Текст книги "Генный апгрейд. Почему мы пользуемся устаревшей моделью тела в новой модели мира и как это исправить"

Изменение человеческого генома

Смотрите, я вообще не хочу убеждать вас, что мы должны генетически изменять людей. Моя задача состоит в том, чтобы показать вам, насколько мы далеки от возможности сделать это. Об этом пока не может быть и речи. Мы разберемся с тем, что в настоящее время возможно, а что нет и что будет возможно в ближайшее время. Говоря о генетическом изменении человека, нужно разделять две вещи, принципиально отличающиеся друг от друга: изменение взрослого человека и изменение крошечного сгустка клеток, из которого однажды разовьется человек.

В отличие от изменений взрослых людей, у генетиков гораздо больше возможностей для творчества при изменении эмбрионов, потому что многие из свойств, которые уже закрепились у взрослого человека во время развития, у эмбрионов все еще достаточно «гибкие» для внесения корректировок.

При условии, конечно, что эти свойства имеют значительную генетическую основу. Но на какие свойства это распространяется? И сколько вообще свойств у человека? При случае пригласите своего соседа на кофе и посмотрите, сколько его качеств вы можете описать. Растут ли волосы из ушей? А на пальцах ног? Он один из тех людей, что чихают, когда смотрят на яркий свет? Насколько чувствительной будет реакция на тепловое воздействие, если вы прольете кофе ему на промежность? Чем тщательнее вы осматриваете человека, тем больше его качеств вы можете описать. Их общее количество нельзя уложить ни в одну цифру, потому что оно зависит от того, насколько старательно вы ищете.

Если вы хотите узнать, какие из наблюдаемых черт в большей степени обусловлены генетикой, лучший способ выяснить это – спросить у человека, к которому постоянно обращаетесь за советом, – у мамочки. Женщины лучше мужчин способны оценивать, какие свойства имеют прочную генетическую основу. При этом родители с двумя или более детьми показывают лучшие результаты в своей оценке. Предположительно потому, что они буквально собственными глазами видят, на какие качества могут значительно повлиять в ходе воспитания, а на какие – нет. Возможно, вы не потерпели неудачу как родитель, и ваш паршивец постоянно пытается пописать на кошку только лишь потому, что в генной рулетке вам не повезло с любовью к животным.

Научный подход, конечно, выглядит иначе, и даже самые внимательные, полностью посвящающие себя детям родители не слишком точны. Например, генетическое влияние на сексуальную ориентацию мирян, как правило, переоценивается, в то время как избыточный вес подвержен генетическому влиянию зачастую больше, чем предполагается. Поэтому самые точные сведения о наследственности человеческих свойств вы получаете от генетиков, которые интенсивно занимаются генетической основой человеческих характеристик около 50 лет. Наиболее полный обзор этой темы на сегодняшний день был опубликован в 2015 году, он обобщает результаты около 3000 научных исследований, посвященных наследованию более 17 000 характеристик человека. Как следует из этого обзора, ни одна из изученных черт не избежала генетического влияния. Пожалуйста, позвольте этому факту работать на вас.

Самая обширная из всех работ по вопросам наследования человеческих качеств дает вывод, что ни одно из них не является независимым от генетических факторов. Однако то, насколько ярко выражено это влияние, сильно зависит от самого рассматриваемого качества. В целом, исследователи пришли к выводу, что около половины всех поддающихся измерению различий между людьми обусловлены генами, а не воздействием окружающей среды.

Ни одно человеческое качество не является свободным от влияния генетики.

Почему же человек в своем безграничном высокомерии воображает, что может организовать свой геном лучше, чем 4 миллиарда лет эволюционного процесса? Движущими силами эволюции являются мутации, то есть случайные изменения в ДНК в сочетании с естественным отбором. Как и любой термин, включающий слово «естественный», «естественный отбор» звучит относительно безобидно, почти приятно. Если бы вместо этого говорили «массовое подыхание плохо приспособленных», смысл бы не поменялся, но на уроках биологии было бы менее комфортно. С каждым новым поколением природа случайным образом смешивает родительские гены и вносит то одну, то другую спонтанную мутацию. Хорошо ли работают вместе смешанные варианты генов, которые встречаются друг с другом в никогда прежде не существовавшей комбинации, совершенно неизвестно. Кроме того, большинство спонтанно возникающих мутаций неблагоприятны. Этот процесс не имеет абсолютно ничего общего с «разумным замыслом» – он действует так же целеустремленно, как слепой пациент с болезнью Паркинсона, играющий в дартс.

