Підручник з Біології і екології (рівень стандарту). 11 клас. Андерсон - Нова програма

§ 47. Генетична інженерія людини

Що таке трансплантація органів?

Які різновиди трансплантації ви знаєте?

Попри істотні успіхи в біомедицині, ми досі не знаємо детальних механізмів розвитку багатьох хвороб і не маємо шляхів ефективного й повного їх лікування. Одним із сучасних напрямів розвитку є створення персоналізованої медицини, яка добирає схему лікування з урахуванням індивідуальних генетичних та інших особливостей конкретного пацієнта.

Напрями застосування методів генетичної інженерії щодо людини. У 2013 році було вперше вирощено зі стовбурових клітин цілі органи (нирку та печінку). Поки що це здійснено на лабораторних тваринах, але метою є отримання в такий спосіб доступних для пересаджування органів людини. Нещодавно опубліковано дослідження, автори якого генетично модифікували ембріони свиней. Головним методом редагування геному була ферментативна система CRISPR/Cas9 (рис. 214). Учені одночасно модифікували понад 60 генів, що містили послідовності ендогенних ретровірусів. Такі послідовності трапляються в геномі практично всіх ссавців і є наслідками давніх епізодів боротьби видів з вірусними інфекціями: організми-хазяїни «приборкали» їх, і такі залишки вірусів перестали бути небезпечними. Але варто пам'ятати, що ці залишки можуть становити небезпеку в разі трансплантації органів в організм іншого виду (ксенотрансплантація). Свині є потенційними джерелами донорських органів, а проведене дослідження сприятиме посиленню безпеки такої пересадки. Зважаючи на значущість цієї роботи, їй було присвячено обкладинку престижного наукового журналу — «Science» (рис. 215).

Рис. 214. Схема технології редагування геному за допомогою ферментативної системи CRISPR/Cas9

Рис. 215. Обкладинка журналу «Science» від 22 вересня 2017 року

Сформулюйте власну думку стосовно необхідності трансплантації людині органів, вирощених в організмі тварин. Чи може бути достатньо лише людських донорських органів?

Науковці розробляють і випробовують методи генної терапії, що дозволятимуть лікувати спадкові хвороби, долати рак тощо. У цьому підручнику вже було проаналізовано один із сучасних методів імунотерапії раку (пригадайте індивідуальне завдання на сторінці 95). Звернімося до іншого перспективного методу, пов'язаного з генною модифікацією клітин людини (рис. 216). На першому етапі з організму хворої людини беруть зразок крові (1). Т-лімфоцити піддають генній модифікації (2), завдяки якій вони починають продукувати рецептори, здатні точно розпізнавати ракові клітини саме цієї людини (3). Для цієї модифікації використовують вірусні вектори. Лімфоцити інкубують у лабораторних умовах для отримання необхідної кількості (4). Цей процес триває 2-8 тижнів. Відтак генно модифіковані лімфоцити вводять до організму хворої людини (5), де вони розпізнають за допомогою рецепторів і знищують ракові клітини.

Користь чи небезпека. Сучасні молекулярно-біологічні технології дозволяють проводити практично будь-яку генну модифікацію будь-яких клітин. Головною проблемою є знайти, яку ділянку ДНК яким чином змінити. Наука накопичила чимало відомостей стосовно генних хвороб людини або алелів, що значною мірою зумовлюють уразливість організму до тих чи інших хвороб. Звісно, заміна дефектного алеля гена на нормальний має розв'язати проблему хвороби чи схильності до неї. У технічному сенсі біологія готова до тестування таких методик, але втручання в геном може мати непередбачувані наслідки, у тому числі й у довготривалій перспективі. Тому ці дослідження проводять дуже зважено, а в окремих випадках навіть забороняють. Визначити межу між потенційними користю й небезпекою наукового пошуку, зокрема в галузі генетичної інженерії людини покликана біоетика. Виконати це завдання виключно науковим способом неможливо, проте задля свого розвитку людство конче має це зробити.

Рис. 216. Технологія терапії раку за допомогою химерних антигенних рецепторів

Порівняйте цю методику з описаною раніше технологією імунотерапії раку гальмуванням негативної імунної регуляції. Що спільного, а що відмінного вони мають?

Користуючись додатковими джерелами, ознайомтеся з експериментальним дослідженням можливостей генної модифікації людини. Які досліди вже проведено? Які заплановано? Які існують біоетичні обмеження?

Організуйте дискусію, обговоривши аргументи «за» і «проти».

  • 1. Окресліть напрями застосування щодо людини методів генетичної інженерії.
  • 2. Схарактеризуйте можливості лікування хвороб, що їх надає генетична модифікація клітин людини.
  • 3. Висловіть судження про можливість застосування методів генетичної інженерії щодо людини.