Doudna i Sternberg. Edycja genów. Władza nad ewolucją

Kiedy podczas konferencji w dolinie Napa jeden z kolegów ujawnił, że CRISPR już został wykorzystany w eksperymencie na genomach ludzkich zarodków, ścisnęło mnie w dołku. Zasłyszane później dalsze plotki na temat tego badania i opisującego je artykułu sprawiły, że zaczęłam się zastanawiać nad szczegółami tej opowieści, a nawet nad jej prawdziwością. A jeśli te pogłoski były bezpodstawne, podsycane obawą ludzi takich jak ja, przekonanych, że tego rodzaju badania nie powinny postępować bez żadnych ograniczeń?

W miarę moich rozważań o tej sprawie implikacje każdego badania obejmującego edycję genów ludzkich komórek germinalnych stawały się coraz bardziej niepokojące. Nawet gdyby te zarodki nie miały zostać wykorzystane do stworzenia żyjącej osoby (co, jak sobie wytłumaczyłam, na pewno byłoby niemożliwe, zważywszy na potężny sprzeciw opinii publicznej, jaki by wzbudziło takie posunięcie), to i tak ich edycja za pomocą CRISPR nadal oznaczałaby kamień milowy w nauce – byłby to pierwszy raz, kiedy DNA nienarodzonych jeszcze ludzi zostałoby poddane edycji genów. Taki eksperyment nie tylko otworzyłby gwałtownie drzwi, których już nigdy nie zdołalibyśmy zamknąć, lecz także zakłóciłby konstruktywny dialog, który razem z kolegami starałam się zapoczątkować. Stojący za tymi eksperymentami naukowcy, obwieszczając o wyprzedzeniu przez ich badania publicznej debaty, na pewno przyciągnęliby sporo uwagi i być może wzbudziliby znaczne oburzenie. Najbardziej się martwiłam, że niechcący mogliby nastawić wielu członków społeczeństwa przeciwko tej rozwijającej się technologii mimo jej olbrzymiego pozytywnego potencjału.

Eksperyment zespołu Huanga

Nie musiałam długo czekać na poznanie szczegółów tamtych eksperymentów. 18 kwietnia 2015 roku, zaledwie miesiąc po opublikowaniu przeze mnie i moich kolegów apelu o powstrzymanie się od edycji ludzkich komórek germinalnych w warunkach klinicznych, artykuł naukowy żyjący dotąd tylko w plotkach ukazał się drukiem. Chociaż opisane w nim eksperymenty nie miały na celu stworzenia zarodków, które można by było wszczepić do macicy matki, żeby tam rozwijały się aż do terminu narodzin, niemniej jednak badanie przyciągnęło znaczną uwagę.

Artykuł, opublikowany na łamach czasopisma „Protein and Cell", zawierał opis eksperymentów przeprowadzonych w pracowni Junjiu Huanga z Uniwersytetu imienia Sun Jat-sena w Kantonie (Guangzhou). Huang i jego współpracownicy wstrzyknęli składniki CRISPR do wnętrza 86 ludzkich zarodków. W tym badaniu celem stał się gen odpowiedzialny za wytwarzanie beta-globiny, części cząsteczki hemoglobiny, białka przenoszącego w organizmie tlen. U ludzi z wadami genu kodującego beta-globinę rozwija się wyniszczająca choroba krwi, zwana beta-talasemią. Huang miał zamiar przeprowadzić w 86 zarodkach precyzyjną edycję genu kodującego beta-globinę i tym samym dowieść słuszności zasady, że tę chorobę można powstrzymać, zanim się kiedykolwiek rozpocznie.

Zespół Huanga w ramach dążeń do uzyskania takiego dowodu wstrzyknął zarodkom humanizowane genetyczne instrukcje wytwarzania niezbędnych cząsteczek CRISPR: cząsteczki RNA, określającej właściwe „współrzędne GPS" wewnątrz genomu, oraz białka Cas9, które miało w tym miejscu rozciąć gen. Dołączył też fragment syntetycznego DNA, który miał posłużyć do naprawy rozciętego genu, a także gen meduzy, kodujący białko zielonej fluorescencji. Ten ostatni składnik umożliwił badaczom analizę zarodków, których komórki po dokonaniu edycji nadal rosły i ulegały podziałom – musieli jedynie szukać tych, które świeciły w ciemnościach.