В отличие от большинства млекопитающих, организм человека не может самостоятельно производить витамин С.

Если бы в процессе мутации и случайного перемешивания сохранялся родительский геном, в течение нескольких поколений он шел бы под откос практически со всеми свойствами. «Разумный» аспект эволюции, осуществляющий уборку, потому и является естественным отбором. Он на длительное время устраняет неблагоприятные варианты генов из генофонда. Ну, вы знаете, при помощи «массового подыхания плохо приспособленных». Однако у этой функции есть ограничения.

Причиной этого является генетическая мутация, которая, вероятно, не дает никаких преимуществ, но в прошлом приводила к бесчисленным смертям из-за дефицита витамина С. Если человек является подобием Бога, надеюсь, Всевышний исправно пьет на завтрак апельсиновый сок. Но очевидно, чтобы эта мутация исчезла из нашего генофонда, потребовалась бы большая гора трупов. И какая же все-таки функция у мужских сосков? Если на радио работает только каждая вторая кнопка, беру свои слова обратно! Абсурд, который тело осознает только после 25 лет, постыдно пытаясь скрыть бесполезные соски за пучком волос. Мы называем себя венцом творения, живя при этом в одном мире со свиньями, оргазм которых длится 20 минут.

Улучшится ли какое-либо свойство в результате эволюционного процесса, в конечном счете зависит от того, достаточное ли количество людей, обладающих неблагоприятным вариантом гена, умрут или, по крайней мере, будут размножаться менее успешно. У нас хорошая иммунная система, потому что в прошлом умерло достаточно людей, у которых она была плохая. Результат желательный, но естественный способ достичь его намного более жесток, чем если бы мы могли целенаправленно улучшать иммунную систему человека.

Эволюция стремится не к идеалу, а просто к «достаточно хорошо приспособленному человечеству, которое приведет в мир множество детей, которые, в свою очередь, также приведут в мир множество детей». Эволюция не испытывает непреодолимого интереса к благополучию индивидов, не следует никакому этическому кодексу – она безрассудно вознаграждает всех живых существ сохранением их генетического материала, если они производят на свет больше потомства, чем конкуренты. Это одна из причин, почему здоровье человека так быстро угасает, как только он выходит из репродуктивного возраста.

Эволюция вряд ли предпочитает варианты генов, которые приносят пользу в старости. На более поздних этапах жизни, когда мы едва активны в сексуальном плане или даже бесплодны, механизмы эволюции больше не работают. Даже если бы бабушка внезапно избавилась от своего ревматизма и ее суставы стали бы пригодными для прыжков с шестом, на передачу ее генов это никак не повлияет. Потому для механизмов эволюции признаки старения – будь то атрофия мышц или нейродегенеративные заболевания – малозначимы. Таким образом, возрастные изменения являются одной из областей, в которых целенаправленные генетические модификации человеческого организма могут однажды заполнить пробелы в процессе эволюционной оптимизации.

У нас хорошая иммунная система, потому что в прошлом умерло достаточно людей, у которых она была плохая.

Термин «венец творения» вводит нас в заблуждение, будто мы находимся на самой верхушке, в конце этого блестящего процесса. Это вдвойне ложь. Во-первых, потому, что мы не в конце, а в середине. Во-вторых, потому что генетические изменения, происходящие в природе, являются не совершенством, а нецеленаправленным совпадением.

Каждый человек появляется на свет со случайно возникшими мутациями, большинство из которых – нейтральные, некоторые – проблемные, и лишь очень немногие хоть как-то полезны.

Для того чтобы генетическое изменение, преднамеренно введенное людьми, имело больше смысла, чем естественное, оно не должно быть идеально спланировано. Достаточно, если у него будут выше шансы на положительный эффект, чем у чисто случайных, которые, как правило, отрицательно сказываются на генетике.

