Богдан Кириллов Пора Редактировать людей

В этой статье упоминаются нацизм и Гитлер. Герой и редакция осуждают нацизм и совершённые нацистами преступления.

Организации, о которых говорится в тексте и с которыми сотрудничает герой, не имеют отношения к содержанию этой статьи.

Как ты стал биоинформатиком?

Изучал техническую физику в университете ИТМО. В конце третьего курса поступил в Институт биоинформатики в Питере, немного поучился, не смог совмещать и бросил. Но биоинформатика вдохновила, поэтому пошёл в магистратуру ВШЭ на «Анализ данных в биологии и медицине», через год перевёлся в Сколтех на программу «Наука о жизни». Сколтех отправил на стажировку в США, потом аспирантура тоже в Сколтехе, защитился, и вот мы здесь.

Что ты делал в США?

Я работал в Национальном центре биотехнологической информации, в лаборатории Евгения Кунина. Искал островки защиты в бактериальных геномах. Островки защиты (defense islands) — это бактериальные защитные системы, они обеспечивают иммунитет бактерий к вирусам и другим вредоносным бактериальным паразитам.

Когда вирус атакует бактерию, он проникает внутрь клетки. Если бактерия вовремя не распознает подмену, то вирус заставит её плодить свои копии, в итоге бактерия погибнет. Один из видов островков защиты — иммунная система CRISPR — защищает бактерию тем, что разрезает чужую ДНК.

Что делает биоинформатик?

Как ни странно, биоинформатик чаще всего работает с буквами. Последовательность ДНК — строка из множества букв, буквами закодированы отдельные кусочки большой молекулы ДНК, нуклеотиды. Всего букв в ДНК четыре: A (аденин), T (тимин), G (гуанин) и C (цитозин). В молекуле РНК тимин заменяется на U (урацил), но по соглашению между учёными обычно пишут тоже T.

Допустим, мы хотим секвенировать ДНК:

1) берём биологический материал у живого существа — человека, животного, растения;

2) из образца ДНК готовим пробу и засовываем в секвенатор;

3) из секвенатора получаем данные — последовательности ДНК в текстовом виде.

Всё, что происходит после получения данных из секвенатора и до формирования биологических выводов из этих данных — это биоинформатика и вычислительная биология.

Я веду исследования в трёх областях.
Популяционная генетика — изучаем большие данные из человеческой или других популяций и сравниваем индивидуальные генетические различия, чтобы найти определённые закономерности.

Некоторые генетические заболевания с разной частотой встречаются у представителей разных человеческих популяций. Например, африканцы чаще болеют серповидноклеточной анемией, чем европейцы. Мы можем косвенно судить о вещах, которые наследуются, просто наблюдая за потомством групп людей. Популяционная генетика находит такие особенности и помогает учёным анализировать риски заболеваний в зависимости от географического распределения фенотипических признаков.

Биопечать. Это 3D-печать, только клетками. Чтобы клетки держались вместе, их нужно чем-то скрепить. Для этого в биопечати используют гидрогель — загуститель, который становится твёрдым. Он держит клетки, клетки его кушают, размножаются и вырастают в биопечатную конструкцию. В составе научной группы я разрабатываю девайс, который печатает клетками. Поскольку по первому образованию я инженер-теплофизик, я умею разрабатывать механизмы, электронику и всякое другое железо. В проекте я отвечаю за инженерную часть.

Славянская 3D-печать гидрогелем

Анализ данных. Работаю с CRISPR и анализирую данные в Институте биологии гена РАН. CRISPR расшифровывается как clustered regularly interspaced short palindromic repeats,
или регулярно расположенные группами короткие палиндромные повторы.

Я защитил диссертацию о планировании экспериментов по генному редактированию
при помощи CRISPR-Cas-системы.

Что такое CRISPR-Cas-система и для чего она нужна?