W kategoriach czysto naukowych wyniki eksperymentów Huanga okazały się mieszane. Po zbadaniu w zarodkach genu kodującego beta-globinę naukowcy stwierdzili, że z 86 zarodków zaledwie 4 zawierały zamierzone mutacje, zatem współczynnik skuteczności edycji genu wyniósł tylko 5 procent. Były też inne problemy. Okazało się, że metoda działa w niechlujny sposób. W niektórych zarodkach CRISPR poddał edycji sekwencje DNA leżące poza celem – czyli niewłaściwe geny – co usiało genomy zarodków nieplanowanymi mutacjami. W innych zaś poprawnie rozciął zamierzoną sekwencję DNA w genie beta-globiny, ale komórki nie naprawiły się prawidłowo; zamiast wykorzystać dostarczony przez badaczy szablon, zreperowały uszkodzony gen beta-globiny za pomocą sekwencji pokrewnego genu delta-globiny. Na domiar złego część rozwijających się zarodków miała genotyp mozaikowaty, co oznaczało, że ich komórki zawierały mieszaninę wersji genu beta-globiny, poddanych edycji na różne sposoby. W jednym z przykładów zarodek miał po edycji co najmniej cztery różne sekwencje DNA, z których tylko jedna była poprawna. Zamiast poddać edycji gen beta-globiny w stadium jednokomórkowym, czyli naprawić wyłącznie kopię główną genomu zarodka, CRISPR działał za wolno i rozpoczął pracę dopiero po podziale zapłodnionej komórki jajowej na wiele komórek potomnych.

Były to właśnie takie niebezpieczeństwa, jakie skłoniły mnie do publicznego wezwania do wstrzymania eksperymentów prowadzących do klinicznego zastosowania edycji genów komórek germinalnych. Zespół Huanga – żeby oddać mu sprawiedliwość – uznał technikę za daleką od doskonałości i zauważył, że istnieje „paląca potrzeba dalszej poprawy wierności i swoistości działania platformy CRISPR/Cas9", zanim podejmie się jakiekolwiek próby jej zastosowań klinicznych. Jednak fakt pozostawał faktem – przekroczyliśmy próg i teraz, gdy dokonano edycji genów ludzkich zarodków w warunkach laboratoryjnych, doszłam do wniosku, że próby w warunkach klinicznych są już tylko kwestią czasu.

Przynajmniej w tym wypadku Huang zadbał o to, by zapewnić, że w rezultacie jego eksperymentów nie mogło dojść do urodzenia się żadnych „dzieci CRISPR", gdyż przeprowadzono je na triploidalnych zarodkach ludzkich. Nazywają się tak dlatego, że zawierają w komórkach po trzy zestawy złożone z 23 chromosomów (czyli ogółem 69) zamiast normalnych dwóch (czyli razem 46 chromosomów). Zarodki triploidalne są niezdolne do życia i w procedurach zapłodnienia in vitro lekarze mogą je z łatwością identyfikować, żeby się ich pozbyć przed implantacją.

Huang dostrzegł w tych niezdolnych do życia zarodkach idealny model do przetestowania skuteczności CRISPR. Z punktu widzenia celów związanych z jego eksperymentami zarodki triploidalne niezbyt się różniły od zwyczajnych, zdolnych do życia. Wykorzystując zarodki triploidalne, których i tak miano się pozbyć, chińscy badacze zgrabnie ominęli nieuniknione obiekcje, że niszczą potencjalnych żywych ludzi. Ponadto uzyskali wyraźną zgodę rodziców, od których pochodziły zarodki, zapewnili sobie aprobatę komisji etycznej i działali całkowicie zgodnie z obowiązującymi w Chinach uregulowaniami prawnymi. Wiem, że takie eksperymenty byłyby legalne również w Stanach Zjednoczonych.

Obłąkańcze motywacje

Przeczytałam artykuł w swoim gabinecie w Berkeley. Kiedy skończyłam, zapatrzyłam się na zatokę San Francisco, pogrążona w myślach. Byłam pod wielkim wrażeniem lektury, choć nie bez mdlącego poczucia niepokoju. (...)

