генов от предков к потомкам – той передачи, которой мы пытаемся манипулировать. Нам нужно признать, что у клеток в наших телах есть свои предки и потомки, которые могут стать мозаичными или перемешаться, образуя химерный организм. Нам придется расширить границы того, что мы называем наследственностью, и рассмотреть другие способы, которые сегодняшний день связывают со вчерашним – будь то отличающиеся от ДНК молекулы, которые передаются следующим поколениям, или микроорганизмы, которым с нами по пути, или инструменты и традиции человеческой культуры, или даже окружающая среда, в которую рождаются наши дети. Только тогда у нас появится необходимый язык, чтобы обсуждать способы, которыми мы можем контролировать наследственность для нашей пользы, и опасности, которые мы оставляем на усмотрение будущего.