De unde venim și unde mergem ca umanitate? Profesorul asociat Vladimír Ferák, unul dintre „părinții” geneticii umane din fosta Cehoslovacia, care a studiat ADN-ul uman la Facultatea de Științe a Universității Comenius și în prezent la GHC Genetics SK, caută un răspuns la această întrebare. Am vorbit cu el despre viitorul geneticii și „proiectarea copiilor”.

Surpriza pe care o ascunde ADN-ul

În calitate de genetician, aveți răspunsul la motivul pentru care oamenii sunt fascinați să-și cunoască originile?
Cu mai bine de 120 de ani în urmă, Paul Gauguin a pictat o celebră pictură monumentală numită „De unde venim? Cine suntem noi? Unde mergem? ”El nu a fost primul care a pus această mare întrebare triunghiulară. Civilizația noastră o cere din timpuri imemoriale, știm că filozofii din Grecia antică căutau deja răspunsul. Cu cât putem răspunde mai exact la prima întrebare din care venim, cu atât răspunsurile la celelalte două vor fi mai fiabile.

Istoria sau arheologia încearcă să răspundă la prima întrebare.
În ultimii 20-25 de ani, genetica și-a unit eforturile pentru a învăța să profite de faptul că chiar și ceea ce nu este scris în cărți, registre, cronici și alte înregistrări istorice este cel puțin parțial scris în ADN-ul nostru. În ultimii ani, învățăm să-l descifrăm și să-l interpretăm.

copiii
Paul Gauguin a pictat un tablou postimpresionist numit D’où Venons Nous/Que Sommes Nous/Où Allons Nous în 1897. Foto: Wikimedia.com

Acesta este ceea ce vă fascinează personal în ceea ce privește cercetarea genetică?
Ceea ce mă fascinează cel mai mult la genetică este că poate comenta în mod competent lucruri la care nimeni nu s-ar fi așteptat acum câteva decenii. În urmă cu 65 de ani, când Watson și Crick au reușit să elucideze structura ADN-ului, nu era greu de ghicit că a fost o descoperire cu un impact imens potențial în medicină. Însă absolut nimeni din lume nu credea atunci că aceasta va provoca o revoluție în criminologie, deoarece ar permite identificarea fără echivoc a persoanelor pe baza unor mici urme biologice sau în determinarea fiabilă a paternității disputate. Și chiar acum 25 de ani, când acest lucru era deja banal, nici măcar o persoană cu cea mai sălbatică imaginație nu s-ar fi gândit că analiza ADN ar face posibilă monitorizarea migrației populațiilor umane de pe continente. Sau că vom putea afla ce parte a genelor noastre și care, în special, provin de la neandertalieni sau de la Denisurile complet necunoscute de atunci - care ar fi încă necunoscuți fără analiza ADN-ului. Acestea sunt cele mai neașteptate și, prin urmare, cele mai fascinante rezultate pe care le-a făcut posibilă cunoașterea structurii ADN.

Iti recomandam:

Să ne uităm la a treia parte a întrebării pe care și-a pus-o Gauguin. Pe unde mergem ca umanitate. Ce potențială genetică poate oferi în viitor?
Unele dintre așteptările când rămânem în medicină sunt foarte realiste, altele arată realiste, dar nu este pe deplin sigur că vor fi îndeplinite și unele, în opinia mea, se află complet în afara realității.

Terapia genică și alte experimente

Ce crezi că este realist?
Foarte realist, se poate aștepta ca analiza ADN-ului să facă posibilă diagnosticarea fiabilă a oricărei boli pe bază genetică. Acest lucru se întâmplă deja parțial astăzi: majoritatea bolilor monogene, adică cele cauzate de mutații într-o singură genă, pot fi deja detectate prin analiza ADN, iar bolile cauzate de interacțiunea mai multor gene se mută treptat în această categorie. Același lucru este valabil și pentru cazurile de cancer, unde analiza ADN este din ce în ce mai utilizată.

Care aparține ultimului grup?
Grupul în care așteptările sunt mari, dar nu este pe deplin clar în ce măsură sunt realiste, include terapia genică, adică tratamentul bolilor genetice și ale cancerului prin modificarea ADN-ului.

Și ce părere aveți despre terapia genică și tratamentul bolilor genetice?
Mi-aș dori foarte mult ca această terapie să vină cu adevărat pe scenă și să ajute foarte mult în tratamentul bolilor genetice, cel puțin cele monogene, cauzate de o schimbare sau mutație a unei gene. Știm astăzi aproximativ 5.000 de astfel de boli, cum ar fi fibroza chistică, fenilcetonurie, distrofie musculară, hemofilie și altele. Menționez cele mai familiare, dar sunt multe care sunt relativ necunoscute, mai ales pentru că sunt foarte rare. Deși sunt atât de mulți în total, rezultă aproximativ 1-2 la sută din oameni. Sper că terapia genică va deveni standardul în tratamentul majorității sau cel puțin multora dintre aceste boli, deși nu aș pune mâna în foc pentru asta.