Wkrótce stało się oczywiste, że wielu innych przedstawicieli społeczności naukowej podziela moje zaniepokojenie eksperymentami Huanga, choć w nich wszystkich nie potrącały one tak osobistej struny jak we mnie. Dowiedziałam się, że prestiżowe czasopisma „Nature" i „Science" odrzuciły jego manuskrypt, częściowo z powodu obiekcji etycznych wobec opisanych w nim eksperymentów. Wielu naukowców zgadzało się, że badanie zostało przeprowadzone przedwcześnie, a inni starali się dociec kryjących się za nim motywacji. George Daley, naukowiec z Harvardu, oświadczył na łamach „New York Timesa", że uwaga, jaką z całą pewnością miała przyciągnąć edycja ludzkich komórek germinalnych, mogła stać się dla badaczy „swego rodzaju obłąkańczą motywacją, popychającą niekiedy ludzi do działania".

Odpowiedź na artykuł Huanga ze strony licznych instytucji naukowych i rządowych była szybka i jednogłośna. American Society of Gene and Cell Therapy (Amerykańskie Stowarzyszenie Terapii Genowej i Komórkowej), główna organizacja zawodowa skupiająca specjalistów medycyny związanej z DNA, potwierdziła swoje poparcie dla „niewzruszonego stanowiska przeciwnego edycji bądź modyfikacji genów w ludzkich komórkach w celu stworzenia zdolnych do życia ludzkich [zapłodnionych komórek jajowych] z dziedzicznymi modyfikacjami linii germinalnej". Powyższe odczucia podzielił również prezes International Society for Stem Cell Research (Międzynarodowe Stowarzyszenie Badań nad Komórkami Macierzystymi), utrzymując, że „sprawą fundamentalną jest moratorium na wszelkie zastosowania kliniczne edycji genów ludzkich zarodków". Do boju włączyła się nawet administracja prezydenta Baracka Obamy. John Holdren, dyrektor Biura Polityki do spraw Nauki i Technologii pod egidą Białego Domu, we wpisie na blogu, zatytułowanym A Note on Genome Editing (Nota w sprawie edycji genomu), zadeklarował: „Administracja uważa, że wprowadzanie zmian w ludzkich komórkach germinalnych w celach klinicznych to linia, której w chwili obecnej nie należy przekraczać". Podobne stanowisko zajął Francis Collins, dyrektor Narodowych Instytutów Zdrowia (NIH), który zastrzegł jeszcze, że NIH nie sfinansują z budżetu rządowego żadnych badań obejmujących edycję genów ludzkich zarodków.

Wydawało się, że wieść o eksperymentach rozzłościła również amerykańskie agencje szpiegowskie. Poczułam się zaszokowana, gdy w następnej „Ocenie zagrożeń na świecie" – corocznym raporcie przedstawianym przez Wspólnotę Wywiadów USA senackiej Komisji ds. Sił Zbrojnych – wymieniono edycję genów jako jeden z sześciu rodzajów broni masowej zagłady oraz działań na rzecz jej rozpowszechniania, jakie poszczególne państwa mogłyby opracować, stwarzając tym wielkie zagrożenie dla Ameryki. (Do pozostałych należały: rosyjskie rakiety samosterujące, syryjska oraz iracka broń chemiczna, a także programy nuklearne Iranu, Chin i Korei Północnej). „Materiały oraz technologie biologiczne i chemiczne, prawie zawsze o podwójnym zastosowaniu, łatwo rozprzestrzeniają się w zglobalizowanej gospodarce" – pisali autorzy raportu. Termin „o podwójnym zastosowaniu" jest słownym majstersztykiem oznaczającym technologie, które można wykorzystywać w celach pokojowych albo wojennych. „Najnowsze odkrycia w dziedzinie nauk biologicznych również szybko szerzą się na całym świecie". Raport nie zawierał dokładnego wyjaśnienia, w jaki sposób edycję genów można by przekształcić w oręż, tylko stwierdzenie, że „badania nad edycją genomu, prowadzone w państwach o odmiennych standardach prawnych lub etycznych niż w krajach Zachodu, prawdopodobnie zwiększają ryzyko stworzenia potencjalnie szkodliwych środków lub produktów biologicznych. Zważywszy na szerokie rozpowszechnienie, niski koszt i szybkie tempo rozwoju tej technologii o podwójnym zastosowaniu, jej rozmyślne lub nieświadome nadużycie mogłoby doprowadzić do dalekosiężnych skutków w dziedzinach ekonomii oraz bezpieczeństwa narodowego". Żeby nie pozostawić jakichkolwiek wątpliwości co do bezpośredniego źródła niepokoju, autorzy znacząco wspomnieli, że „postępy w dziedzinie edycji genomu w 2015 roku zmusiły grupy wybitnych amerykańskich i europejskich biologów do zakwestionowania stosowanej bez żadnych uregulowań edycji ludzkich komórek germinalnych" – było to oczywiste nawiązanie do artykułu Huanga i naszego stanowiska w tej sprawie.