Генетическое изменение взрослых

Взрослые имеют преимущество в том, что, в отличие от недавно оплодотворенной яйцеклетки, способны ответить, хотят ли они, чтобы их генетически изменили. Недостатком, однако, является то, что взрослые состоят из чертова множества клеток.

Тело взрослого человека состоит из более чем 30 триллионов клеток. Как представить себе такое число? Если вы напечатаете и сложите 30 триллионов страниц бумаги, эта кипа сможет примерно восемь раз достать от Земли до Луны.

Четыре раза, если вы будете печатать на обеих сторонах бумаги. За некоторыми исключениями, каждая ваша клетка содержит весь план строения человеческого тела, записанный на смотанной нити ДНК длиной 1,8 метра. Но эта генетическая информация не свободно плавает по клеткам, а лежит, хорошо упакованная, в клеточных ядрах. Чтобы изменить генетическую информацию взрослого человека во всем теле, нужно найти способ надежно и безопасно встроить генетическую последовательность в триллионы клеточных ядер его организма. Думаю, вы представляете, насколько это непросто. Наше тело не слишком заинтересовано в том, чтобы возиться с каждой «приблудной» единицей ДНК, попадающей в ядра его клеток. Напротив, клетки стремятся максимально защитить свою ДНК от внешних воздействий, включая чужеродную генетическую информацию, которая пытается проникнуть туда. Каково это, когда чужеродной генетической информации все же удается попасть в ваши клетки, вы уже наверняка знаете благодаря простуде, ветряной оспе или герпесу.

Вы все правильно поняли: мы говорим о вирусах, мастерах в передаче генетической информации. Проще говоря, вирус состоит в основном из генетической информации, окруженной защитной оболочкой. Эта оболочка сильно различается у разных видов вирусов, и ее задача, помимо защиты, состоит в том, чтобы вирус мог легко привязаться к клетке и послать в нее свою генетическую информацию. Причем поведение некоторых вирусов похоже на поведение толстяка, который переливает колу с сахаром в бутылку с надписью Cola Light, чтобы незаметно прошмыгнуть с ней на ежемесячную встречу Weight Watchers[8]8
  Всемирная организация со штаб-квартирой в США, которая предлагает различные продукты и услуги для оказания поддержки в формировании здоровых привычек, включая потерю веса и поддержание здоровья, фитнес и мысленные установки. – Прим. пер.


[Закрыть]: оболочка, вводя клетку в заблуждение, представляется совершенно не вызывающим опасений средством транспортировки питательных веществ, которое можно спокойно пропустить внутрь. Виртуозные молекулярные биологи используют эту способность вирусов переносить генетическую информацию в клетки и применяют их в качестве средства транспортировки желаемой ДНК в живые организмы. Для этого они упаковывают последовательность генов, которую хотят перенести, в вирусную оболочку, и клетки с радостью принимают генетическую информацию. При этом обычная вирусная генетическая информация, которая может стать причиной заболевания, полностью или, по крайней мере, в значительной степени устраняется. Так возникают вирусы, предназначенные для передачи желаемой ДНК и не вызывающие заболеваний, которыми они на самом деле известны.

Было бы глупо, если бы после каждого генетического апгрейда приходилось бороться с простудой, СПИДом или герпесом. Теперь с помощью искусно модифицированных вирусов возможность целенаправленно вводить генетическую информацию в клетки взрослых людей стала вполне реальной.

