Подробности уникального эксперимента Хэ Цзянькуя
В своем докладе Хэ Цзянькуй рассказал о некоторых подробностях того, что и как делал. Ученый отобрал в клинике экстракорпорального оплодотворения несколько супружеских пар, которые были инфицированы ВИЧ. Геномное редактирование, то есть введение системы CRISPR/Cas9 в клетки будущего эмбриона, происходило как раз в этой клинике. Были взяты единственная женская яйцеклетка и один сперматозоид, потому что нужно было хорошо отмыть сперматозоид от возможного присутствия вируса иммунодефицита человека в сперме при ее массовом отборе — это было необходимо из клинических соображений. Затем единственным сперматозоидом оплодотворяли яйцеклетку и к этим двум слившимся клеткам сразу же добавляли систему CRISPR/Cas9 на основе рибонуклеиновой кислоты для проведения редактирования генома.
Дальше оплодотворенную яйцеклетку (зиготу) с СRISPR/Cas9помещали на несколько дней в лабораторный инкубатор, чтобы по существующей технологии, разработанной задолго до Хэ Цзянькуя, провести генетический анализ. Обычно он проводится, когда у людей есть подозрение на какое-то генетическое заболевание плода, например болезнь Дауна или еще что-то. По этой технологии на третий-четвертый-пятый день развития зиготы можно от эмбриона отщепить одну клетку, при этом эмбрион не пострадает — он и дальше будет нормально развиваться. Но на единственной взятой из него клетке можно провести генетический анализ (он называется предимплантационной генетической диагностикой) и посмотреть, хорош ли этот эмбрион с генетической точки зрения или плох. Если, предположим, обнаруживается трисомия по двадцать первой хромосоме (синдром Дауна), то данный эмбрион уже подсаживать не будут; вместо этого проверят другой эмбрион, и если он не несет трисомию, его можно будет подсадить. Предимплантационная генетическая диагностика (ПГД) — это стандартная процедура, используемая уже не один десяток лет.
Хэ Цзянькуй для проведения ПГД взял как раз одну клетку, но целью его диагностики в данном случае была необходимость узнать, прошло ли редактирование и насколько хорошо. Ведь и яйцеклетка, и сперматозоид до слияния несли свои геномы — по двадцать три хромосомы от каждого из родителей. Текст, на который нацеливался китайский ученый (ген CCR5), находился на третьей хромосоме генома мамы (в яйцеклетке), а другая его копия — на третьей хромосоме генома папы (в сперматозоиде). После их слияния образуется диплоидный набор хромосом: двадцать три от мамы и двадцать три от папы, всего сорок шесть. На этом этапе в зиготу был добавлен генетический редактор, нацеленный на ген CCR5. Такой ген есть и на маминой, и на папиной хромосоме, а значит, в дальнейшем могут получиться такие варианты: генетический редактор не сработает (оба аллеля гена CCR5 сохранятся неизменными); будет отредактирован только один аллель, а второй останется нетронутым; будут отредактированы оба аллеля.
При проведении ПГД на этапе, когда эмбриону от трех до пяти дней, Хэ Цзянькуй ставил своей целью посмотреть, в каких из нескольких развивающихся эмбрионов произошло редактирование целевого гена, чтобы выбрать впоследствии самую лучшую бластоцисту (раннюю стадию развития эмбриона) для трансплантации в матку женщины. Всего ученый использовал двадцать две оплодотворенные яйцеклетки от нескольких супружеских пар, и оказалось, что только в шестнадцати из них произошло редактирование — либо наполовину, либо полностью. Одиннадцать из этих шестнадцати эмбрионов были использованы для имплантаций. Сегодня не рекомендуется имплантировать женщине более двух бластоцист, так как техника экстракорпорального оплодотворения развита достаточно хорошо, и в семидесяти процентах случаев обе бластоцисты нормально развиваются до самых родов, так что рождается двойня.
Поскольку было имплантировано одиннадцать эмбрионов, и не более двух — одной женщине, то, очевидно, трансплантация была проведена пяти или шести женщинам. Однако, судя по всему, развилась только одна беременность, и родились двойняшки (не однояйцевые близнецы) — никакой информации о других беременностях не появлялось.
Так родились Нана и Лулу. У одной из них, как выяснилось, была внесена мутация только в один аллель, то есть получилась гетерозигота по гену CCR5. Это значит, что один аллель оказался измененным и несет природную мутацию дельта-32. А второй аллель остался исходным, без полиморфного варианта гена. Другая девочка имела изменения в обоих аллелях гена CCR5, то есть они несли мутацию дельта-32. Считается, что такие люди устойчивы к вирусу иммунодефицита человека.