CRISPR-Cas — это иммунная система бактерий, один из множества тех самых островков защиты, которые я исследовал в США. CRISPR-Cas открыли в 1987 году, но только в 2012 придумали, как использовать эту систему безопасности для направленного разрезания нужных мест в ДНК. Причём это работает in vitro — в пробирке и in vivo — в живой клетке. CRISPR в клетке уничтожает вирусы. Смысл CRISPR для генетического редактирования — разрушать заданную ДНК, чтобы внедрить другую ДНК на место разрушенной с помощью уже существующей в клетке системы репарации.

В CRISPR-Cas-системе работают CRISPR-ассоциированные белки, или так называемые белки Cas. Иммунная информация внутри бактериального генома хранится на CRISPR-кассете. CRISPR-кассеты состоят из коротких палиндромных повторов и коротких неповторяющихся последовательностей ДНК — спейсеров. Спейсеры помнят о вирусах, с которыми раньше встречалась эта бактериальная линия. Короткие палиндромные повторы поддерживают структуру CRISPR-кассеты, разделяя между собой кусочки вирусных геномов.

Система CRISPR-Cas в бактериях делает три вещи:

Адаптация — Cas-белки записывают отдельные фрагменты вируса в CRISPR-кассету для опознания.
Интерференция — с помощью других Cas-белков опознают и режут какой-то участок ДНК.
Производство CRISPR РНК — клетка строит «боевого робота» CRISPR РНК на базе спейсеров, уже существующих в CRISPR-кассете.

Далее CRISPR РНК образует комплекс с Cas-белками. И этот белок-РНКовый комплекс патрулирует клетку: садится на ДНК и проезжает по ней. Когда белок-РНКовый комплекс попадает на особое место в ДНК, он садится на это место и раскручивает ДНК. Так формируется промежуточное РНК-ДНК соединение.

Если CRISPR РНК находит ДНК, последовательность которой была записана в CRISPR-кассету при адаптации, происходит разрыв, который убивает вирус. Но фокус в том, что мы можем таким образом нацеливать белок-РНКовый комплекс на произвольную ДНК.

Можно отредактировать геном эмбриона, чтобы ребёнок родился способным к физкультуре или музыке?

Технически можно заменить почти любую букву в последовательности ДНК в клетке. Есть некоторые оговорки, есть технические барьеры. Для некоторых масштабных изменений потребуется миллион раз сделать опыт, миллион раз разрезать ДНК. Но настоящая проблема состоит в том, что мы не знаем, что именно нужно менять.

За способности к музыке или спорту, за интеллект и вкусовые предпочтения отвечают три фактора: генетический, эпигенетический и фактор среды или воспитания. Наследственную информацию в наших генах контролирует не только последовательность ДНК.

Молекула ДНК очень длинная, под два метра. Чтобы поместиться внутри клетки, она накручивается на специальные белки — гистоны и формирует хроматин. В таком виде генетическая информация плотно сжата и запакована.

Доступность или недоступность хроматина определяет, какие участки ДНК можно прочитать, а какие — нет. На доступность хроматина влияют модификации гистонов. Информация, закодированная гистонным кодом, записана не в ДНК, а в хроматине. Но она тоже определяет наследственные свойства человека. Есть и другие эпигенетические механизмы.

Редактировать ДНК — как писать на нечеловеческом языке

Редактировать ДНК — всё равно что читать и писать на нечеловеческом языке. Если меня спросят, как сделать ребёнка способным к музыке, я отвечу: «Да хрен его знает». Сейчас мы можем понимать с высокой степенью уверенности только какие-то простые вещи: например, менделевские заболевания. Как читать остальное — не очень понятно.

Мы не знаем, что редактировать, и обойти эти пробелы в знаниях не можем?

Нет, не можем.

