Взломать Дарвина: генная инженерия и будущее человечества: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Возможно, вы помните из детства, что если морская звезда теряет один из своих лучей (рук), паук – одну из лап, а ящерица – хвост, эти конечности могут снова отрасти. А еще вы, должно быть, помните из каждого фильма о войне, что люди такой способности лишены. Как только появилась возможность поглубже заглянуть в клетки животных с регенеративными возможностями, ученые узнали: чтобы отрастить потерянную конечность, такие клетки возвращаются в среднее состояние между своей дифференцированной и стволовой версиями. После травмы соответствующие клетки «откручивают» свое развитие назад (но не намного!), чтобы забыть, во что им следует развиться.

Тогда ученые задались вопросом: а что произойдет, если задействовать факторы Яманака и превратить с их помощью зрелые специализированные клетки в молодые версии того же типа, не возвращая их в стадию стволовых клеток. По сути, гены останутся прежними, но изменятся эпигенетические инструкции, указывающие генам, как нужно функционировать. Удивительно, но в пробирке удалось частично перепрограммировать зрелые клетки кожи в молодые копии[272]. А если получилось «омолодить» отдельные клетки, то разве нельзя воспользоваться тем же способом для омолаживания всего организма?

Первые попытки ученых не увенчались успехом. Все мыши погибли ужасной смертью, их зрелые ткани утратили свою специализированную идентичность, и в них стал распространяться рак. Тогда исследователи из Института Солка задумались: а верна ли сама гипотеза или же ошибка была только в дозах? В ходе пятилетних экспериментов по поиску эффективной, но не смертельной дозировки ученые нашли способ генетически дополнить мышей несколькими копиями генов фактора Яманака. Такие гены экспрессировались только тогда, когда мышь получала в питьевой воде особый препарат-активатор.

После нескольких попыток реализации этой дозированной стратегии с частичным перепрограммированием мышей с прогерией – заболеванием, вызывающим быстрое разрушение клеток и преждевременное старение, – ученые добились успеха. Мыши, подвергнутые частичному эпигенетическому перепрограммированию, выглядели лучше, жили на 30 % дольше, а их ткани функционировали правильнее, чем у других мышей с тем же заболеванием. «Наше исследование показывает, что старение не обязательно должно двигаться в одном направлении, – сказал тогда исследователь Института Солка Хуан Карлос Исписуа Бельмонте. – Сам процесс – пластичен. Поэтому при тщательной модуляции его можно обратить вспять»[273].

Если мы решимся на клеточное перепрограммирование для замедления, а затем и реверсирования старения, нас ждет множество ловушек и опасностей. Но такое исследование откроет путь к использованию эпигенетического перепрограммирования, чтобы повернуть время вспять у всех животных и, быть может, даже у нас самих. Как и в случае с сенолитиками, найти лекарство, способное это сделать, гораздо проще, чем внести генную модификацию. Но и эту работу уже ведут. К сфере эпигенетических вмешательств значительный интерес проявляют такие крупные фармацевтические компании, как GlaxoSmithKline, Eli Lilly и Novartis.

Но подождите. Как говорили в 1970-х годах в рекламе кухонных ножей Ginsu, это еще не все.

В XVII веке выдающийся британский ученый Роберт Бойл выдвинул гипотезу, что «замена крови пожилых кровью молодых» позволит существенно продлить жизнь. Многим эта идея показалась безумной. Тем не менее во Франции в середине XIX века были предприняты первые реальные попытки проверить гипотезу. В начале 1900-х годов ученые ввели термин «парабиоз». Его использовали, чтобы описывать многократные попытки расшифровать биологические системы, разрезав два разных животных одного вида и сшив их вместе. Термин образован от греческих слов para, что значит рядом, и bios, что означает жизнь.

В 1950-х годах Клайв Маккей, профессор-зоотехник и геронтолог из Корнелла, сшил старую и молодую крысы и заметил, что кости старой крысы стали прочнее. Возможно, Бойль был прав. И все же даже ученые, готовые пойти на необходимую жестокость в опытах над животными, считали парабиоз слишком жестоким способом исследования.

Современная эра парабиоза началась в 2015 году, когда группа ученых из Стэнфорда, состоящая из мужа и жены, опубликовала резонансную статью, в которой описывалось, как при парабиозном соединении с молодыми мышами более старые особи выздоравливали быстрее, чем другие не-сиамские грызуны, и их печень лучше функционировала[274]. С тех пор множество исследований показало, что при сшивании старых и молодых мышей старые особи становятся моложе, а молодые – функционально старше. Спаренные сердца старых мышей оздоравливаются, в мозгу образуются новые нейроны, улучшается память, быстрее заживают спинальные травмы, мышцы становятся сильнее, шерсть – густеет[275], а сами особи возвращаются в родительский дом и опять вешают на стены постеры рок-звезд. Конечно же, про постеры – это шутка. Тем не менее многочисленные исследования парабиоза показывают, что спаренные молодые мыши стареют, а старые – молодеют.