Z zadowoleniem dowiedziałam się o tym, że liderzy w tylu dziedzinach podzielają nasze przekonanie, iż edycja komórek germinalnych to sprawa paląca. Niemniej jednak zdumiały mnie ostrzeżenia, takie jak te, które zamieszczono w ocenie zagrożeń, przedstawionej przez Jamesa Clappera. Sama również wyobrażałam sobie możliwe scenariusze nadużycia CRISPR i zachodziłam w głowę, co za użytek mogliby zrobić z tej technologii jacyś nikczemni naukowcy, miewałam nawet koszmary, w których dostała się ona w ręce samego Hitlera. A gdyby żyjący dyktatorzy lub terroryści postarali się nagiąć CRISPR do swoich wynaturzonych celów? Jak zdołalibyśmy ich powstrzymać? Jak mogłabym żyć ze świadomością, że moje badania – które wyrosły z pragnienia pogłębienia wiedzy o świecie natury i, ostatecznie, poprawienia ludziom życia – zostały zamiast tego wykorzystane po to, żeby im zaszkodzić?

Zejdźcie z drogi

Uderzyło mnie również to, że reakcje na pierwsze testy CRISPR na ludzkich zarodkach bynajmniej nie były jednogłośnie negatywne. W lipcu 2015 roku Julian Savulescu, wybitny filozof i bioetyk, na łamach tego samego czasopisma naukowego, które kilka miesięcy wcześniej opublikowało artykuł Huanga, stwierdził, że istnieje moralny imperatyw agresywnego kontynuowania podobnych eksperymentów. Savulescu i współautorzy publikacji zauważyli (ze znacznym uproszczeniem), że edycja genów może „praktycznie wykorzenić genetyczne wady wrodzone" oraz istotnie zmniejszyć szkodliwy wpływ przewlekłych chorób. Wysunęli więc argument, że „celowe powstrzymanie się przed angażowaniem się w ratujące życie badania oznacza wzięcie moralnej odpowiedzialności za dające się przewidzieć i możliwe do uniknięcia przypadki zgonów tych, którzy nie mogli skorzystać z wyników owych badań. Badania nad edycją genów to nie ewentualność do wyboru, tylko moralna konieczność". Miesiąc później Steven Pinker, uznany naukowiec z Uniwersytetu Harvarda, dał upust swojej generalnej frustracji z powodu ostrożnych na ogół reakcji na postępy biotechnologii, takie jak wynalezienie CRISPR, przedstawiając własną opinię w artykule na łamach „Boston Globe". Zamiast wprowadzać prawne ograniczenia, autor postawił tezę, że „zasadniczy cel dzisiejszej bioetyki można streścić jednym zdaniem: »Zejdźcie z drogi«".

Inni czołowi myśliciele entuzjastycznie poparli eksperymentalną edycję genów zarodków, lecz wykreślili wyraźną granicę między zastosowaniami naukowymi a klinicznymi. Na przykład Hinxton Group – ogólnoświatowa sieć etyków, naukowców, prawników oraz ekspertów z kręgów polityki – w swojej opinii na temat modyfikacji genetycznych ludzkich komórek germinalnych wychwalała olśniewająco obiecujące perspektywy, jakie dla zdrowia ludzkości stwarza edycja genów, i zalecała dalsze prowadzenie bez żadnych przeszkód podstawowych badań na niezdolnych i zdolnych do życia zarodkach. Jej członkowie wprawdzie przyznali, że nie mogą na razie zgodzić się na edycję genów w warunkach klinicznych, lecz stwierdzili, że „kiedy zostaną spełnione wszystkie wymogi bezpieczeństwa i skuteczności oraz nakazy rządowe, zastosowanie tej technologii w reprodukcji człowieka może być akceptowalne, choć konieczna będzie dalsza dyskusja i poważna debata".