Заканчивается ли эра, в которой вирусы так же популярны, как собачий помет в центре Вены? Могу ли я наконец заразиться геном четырехрукости, чтобы дать себе двойную пять? К сожалению, с вирусами все не так просто. Некоторые из них, вообще-то отлично подходящие в качестве средств транспортировки генов, все равно будут вызывать панику у нашей иммунной системы, даже если в них нет патогенной генетической информации. Иммунная защита человека не дает кредит доверия ни одному новоприбывшему вирусу в надежде, что они сделают для нас что-то полезное. Если иммунная система обнаружит поверхность вируса, который связан с появлением болезни, он будет атакован, даже если имеет только добрые намерения. Возникающее в результате воспаление не только болезненно, но и делает передачу желаемой генетической информации крайне неэффективной. К счастью, не у всех вирусов есть эта проблема. Так называемые аденоассоциированные вирусы (ААВ), например, часто игнорируются нашей иммунной системой. Поэтому ААВ особенно популярны для введения генов во взрослые организмы, даже несмотря на то что они настолько крошечные, что в них может поместиться лишь небольшое количество ДНК и передастся только маленькая частичка генетической информации. Однако одно из самых больших препятствий на пути передачи генетической информации всему организму человека, а не отдельным его клеткам, заключается в том, что каждый вирус может атаковать только определенные виды клеток. Человеческое тело состоит из более чем 200 типов клеток. Ни один вирус в мире неспособен заразить каждый из них, и пока не предвидится появление метода, решившего бы эту проблему. Таким образом, полностью изменить геном взрослого человека не представляется возможным. И даже если бы такая возможность появилась, многие из черт, на которые удалось бы повлиять, у взрослых не изменились бы даже после внесения соответствующих вариантов генов. Причина в том, что многие гены активны не постоянно, а только на определенных этапах развития.

Если заменить ДНК вируса на что-нибудь более полезное, можно добавить эту мутацию человеку.

В конце пубертатного периода рост тела заканчивается, и кости навсегда утрачивают способность удлиняться. На это нельзя повлиять задним числом с помощью каких-нибудь генных уловок.

Даже если в 35 лет вы поймете, что карьера профессионального баскетболиста была бы более прибыльной, чем карьера администратора солярия в великой песчаной пустыне Бильмы.

Итак, вы родились слишком рано, чтобы извлечь выгоду из генетической модификации человека? Не сказал бы. Вообще, не похоже, что станет возможно надежно вводить генетическую последовательность во все клетки организма в ближайшем будущем, но это не так уж необходимо для изменения некоторых черт.

Вы бы согласились принять вещество, которое подарит вам золотую медаль на Олимпийских играх, но убьет вас в течение пяти лет? Если ваш ответ «да», то либо у вас невыносимая жизнь, либо вы высококлассный профессиональный спортсмен. Американский врач Боб Гольдман во многих исследованиях показал, что около половины всех спортсменов такого уровня были бы готовы потерять свою жизнь за пять лет, если им на Олимпиаде будет гарантирована золотая медаль. А вот от остального населения только около 1 % людей оказались готовы заплатить эту цену за выдающийся карьерный успех. Но даже это означает, что в одной лишь Австрии таких людей были бы десятки тысяч. При этом среднестатистический житель Вены в любом случае ответил бы: «Я дам тебе 1000 шиллингов, если ты убьешь меня прямо сейчас».

Готовность примириться со скорой смертью в обмен на колоссальный успех называется дилеммой Гольдмана. Подобное особенно хорошо прослеживается в психологии спорта и часто упоминается в связи с генным допингом.

Дилемма Гольдмана показывает, что генетические изменения для повышения эффективности не всегда бывают абсолютно безопасными, но при этом есть множество людей, которые мирятся с риском.

И уже есть люди, пытающиеся получить такие генетические обновления. На компьютере Томаса Спрингштейна, выбранного тренером года по легкой атлетике в Германии в 2002 году, обнаружили письма, из которых он узнавал, где можно достать генное допинговое средство репоксиген.

Речь идет о проверенном на мышах вирусе, способного вводить ген, называемый ЭПО, в клетки мышц. Оказавшись там, он производит эритропоэтин, что приводит к увеличению количества эритроцитов, улучшая общее насыщение организма кислородом. Вирус был разработан для лечения анемии. Однако у спортсменов вирус может увеличить выносливость. Чтобы генетическое изменение повлияло на весь организм, инфицирование каждой клетки не является неизбежным условием. В некоторых случаях также достаточно, чтобы пораженные клетки выделяли что-либо в кровь.

Глибера, которая была утверждена в Европе в 2012 году как первая генная терапия, также была основана на этом принципе. Препарат борется с генетически обусловленной болезнью обмена веществ, делающей кровь кремообразной и густой, что является опасным для жизни[9]9
  Заболевание липидного (жирового) обмена, вызванного дефицитом фермента липопротеинлипазы, который критически важен для контроля уровня жиров в крови. Кровь людей с семейным дефицитом липопротеинлипазы может иметь молочный вид из-за высокого содержания триглицеридов. – Прим. науч. ред.