Существует множество теорий, объясняющих, почему это происходит, большинство сводится к участию стволовых клеток и других плазматических элементов крови молодых грызунов, которые омолаживают старых особей. Чтобы доказать эту точку зрения и показать, что парабиоз возможен не только на крысах и мышах, Тони Вайс-Корэй из Стэнфорда ввел старым мышам пуповинную кровь человека и продемонстрировал, что нечто в этой крови улучшает результаты мышей при проверке памяти.

Сейчас пытаются выяснить, какие из факторов крови катализируют подобные изменения и как эти факторы выделить, чтобы лечить старение, а также связанные с ним заболевания. Например, Alkahest (компания Тони Вайса-Корэя) изучает, можно ли улучшить состояние пожилых пациентов с болезнью Альцгеймера инфузией подходящей плазмы от молодых доноров. Когда омолаживающие элементы в плазме крови будут идентифицированы, выделены и культивированы, мы сможем надеяться, что скоро появится омолаживающая терапия с усилением этих возможностей.

В ближайшее время вы не увидите богатых пожилых людей с пришитыми к бокам чахлыми младшими донорами, но современная культура уже популяризирует эту тенденцию. В популярной комедии «Кремниевая долина» от HBO состоятельный глава технологической компании платит молодому человеку, которого называет своим «кровавым мальчиком», за переливание крови в свой пожилой организм. Причем в недалеком будущем мы вполне можем увидеть, как все больше людей переливает себе чужую плазму или даже хранит собственную кровь для самопереливания в более зрелом возрасте.[276]

В среднесрочной перспективе исследования супердолгожителей, которые проводит Нир Барзилай, продолжат выявлять особые гены и генетические закономерности, которые статистически повышают шансы конкретного человека прожить более долгую и здоровую жизнь. А родители, решившие зачать ребенка через ЭКО и отбор эмбрионов, смогут имплантировать эмбрионы с высшими генетическими шансами на максимально долгую и здоровую жизнь. Вскоре после этого у родителей появится возможность генетически изменять предымплантированные эмбрионы, чтобы еще больше повысить шансы на долгожительство. Принятие таких решений может быть сопряжено с рядом эволюционных за и против. Но люди, как мы уже видели, захотят «оптимизировать» свое потомство для долгой и здоровой жизни.

Чем дольше мы живем, тем выше шансы сломать какую-то часть себя из-за чрезмерной перегрузки – даже если наши стволовые клетки останутся такими же активными, как и в молодости. Но в ближайшие десятилетия у нас появится богатый арсенал для защиты: нанороботы, исследующие наши тела на возможные повреждения; биологические 3D-принтеры, печатающие запасные элементы для имплантации, и другие генетические инструменты, превращающие нашу собственную биологию в машину, которую можно обновлять изнутри и снаружи.

Всю эту работу по расширению охвата в сфере здоровья человека можно значительно ускорить, как только мы как мировое сообщество начнем больше и разумнее инвестировать в понимание процессов старения и противодействие его пагубным последствиям. К примеру, в 2017 году Национальные институты здравоохранения США потратили лишь 183,1 миллиона долларов из общего бюджета в 32 миллиарда долларов (то есть треть от 1 %) в биологию старения. Эта сумма гораздо меньше миллиардов долларов, выделенных на рак, артрит, диабет и гипертонию. И даже в пределах столь мизерных сумм Национальный институт по проблемам старения тратит более половины своего бюджета на болезнь Альцгеймера.

Рак, артрит, диабет, гипертония и болезнь Альцгеймера – все это ужасные патологии, с которыми необходимо бороться. Но даже искоренив одну из этих болезней, мы все равно не сумеем значительно увеличить срок жизни, поскольку они напрямую связаны с возрастом. Чем старше мы становимся, тем больше шансов заболеть всеми ими. Именно поэтому эффективность инвестиций для всей популяции будет гораздо выше, если мы вложим намного больше ресурсов в понимание и лечение старения, а не в искоренение его многочисленных и страшных проявлений.