Мы можем определить вариации в геноме, засунуть их в ИИ для предсказания какого-то фенотипического признака и выяснить, какие вариации вносят какой вклад в предсказание. Но это гадание на кофейной гуще. Качество работы ИИ сильно зависит от постановки эксперимента, от данных и модели обучения. В исследованиях генома на тему предрасположенности к музыке или спорту участвовали 10 испытуемых или около того. Это несерьёзно.

Такие исследования требуют огромной выборки. Чем меньше эффект, который надо поймать, тем больше выборка. Чтобы построить нормальную предсказательную модель некоторых признаков, нужно обработать выборку, которая больше, чем всё когда-либо жившее человечество.

Некоторые люди иммунны к ВИЧ. За это отвечает мутация в гене CCR5. Если мы возьмём человека, убьём у него костный мозг, сделаем пересадку костного мозга от совместимого донора с мутацией в гене CCR5, то этот человек станет тоже иммунен к ВИЧ. При этом шанс неудачной трансплантации больше, чем вероятность умереть от СПИДа. Соответственно, надо ли оно?

Если бы у Хэ Цзянькуя был мой софт, получилось бы лучше

Попробуем по-другому: можем ли мы встроить мутацию гена CCR5 в эмбрион, чтобы родить устойчивых к ВИЧ людей? Можем, это уже сделал Хэ Цзянькуй — китайский биолог и биофизик из Уханя. Он впервые успешно отредактировал эмбрионы человека, отключил ген CCR5 методом CRISPR-Cas. Эти эмбрионы выжили и развились. За это его на три года посадили в тюрьму.

На защите диссертации я показывал дизайн эксперимента по редактированию гена CCR5 с посылом: «Если бы у Хэ Цзянькуя был мой софт, у него получилось бы лучше».

Хэ Цзянькуй добился того, что девочки родились здоровыми, но химерными — часть ДНК этих девочек содержит редактированный ген, а часть — нет. Потому что CRISPR-Cas — не точная история. Это случайный процесс, который может сработать или не сработать. Вероятность успеха сильно зависит от последовательности ДНК, которую мы нацеливаемся разрезать. Я разработал искусственный интеллект, который определяет, какие последовательности хорошо использовать, а какие — нет.

Есть вещи, которые мы делать не можем. Например, сейчас единственный надёжный вариант бороться с синдромом Дауна — не рожать ребёнка. Мы не можем починить эту проблему с помощью CRISPR, потому что трисомия одной хромосомы — это очень много, это лишняя ДНК. Много лишней ДНК.

Почему учёного, который отредактировал эмбрионы, посадили в тюрьму?

Потому что биоэтика. Биоэтика многогранна. Там есть рекомендации о персональных данных, и это адекватная вещь. Там есть, что нельзя ставить опыты над людьми без информированного согласия. Разумно. Нельзя использовать для экспериментов людей по принуждению, например, заключённых или военнопленных. Нельзя причинять избыточную боль. Адекватно.

Но потом начинается жесть. Небольшой экскурс в историю: после победы над нацистами был Нюрнбергский трибунал и Малый Нюрнбергский процесс над врачами, вивисекторами и экспериментаторами в концлагерях. Тогда написали так называемый Нюрнбергский кодекс. Это свод правил, который лёг в основу многих современных биоэтических рекомендаций,
10 пунктов про то, что нельзя воровать, убивать и делать непотребства с гусями.

Потом добавилась ещё Хельсинкская декларация Международной медицинской ассоциации и другие биоэтические соглашения. Все они совершенно резиновые, ни слова конкретики. А ещё избыточные: статьи за убийство, мошенничество, тяжкий вред здоровью и другие преступления, которые могут произойти в научном эксперименте, уже есть в уголовных кодексах всех стран.

На основе этических рекомендаций растёт бюрократия, которая стремится запретить всё на свете. Большинство экспериментов останавливается на мышах. Чтобы провести исследование на приматах, нужно специальное разрешение этического комитета. Эксперимент на добровольцах — многолетняя переписка с этическим комитетом и жуткая морока. Мыши — это быстро и просто, но нерелевантно для человека.