[Закрыть]. Глибера использует вирусы для введения исправленного гена в мышцы ног человека. Для этого в оба бедра делаются десятки инъекций, и иммунную систему пациента временно подавляют, чтобы она не начала ликвидировать вирусы, прежде чем они выполнят свою работу. По окончании процедуры мышцы образуют протеин, который отправляется в кровь, после чего состояние пациента значительно улучшается. Это большая радость для больных, но ее, впрочем, несколько омрачает то обстоятельство, что одна процедура стоит около миллиона евро. Бесплатные предписания врача – слабое утешение.

Глибера стала самым дорогим лекарством в мире, и первая пациентка, готовая за него заплатить, нашлась только в 2016 году. Первая – и последняя.

Поскольку едва ли кто-то мог себе это позволить, глиберу тем временем снова сняли с рынка. Остается, по крайней мере, уверенность в том, что теперь мы можем безопасно вводить в мышцы генные последовательности, транспортирующие желаемые протеины в кровь.

Является ли генный допинг феноменом далекого будущего или частью современного мира, по крайней мере спортсменов, никто не может сказать с уверенностью. Зачастую регулярные допинг-тесты не позволяют подтвердить наличие генетических изменений для повышения результативности спортсмена. На дне различных интернет-форумов атлеты-любители бредят толстыми мышцами, ради которых не была бы пролита ни одна капля пота. При этом они часто ссылаются на эксперимент, проведенный в 2009 году, когда исследователи поместили ген фоллистатина в вирус и ввели его в переднюю мышцу бедра макак. Фоллистатин способствует росту мышц, нейтрализуя тормозящий рост мышц белок миостатин. Следовательно, увеличение количества фоллистатина в мышечных клетках приводит к усилению мышечного роста, даже если вы идете в фитнес-студию только для того, чтобы полюбоваться собой в настенных зеркалах или просидеть все время на диване, лопая картофельные чипсы. Только, пожалуйста, не думайте, что вы можете заразиться мышечными вирусами, отираясь около самого надутого здоровяка в качалке. Используемый вирус не может быть передан напрямую. Единственное, чего вы добьетесь – это неприятная атмосфера в сауне после. При этом используются вирусы, которые зачастую не вызывают значительной реакции иммунной системы. Существует возможность введения генетической информации в клетки живого существа таким образом, чтобы не встраивать ДНК в геном длительное время и на случайном участке. Вместо этого введенная последовательность гена остается отдельной частичкой генетической информации в ядре клетки, и это самый безопасный из всех вариантов. Таким образом, ген фоллистатина может пробыть в клетках много лет и сделать мышцы толще. У макак вирус с фоллистатином также приводил к длительному росту мышц бедра и незаурядному увеличению силы. Спустя всего 8 недель без каких-либо тренировок их бедра были уже на 15 % больше, чем у макак из контрольной группы. Негативных последствий для здоровья ученые при этом не обнаружили.

Кровь не является благоприятной средой для вирусов.

Некоторые мышцы более популярны, чем другие. Например, едва ли кто-то заинтересован в целенаправленной тренировке Musculus cremaster, хотя перед ней стоит важная задача: подтянуть яички в случае необходимости. Обратная ситуация с бицепсом, который настолько широко признан, что его часто называют «грудью мужика» или даже «воротами в душу качка». Но очень немногие люди выигрывают от раздувания отдельных мышц. Исключением, как это часто бывает, является страстный дископампер[10]10
  Дископампер: этим понятием, распространенным в силовых видах спорта, обозначают самовлюбленных атлетов-выскочек, которые тренируют только те группы мышц, которые будут отчетливо видны при посещении дискотеки.