Vladimír Ferák este unul dintre fondatorii geneticii din fosta Cehoslovacie. Foto: Miro Nôta

Ce obstacole vezi acolo?
Nu sunt expert în acest domeniu, dar urmăresc cu interes literatura profesională pe această temă. Văd că, probabil, timp de 30 de ani s-a spus: „Este o chestiune de 5-10 ani și terapia genică va fi în principiu rezolvată.” Deși s-au depus o sumă incredibilă de bani și efort în acest domeniu, ca să nu mai vorbim investiție intelectuală, arată încă astfel încât cei 5-10 ani să fie în fața noastră ... Ei bine, nu vreau să fiu prea pesimist. În ultimii ani, terapia genică a avut unele succese cu adevărat semnificative.

De exemplu, ce?
Au fost dezvoltate protocoale pentru tratamentul mai multor boli, unele dintre ele au trecut cu succes testele necesare și sunt implementate și în practică, altele se află într-un stadiu avansat de pregătire. Principalul credit pentru aceasta este minunea metodologică a geneticii moleculare moderne, metoda recent dezvoltată de editare a genomului cu numele stângaci CRISPR-Cas9. În general, este de așteptat ca această metodă să permită o descoperire majoră în terapia genică; în cele din urmă, și-a arătat deja enormul potențial în modificarea genetică a animalelor, plantelor și microorganismelor. Deși ar trebui adăugat că la fel se aștepta în trecut și din alte metode ...

Copii pe măsură

Acestea sunt încă așteptări care par realiste. Ce aplicații ale cercetării genetice considerați nerealiste?
Este o idee, speranță sau amenințare - în funcție de modul în care o privești - că va fi posibil să produci copii proiectați, copii la cerere. Literatura științifică este doar o mizerie cu astfel de copii, ei nu există în realitate și sunt personal convins că nu se va întâmpla nimic fundamental în acest domeniu pentru multe decenii viitoare.

De ce crezi că?
Există două situații în care este util să se ia în considerare posibilitatea manipulării ADN-ului fetal. O posibilitate este de a aborda o astfel de boală genetică specifică. Al doilea este de a oferi copilului calități care sunt de dorit din punctul de vedere al părinților sau al societății. În primul, văd importanța posibilității de implementare, deși numai într-un număr mic de situații reale. În acest din urmă, pe de o parte, întâmpinăm imediat o serie de probleme etice, pe de altă parte, acestea depășesc domeniul de aplicare al geneticii actuale și vor rămâne pentru o perioadă foarte lungă de timp.

Deci, să mergem în ordine. Ce părere aveți despre modificarea ADN-ului unui făt pentru a preveni o boală genetică?
Manipularea ADN-ului embrionului este posibilă din punct de vedere tehnic, de exemplu prin intermediul metodei menționate CRISPR-Cas9. Deși este dificil în situații specifice, în principiu este posibil. Așa a făcut biofizicianul chinez He Jian-kui în noiembrie anul trecut, când a modificat gena CCR5 într-un ovul fertilizat, într-o eprubetă, într-o versiune care împiedică pătrunderea virusului SIDA în leucocite. Este puțin probabil ca gemenii născuți mai târziu să fie bolnavi de SIDA. Acest act a provocat un val justificat de critici și reacții negative în practic întreaga comunitate profesională și laică.

Nu-i de mirare.
Așa este, nu trebuie să utilizați proceduri atât de complicate și costisitoare pentru a preveni HIV, este suficient doar un prezervativ simplu. Cu toate acestea, dacă depășim acest caz, mutațiile care cauzează boli genetice pot fi, de asemenea, corectate în viitor cu această metodă.

Există și alte încercări și în acest domeniu?
De exemplu, în iulie, geneticianul molecular rus Denis Rebrikov și-a anunțat intenția de a utiliza metoda CRISPR pe cinci cupluri căsătorite, unde ambii soți sunt surzi din cauza unei mutații a genei GJB2 într-o stare homozigotă, indicând că au o mutație pe ambele. copii ale genei. Prin urmare, fiecare copil al acestor părinți trebuie să moștenească o genă mutantă de la ambii părinți, deci trebuie să fie și ei afectați. Experimentele pe un model de șoarece al bolii au arătat că CRISPR acționează pentru a o corecta, deci nu ar trebui să existe nicio obiecție cu privire la utilizarea acestei metode la oameni. Dar - și acest „dar” este important - situațiile în care utilizarea unei astfel de proceduri este posibilă sunt extrem de rare în practică. În realitate, situația este aproape întotdeauna astfel încât doar o parte a gametilor, adică ovulele fertilizate, moștenesc o combinație genetică nefavorabilă, celelalte sunt bine.