Почему эксперименты Хэ Цзянькуя неэтичны? Потому что он экспериментировал над эмбрионами, которые не могли дать информированное согласие? Глупость. Информированное согласие дали родители девочек.

Технически мы можем клонировать человека, построить супергероев, сделать итеративную эмбриональную селекцию и вырастить супергения. Мы всё это не делаем, потому что кучка лицемерных пидорасов хочет казаться хорошими людьми. Это как быть космонавтом в мире, где небо закрыли огромным непроницаемым куполом.

Эмбриональный эксперимент попадает сразу под несколько пунктов биоэтических рекомендаций. Формально можно делать много чего, если потом не делать из этого ребёнка: запрещено выращивать экспериментальные эмбрионы старше 14 дней. Авторы биоэтических стандартов про эмбриональные эксперименты своими запретами прямо убивают миллионы нерождённых детей — аборт не противоречит биоэтике. И опосредованно — миллиарды: всех людей, которым эксперименты на эмбрионах могут спасти жизнь. Гитлер убил миллионы людей, и я не одобряю Гитлера. Однако эти комнатные бюрократы хуже Гитлера. Их формат биоэтики я ненавижу всей душой.

Биоэтика тормозит науку, а что с этим делать?

Не слушать рассуждения по вопросам этики от ублюдков, которые бомбили Хиросиму, Нагасаки и Белград, позволили случиться геноциду в Руанде, устроили вьетнамскую и корейскую войны, проводили эксперимент в Таскиги и много чего ещё.

Пора легализовать репродуктивное клонирование человека и выдать мегагрант на создание клона человека. Можно выдать мне. А ООН со своим тотальным запретом может пойти в жопу. Что они сделают, санкции наложат?

Если редактирование генов станет массовым и доступным, как это изменит наше понимание того, что значит быть человеком?

У меня встречный вопрос. А какое у нас сейчас понимание того, что значит быть человеком? Я вот не понимаю. Меня всегда эти вопросы ставили в тупик. Допустим, у нас есть свинья. Мы генетически модифицируем свинью, чтобы её органы были совместимы с органами человека. Гуманизированная свинья — это всё равно свинья. Свинизированный человек — это всё ещё человек.

Появятся ГМО-люди и общество разделится на «улучшенных» и «обычных». Это реальная угроза?

Это реально, но разве это угроза? Скорее возможность.

Где грань между редактированием генома и евгеникой?

Евгенические процедуры адаптированы всеми обществами на планете. Например, абортирование детей с синдромом Дауна — это евгеника. Пренатальный скрининг любых заболеваний — тоже. Современное общество видоизменило и адаптировало под себя многие евгенические практики, но евгеническими они от этого быть не перестали.

Евгеника — это селекция, переложенная на людей. Селекция на животных и растениях работает прекрасно. На уровне науки мы уже можем многое предсказать и кое-что — улучшить. Генетическое редактирование — более тонкий инструмент, чем селекция. Методами генетического редактирования можно точно менять минимум одну букву. Иногда этого достаточно для получения хорошего результата. Селекция меняет много букв неизвестно как.

Если бы этические рекомендации сделали адекватными, какое бы исследование запустил?

За боль и страдания отвечает мозг. Нет мозга — нет боли. Есть такое явление, анэнцефалия — это когда в процессе формирования плода что-то пошло не так, и он родился без мозга. Такие дети долго не живут. Но иногда чудом вырастают и становятся «популяризаторами науки».

Мы знаем в общих чертах, как собрать эмбрион с анэнцефалией. Мы умеем вынашивать сильно недоношенных детей, поддерживать жизнь на аппарате десятилетиями, успешно извлекать детей из беременных женщин в коме.

Мы можем вырастить анэнцефальных особей женского пола и получить идеальные искусственные матки. Это совершенно этичный эксперимент: напомню, они не чувствуют боли и не страдают.

Так можно решить много технических проблем воспроизводства населения.