Исследователь из Иллинойского университета Джей Ольшански и его коллеги попытались посчитать финансовую экономию для общества при снижении среднего возраста, в котором мы сталкиваемся со множеством возрастных заболеваний. По результатам исследования 2013 года, любые вмешательства в замедления процесса старения среди населения США и отсрочка наступления возрастных заболеваний на 2,2 года способны привести к колоссальной экономии в размере 7,1 триллиона долларов за 50-летний период[277]. Другими словами, если увеличить срок здоровой жизни населения действительно реально, как это кажется нам сейчас, то ожидаемой выгоды хватит, чтобы не только окупить весь Манхэттенский проект по борьбе со старением, но и восстановить разрушающуюся инфраструктуру Америки, обеспечить местами в дошкольные учреждения всех американских детей и чистой водой – практических всех на земле.[278]

Масштабное продление жизни – нелегкая задача; впереди много трудностей, о которых мы еще не знаем. Например, старейший человек на земле прожил до 122 лет. Поэтому мы не знаем, есть ли какая-то летальная болезнь, поражающая людей в возрасте 123 лет. Но человеческая биология становится все более податливой, и кажется вполне реальным, что быстрый рост продолжительности здоровой жизни, наблюдаемый в последние 100 лет, в течение следующих столетий не остановится. Повторить тот самый 40-летний скачок в средней продолжительности жизни по миру с 30 лет (в 1900 году) до 70 (в 2000 году) будет крайне сложно. Ведь рост глобального благосостояния существенно снизил уровни младенческой и детской смертности, которые обусловливали низкие показатели в 1900-м. Однако это не значит, что такой темп роста невозможен.

Первым шагом в нужном направлении стали бы снижение детской смертности и повышение общего здоровья и долголетия в наиболее уязвимых частях мира, особенно в странах Африки к югу от Сахары и Южной Азии. Даже после этого большинству из нас все равно захотелось быть жить еще дольше и быть более здоровыми.

Средняя продолжительность жизни в США за последние 100 лет увеличивалась примерно на три месяца в год. А со всеми обнадеживающими технологиями, речь о которых шла выше, мы смогли бы довести этот показатель до четырех, а затем до пяти и шести месяцев в год. Если бы длительность жизни постоянно увеличивалась быстрее старения человека, то мы смогли бы достичь того, что Рэй Курцвейл называет «скоростью бессрочного продления жизни», и стать бессмертными. В теории это замечательно, но я действительно сомневаюсь, что мы в своих нынешних и ограниченных по времени телах этого когда-либо достигнем. Это книга о взломе нашей генетики, что, безусловно, возможно. И тем не менее я все равно не верю, что в нашей биологии найдется достаточно пространства для маневра, делающего нас биологически бессмертными.

Возможно, биология станет меньше нас ограничивать, если мы откроем новые способы для слияния с машинами. Ведь идея, что однажды мы сможем оцифровать и отделить от телесной оболочки мозговые функции, уже не кажется настолько фантастичной. Если мы начнем рассматривать себя как код, то, возможно, сможем перевести этот код в другую форму, например в роботизированное тело, или интегрируем в новую форму нематериального полусознания. Этот бестелесный образ может все еще быть или уже не быть нами. Но, по крайней мере, этот способ позволит нам достичь некоей ограниченной формы бессмертия. Как бы непривлекательно это ни звучало, всегда найдутся люди, для которых эта перспектива будет в разы лучше, чем быть съеденными червями или развеянными в Гималаях.

Для нашей нынешней биологической формы бессмертие, скорее всего, окажется недостижимым. Но, как решил Гильгамеш в конце своей эпической гонки за вечной жизнью, возможно, наше бессмертие как общества исходит из вклада каждого из нас в общее благо. Возможно, наше лучшее вложение в бессмертие – это завести детей, написать книгу, поучаствовать в сохранении окружающей среды или внести положительный вклад в наше сообщество и культуру. А для того чтобы преуспеть в своих начинаниях, почему бы нам не продолжить увеличивать продолжительность своей здоровой жизни настолько, насколько позволяют биология и новые технологии?

Но по мере того, как биологию перестают считать чем-то фиксированным, обреченным и неизбежным и начинают ассоциировать с некой информационной технологией – читабельной, взламываемой и перезаписываемой, – нам следует перестать обоготворять случайность, рационализировать смерть для придания смысла жизни и приписывать духовный мистицизм силам смерти, в которых мы все лучше разбираемся.

Революции в генетике, биотехнологии и долголетии бросят вызов нашим нынешним представлениям о том, что значит быть человеком. И нам, людям, с нашими слабостями и суевериями, мозгом приматов, инстинктами хищников, социальными системами, отточенными за миллионы лет, и ограниченными биологическими возможностями, функционально сливающимися с, казалось бы, безграничными технологиями, предстоит выяснить, как ориентироваться в ужасающих этических принципах, уже ждущих нас за углом.