Ce urmează din aceasta?
Mai întâi este necesar să se determine dacă embrionul are mutația pe care dorim să o corectăm, chiar înainte de implantarea sa în uter. Metodele de diagnostic genetic preimplantare au fost dezvoltate de mult timp și funcționează în mod fiabil. Apoi selectați doar embrionul care nu are mutația nedorită. Cu toate acestea, nu le vom selecta pe cele care au mutația și apoi o vom corecta într-un mod dificil - de exemplu cu CRISPR-Cas9. Așadar, necesitatea de a modifica ADN-ul embrionului astfel încât să nu se nască cu leziuni genetice apare foarte rar. Faptul că Rebrikov a reușit să găsească cinci cupluri căsătorite, în care ambii soți sunt afectați de același tip de surditate genetică, este cauzat atât de faptul că pacienții provin dintr-o populație siberiană izolată în care mutația responsabilă este mult mai frecventă decât în ​​altă parte, și prin faptul că surzii se apropie.căsătoriile sunt adesea mai frecvente - pentru că sunt mai ușor de comunicat între ele. Cu toate acestea, acest lucru este destul de rar la pacienții cu alte boli genetice.

Apoi avem a doua situație în care părinții vor să insufle copilului câteva calități, cum ar fi inteligența ridicată.
Ideea că părinții vin la o clinică genetică cu cerința ca copilul lor nenăscut să fie un alt Einstein, Mozart sau Federer este comună în literatura științifică și filme. Realitatea este mult mai prozaică. Chiar dacă nu luăm în considerare problemele etice ale unei astfel de proceduri și rămânem la un nivel pur profesional, crearea unor astfel de copii concepuți genetic este complet dincolo de atingerea științei actuale și va rămâne acolo pentru o perioadă foarte lungă de timp.

Care este partea cea mai grea?
Un număr mare de gene, regiuni de reglare și alte secvențe de ADN sunt implicate în determinarea genetică a unor trăsături complexe precum inteligența, talentul, talentul specific, aspectul fizic și altele asemenea, dintre care doar o mică fracțiune este cunoscută. În plus, ele interacționează între ele într-un mod pe care încă nu îl cunoaștem nici măcar aproximativ. Aceasta este o situație complet diferită decât în ​​cazul trăsăturilor și trăsăturilor cauzate de o singură genă, cum ar fi grupele sanguine sau bolile ereditare monogene, sau cu trăsăturile cauzate de câteva gene bine studiate, cum ar fi pigmentarea pielii, a părului sau a irisului. Să nu spunem nici măcar un bebeluș cu ochi albaștri astăzi pe care nu îl putem face la cerere.

După părerea dvs., acest lucru va fi posibil în viitor?
Pigmentarea ochiului este condiționată doar de câteva zeci de gene, dintre care majoritatea au fost deja identificate, deci este realist să ne imaginăm că va fi dezvoltată o procedură pentru editarea lor. Deși cred cu tărie că nu va fi niciodată folosit în practică.

Deci culoarea ochilor ar putea fi proiectată mai ușor decât, să zicem, inteligența?
Astăzi, nici măcar nu putem identifica, nu îmbunătăți, inteligența, talentul și calități complexe similare la nivel de ADN. Nu există un laborator genetic care să poată stabili printre eșantioanele de ADN care aparține unei persoane extrem de dotate matematic, care aparține câștigătorului unui concurs de frumusețe și care aparține unui geniu muzical. Nimeni nu o poate face. Deoarece nu știm încă cum să identificăm aceste proprietăți la nivel de ADN, nu le putem îmbunătăți. Nu numai că nu o știm, dar cel mai probabil nu o vom cunoaște de foarte mult timp. Nu știu despre tine, dar personal mă bucur de ea mai degrabă decât să mă întristez.

Doc. RNDr. Vladimir Ferak, CSc.
A lucrat la Facultatea de Științe, Universitatea Charles din Bratislava, unde a fost șeful Departamentului de Biologie Moleculară și timp de două mandate și decanul Facultății. Are mai mult de 30 de ani de experiență în domeniul analizei ADN uman și, în calitate de fondator al identificării ADN în fosta Cehoslovacie, a primit premiul Forensic Magna Award de la Societatea Cehoslovacă de Genetică Legală. Astăzi lucrează în laboratorul GHC GENETICS SK.

Puteți citi întregul interviu cu Vladimír Ferák despre prezentul și viitorul cercetării genetice în numărul special al Forbes NEXT. O puteți cumpăra de aici.