• Отделить рождение детей от союза мужчины и женщины.
• Создать управляемую среду для развития эмбриона: искусственная матка не заболеет простудой и не пропустит приём в женской консультации.
• Решить проблемы женщин, которые по разным причинам не могут выносить детей.
• Уменьшить влияние гендерных стереотипов на женщину.
• Производить новых людей в промышленном масштабе.

Конечно, это нужно будет законодательно зарегулировать. Как и любую новую технологию.

Насколько реально собирать гениев в пробирке? Надо так делать или нет?

Гверн Бронвен делал оценку того, насколько мы можем генетической модификацией усилить интеллект человека. У него получалось что-то около IQ 900. Напомню: средний IQ сейчас в районе 100. Разумеется, эта оценка очень грубая. Скорее всего, будут нелинейные эффекты и реальное улучшение интеллекта будет сильно меньше, но тем не менее. Теоретически мы можем сделать каждую модификацию, которая для этого необходима. На практике мы не делаем сверхгениальные эмбрионы и не улучшаем генетический базис интеллекта человека, потому что Гитлер.

Собирать гениев в пробирке,
чтобы не самоуничтожиться

Нам обязательно надо собирать гениев в пробирке. Без этого человечество самоуничтожится. Неиронично. Если мы начнём делать гениальных детей в пробирке, у человечества есть шанс прожить ещё многие тысячи лет. Если этого не произойдёт, то человечеству осталось лет 300 или 500, не более.

Почему? Мой любимый пример — теоретическая физика. Последние лет 30 всё, чем занимается теоретическая физика — это изобретение новых и новых принципиально непроверяемых моделей. Больше ничего полезного эти люди не делают. Они должны делать теорию всего, изобретать машину времени, раскрывать, как Вселенная работает. Но они изобретают сраную принципиально непроверяемую теорию струн и придумывают новые принципиально ненаблюдаемые частицы. Они не умеют делать ничего другого уже лет 30.

Теоретическая физика мертва.

Для освоения некоторых вещей из теоретической физики, судя по всему, неиронично требуется биологически иначе устроенный мозг. Когда группа лучших студентов с IQ больше 180, с необходимым бэкграундом и навыками, начинает кушать курс условной дискретной квантовой теории поля, они делятся на две принципиально неравные части. Те, кто не осиливают, не смогут осилить, какие бы усилия они ни приложили. Те, кто осиливают — осиливают. Им всё равно сложно, но они разбираются, они шарят. Почему это происходит, я не знаю, исследований таких не проводил. Рад бы провести, да биоэтика не даёт.

Но совершенно точно есть биологическое разделение на тех, кто понимает какую-нибудь теорию функционала плотности, и тех, кто не понимает. Оно наблюдается на каждой кафедре теоретической физики. Когда появляется такая вещь в науке, становится очевидно, что вся теоретическая физика — на пределе возможностей обычного человека. И чтобы пойти дальше, нужен рациональный дизайн человеков.

Люди могут превзойти интеллектом Эйнштейна, но не откроют ничего нового. Во времена Эйнштейна открывать новые вещи было просто: тогда люди мало что знали. Плоды познания висели низко. Сейчас все низко висевшие плоды собрали. Чтобы создавать новые реально работающие физические концепции, немодифицированного человека с неусиленным интеллектом уже не хватает. Постепенно это приведёт к тому, что человечество не сможет больше ничего придумать. Как это сейчас происходит в теоретической физике.

Биология и генетика позволят нам преодолеть барьер физики путём создания людей с улучшенным интеллектом. Они, вероятно, не будут иметь IQ 900, но будут значительно умнее современных людей.

Чтобы человечество вышло из тупика, чтобы мы смогли заселить другие планеты, сделать варп-двигатель, создать единую теорию всего и обрести куда более глубокую власть над миром, над природой, нам необходимы гении из пробирки. Без них мы не обойдёмся.