Глава 8

Этика самопроектирования

В истории есть замечательные примеры того, как люди использовали технологии для лечения болезней, увеличения нашего потенциала, исследования космоса и сохранения планеты. Но есть и множество примеров того, как технологии помогали нам убивать и порабощать друг друга, сеять размолвки и разрушать все вокруг. Наши инструменты не догматичны. Переменные – это значения, которые мы подставляем – по отдельности или все сразу, – когда понимаем, как ими воспользоваться. Это касается и необычайно мощных инструментов генетической революции. То, как мы понимаем и применяем эти средства, в значительной мере определяет будущее для нас как для вида. Любой наш ответ на ключевые вопросы генетической революции формирует кривую нашего развития.

Не существует простых ответов на главные вопросы сложности, ответственности, разнообразия и этичности, которые поднимет генетическая революция. Тем не менее важнейший первый шаг – лучше понять этические проблемы, поставленные на карту.

Мы, люди, представляем собой необычайно сложные биологические системы, встроенные в еще более сложные экосистемы и постоянно взаимодействующие с ними. Каждый из наших генов выполняет множество функций и взаимодействует с другими не совсем понятными нам способами. Даже когда мы выделяем ген, который делает что-то плохое в одном контексте, часто существует вполне реальная возможность увидеть тот же ген, помогающий нам в ином.

Мы знаем, что люди, унаследовавшие от каждого из родителей копию мутации серповидных клеток, часто испытывают ужасные мучения от болезни. Те же, кто получил лишь одну копию гена, не только не страдают заболеванием, но и зачастую обладают естественной устойчивостью к малярии. Устранение серповидной мутации у людей положило бы конец страданиям от серповидно-клеточной анемии, но потенциально увеличило бы их страдания от малярии. Возможно, эта проблема решилась бы, создай мы более эффективное лекарство от малярии – или же используй мы генный драйв, чтобы уничтожить популяцию комаров – переносчиков малярии[279]. Но если истребить слишком много комаров, возникнет потенциальная опасность разрушить экосистемы, в которых обитают эти насекомые, и нанести еще больший вред себе.

Каждый из этих шагов решает конкретную проблему, параллельно создавая совершенно новую, которая требует от нас еще большего вмешательства – и т. д. Сама ситуация больше похожа на старую песню Peter, Paul and Mary, которую мы часто пели в летнем лагере:

[272] Alejandro Ocampo. In Vivo Amelioration of Age-Associated Hallmarks by Partial Reprogramming // Cell 167 (2016): 1719–1733, http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(16)31664-6.

[273] Turning Back Time: Salk Scientists Reverse Signs of Aging // The Salk Institute, дата публикации: 15 декабря 2016 года, https://www.salk.edu/news-release/turning-back-time-salk-scientists-reverse-signs-aging/.

[274] M. Conboy. Rejuvenation of Aged Progenitor Cells by Exposure to a Young Systemic Environment // Nature 433 (2005): 760–764, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/15716955.

[275] Jocelyn Kaiser. Young Blood Renews Old Mice // Science, дата публикации: 4 мая 2014 года, http://www.sciencemag.org/news/2014/05/young-blood-renews-old-mice.

[276] Сейчас эритроциты могут храниться только 10 лет. Но, возможно, менее прихотливые клетки (например, клетки крови) можно заморозить на неопределенный срок, чтобы в будущем разморозить и индуцировать в кровяные клетки, пригодные для самопереливания. Я рассматриваю эту возможность в романе Eternal Sonata.

[277] P. Goldman et al. Substantial Health And Economic Returns from Delayed Aging May Warrant A New Focus for Medical Research // Health Affairs 32 (2013): 1698–1705.

[278] Для решения проблемы с задержкой по времени (когда завтрашние сбережения тратятся сегодня) и дополнительного стимула для развития прогресса крупные страны, такие как США, могли бы выпустить облигации в сфере здравоохранения.

[279] Andrew Hammond et al. A CRISPR-Cas9 Gene Drive System Targeting Female Reproduction in the Malaria Mosquito Vector Anopheles gambiae // Nature Biotechnology 34 (2016): 78–83, https://www.nature.com/articles/nbt.3439. Отличное описание генного драйва см. в FAQs: Gene Drives, институт Висс, Гарвардский университет, дата обращения: 12 мая 2018 года, https://wyss.harvard.edu/staticfiles/newsroom/pressreleases/Gene drives FAQ FINAL.pdf.