[Закрыть]. И кто хочет себе инъекцию в каждую из более чем 600 мышц? Было бы практичнее не вводить вирусы напрямую в отдельные мышцы, а вводить их в кровоток, откуда они смогут влиять на все мышцы тела. Эта идея провалилась еще несколько лет назад, потому что выяснилось, что кровь не является благоприятной для вирусов средой, и частицы вируса не попали в нужные клетки. Однако в 2015 году американской группе ученых впервые удалось внедрить вирусы в кровеносные сосуды крупных млекопитающих, которые затем эффективно распространили гены по мышечной ткани всего организма. Они ввели триллионы специально измененных вирусов в кровеносные сосуды трех молодых собак, страдающих от истощения мышц. Вирусы содержали исправленную форму последовательности генов, которая была дефектной у испытуемых. Как только вирусы были введены, они фактически начали инфицировать всю мышечную систему животных и переносить ген без проявления значительных побочных эффектов. Так исследователи заложили основу для переноса генов в мышцы человека по всему телу, потому что на биологическом уровне собаки и люди удивительно похожи. Даже если очень немногие из нас едят свои фекалии и, по крайней мере, в трезвом состоянии редко ловят собственный хвост.

В настоящее время очень легко переносить ДНК в клетки человека с помощью вирусов. Сложность в том, чтобы эффективно и безопасно ввести эти вирусы в нужные клетки, не нанося вреда геному в целом.

Аденоассоциированные вирусы (ААВ) считаются для этого наиболее безопасными, и мышечные клетки являются отличными мишенями для перенесения генов, поскольку их легко инфицировать и они не смогут больше делиться. Кроме того, мышечные клетки настолько хорошо снабжаются кровью, что к ним легко могут попасть вирусы, которые вводятся в кровоток. По-видимому, генетическое изменение у взрослых сперва затрагивает мышцы или для их непосредственного изменения, или для того, чтобы мышечные клетки доставляли нужные вещества в кровь. Но и другие клетки можно затронуть, изменив оболочки ААВ либо выбрав совершенно другой вирус, учитывая, что у каждого из них свои преимущества и недостатки. Чтобы сделать вирусы более эффективными и безопасными средствами транспортировки ведутся интенсивные работы по их развитию либо путем целенаправленного изменения оболочки, либо с помощью процесса под названием «направленная эволюция», который я предпочитаю называть «создание интеллекта для тупиц», поскольку он позволяет улучшить конкретное свойство без необходимости знания того, какие гены должны быть изменены. В этом процессе поэтапно проводятся случайные генетические изменения вирусов, и вирусы, свойства которых изменились в желаемом направлении, неизменно подвергаются дальнейшему использованию. Эти чуть улучшенные вирусы применяются в следующем раунде случайных изменений и так далее. В конце направленной эволюции находятся оптимизированные вирусы, свойства которых гораздо более выгодны для нас, нежели их исходных вариантов. Между тем, существуют ААВ, которые могут вносить свою генетическую информацию точечно, скажем, в печень, сердечную мышцу или нервную систему.

На биологическом уровне собаки и люди удивительно похожи.

Вирусы, разрабатываемые в настоящее время, используются для лечения ранее неизлечимых заболеваний. Это не встречает большого сопротивления, потому что никто не хочет говорить больному, что он должен смириться со своим состоянием. Но как насчет здоровых людей, которые хотят проапгрейдить свою биологическую основу? Как только вирус подтвердился в качестве надежного средства транспортировки, стало относительно легко заменить переносимую им последовательность генов на другую. Точно так же, как сложно было изобрести берлинский пончик, но наполнить его ванильным пудингом вместо джема – проще простого.

Какой из вирусов в меню оптимизации вы бы выбрали? Как насчет гена фоллистатина FST, который подарит сексуальное тело мечты, несмотря на ваш кошмарный образ жизни? Или вы хотели бы улучшить выносливость и не проклинать вселенную, как только вам приходится пробежать 15 секунд до вокзала? Тогда вас может заинтересовать повышающий выносливость ген эритропоэтина EPO, а также ген альфа-актинина 3 ACTN3, который улучшает результаты в спринте. Вы часто попадаете в потасовки, потому что всегда героически вмешиваетесь, если видите несправедливость? Или вы просто невыносимый кретин, который действует всем на нервы? Тогда я рекомендую плотные, неразрушимые кости, получаемые благодаря версии гена LRP5. Конечно, такие вирусы не купить в супермаркете. И, по-видимому, побочные эффекты будут настолько серьезными, что они затмят желаемые результаты. Но вы же знаете, люди – они такие, просто нужно сказать одному: «Никогда так не рискуй», и они сразу это сделают.