Ножницы ДНК. За что присудили Нобелевскую премию по химии

Нобелевский комитет присудил главную научную премию по химии француженке Эммануэль Шарпантье и американке Дженнифер Дудне, создательницам CRISPR/Cas9. Изобретенная ими технология — так называемые "ножницы ДНК" — уже стали настоящим прорывом в биологии и медицине, многие ученые считают, что именно за этим изобретением стоит будущее человечества. 

За свой вклад в науку лауреатки получат по 10 млн крон (примерно один миллион долларов). В 2020 году денежное вознаграждение увеличили почти на $110 тыс. Награждение тоже будет проходить в непривычном формате — из-за пандемии коронавируса банкет отменили, а церемония будет проходить в онлайн-формате.

"ДС" разобралась, кому присудили Нобелевскую премию-2020 по химии и в чем ценность их работы.

Ножницы ДНК

Эммануэль Шарпантье — профессор и директор Института инфекционной биологии Общества Макса Планка, также она является членом Французской Академии наук и иностранным членом Академии наук США. Ее коллега Дженнифер Дудна — тоже довольно известна в научных кругах, она работает профессором Калифорнийского университета в Беркли, является сотрудником Медицинского института Говарда Хьюза и членом Академии наук и Медицинской академии США). В 2012 году ученые вместе выдвинули теорию о том, что технологию редактирования генома (полное научное название — CRISPR/Cas9) можно применить для запрограммированного изменения генов микроорганизмов, растений, животных и даже человека. Это и стало отправной точкой для целого ряда открытий в сфере генной инженерии. 

Благодаря технологии "ножниц ДНК" можно изменять ДНК животных, растений и микроорганизмов с чрезвычайно высокой точностью. Именно поэтому ее можно применять в различных сферах жизни.

Изменение генома и медицина

С особым энтузиазмом восприняли открытие Шарпантье и Дудны медики. И это неудивительно, ведь "ножницы ДНК" в перспективе могут спасти человечество от множества болезней: кистозного фиброза, болезни Хантингтона, ВИЧ/СПИДа, некоторых видов рака, мышечной дистрофии. Также ученые могут применять технологию для того, чтобы остановить передачу генов болезней (к примеру, рака) следующим поколениям.

Уже сейчас исследователи работают над методом использования CRISPR для борьбы с ВИЧ в организме человека. В частности, научные сотрудники пытаются повлиять на резервуары ВИЧ — особые клетки, в которых ВИЧ находится в "спящем состоянии". Таким образом, на протяжении многих лет болезнь может не проявляться, если пациент исправно проходит лечение и принимает антиретровирусную терапию. Однако если больной прекратит пить лекарства, ВИЧ снова "проснется" и начнет активно размножаться. Изменение генома и воздействие на резервуары могут устранить эту проблему. По словам исследователя Университета Калифорнии в Беркли Росса Уилсона, технология "ножниц ДНК" является настоящей революцией в борьбе с ВИЧ. 

Также изменение генома уже используют в ходе лечения онкологии. В частности, китайские ученые в 2016 году опубликовали статью в журнале Nature, в которой рассказали о своем опыте использования "генных ножниц". Они проводили опыты на мышах, и им удалось "отредактировать" клетки животных, подавляющие рост злокачественных опухолей. В результате исследований размер опухолей у мышей заметно уменьшился. Эксперимент признан удачным, и ученые собираются испробовать технологию на людях.

Помимо этого ученые планируют разорвать цепочки передачи заболеваний, например, попытаются исключить передачу болезни Лайма от мышей клещам. Благодаря этому перестанут болеть и люди, ведь заболевание передается только через укусы клещей.

Сельское хозяйство и экология

Еще одной отраслью, которая планирует активно пользоваться технологией изменения генома, является сельское хозяйство. Если правильно отредактировать гены культур, то растения смогут без проблем выстоять против различного вида вредителей.

Еще одна идея, которая точно понравится аграриям: создание домашних мышей, которые будут способны рожать только особей мужского пола. Если таких мышек выпускать в контрольные зоны, то со временем мыши женского пола начнут исчезать и вред хозяйству уменьшится.

Не прочь использовать технологию редактирования генома и экологи. По словам ученых, многие виды лягушек и тритонов в последние десятилетия претерпели катастрофическое вымирание. Если ученые смогут изменить ДНК амфибий и помогут им выработать иммунитет к распространенным патогенам, многие виды смогут восстановиться. В теории "ножницы ДНК" можно применять ко всем видам животных, которые находятся на грани вымирания.

Противники технологии

Однако открытие Шарпантье и Дудны имеет и целый ряд противников. Среди главных угроз называют возможность создания с помощью генной инженерии настоящего биологического оружия. Да, CRISPR не может создать новый вид вируса или бактерии, однако может изменить уже существующий. Поэтому попади технология не в те руки, и у кого-то вскоре появится настоящая армия москитов, которые разносят всевозможные токсины, лихорадку и другие опасные заболевания.

Еще один момент — этическая дилемма. Нет никакой гарантии, что в ходе более глубокого исследования генной инженерии могут быть изобретены новые опасные методы ее использования. Ведь большинство биологических изобретений имеют двойное использование. Поэтому многие ученые задаются вопросом, насколько нравственным является модифицировать гены. И что является идентичностью человека, если он в любой момент может с легкостью изменить себя и свою генетику?

Однако пока в мире намного больше сторонников технологии, нежели ее противников. CRISPR продолжают активно изучать и находить все новые и новые варианты ее использования на благо человечества.