Науката ни доближава до края на безплодието

Преди около 40 години Луиз Браун е първият човек, създаден чрез инвитро оплождане, зачената в петриево блюдо. Скоро след раждането й Леон Кас, виден биолог в Чикагския университет, започва да се притеснява за тогава революционната технология на сливане на сперма и яйцеклетка извън организма,

Самото съществуване на бебето според него, поставя под въпрос "идеята за хуманността на нашия човешки живот и смисъла на нашето пребиваване в плът, нашето сексуално аз, и нашата връзка с предтечите и потомците ни".

Редакторите на списание Nova твърдят, че инвитро оплождането е най-голямата заплаха след атомната бомба.

Американската медицинска асоциация иска напълно да прекрати изследванията в тази насока.

И все пак се случва нещо странно, или по-скоро не се случва, в последвалите десетилетия: милиони бебета биват заченати инвитро. Те се раждат здрави и напълно нормални бебета и израстват като здрави и напълно нормални възрастни. Браун е сред тях.

Тя живее в Бристъл, Англия, и работи като чиновничка в куриерска компания. Тя е женена и има двама здрави синове. Всички са добре.

Нищо не предизвиква толкова вълнения сред реакционерите и революционерите, колкото промените в човешкото възпроизводство. С представите ни за секса, изтласкани настрана от технологиите, се вълнуваме особено много.

Някои хора мразят новите възможности и призовават за ограничения или забрани; други настояват за безпрепятствен достъп до новите достижения на науката. В крайна сметка почти всички се успокояват и промените, независимо колко невероятни са изглеждали някога, стават част от ежедневието.

Сега сме на ръба на нова революция във възпроизводството, която прави инвитро оплождането да изглежда почти безобидно.

Чрез зараждаща се технология, наречена инвитро гаметогенеза (IVG), учените се научават как да преобразуват клетки от възрастни хора, взети примерно от вътрешността на бузата или част от кожата на ръката, в изкуствени гамети, лабораторно създадени яйцеклетки и сперматозоиди, които могат да бъдат комбинирани, за да се получи ембрион, който впоследствие да бъде поставен в утробата.

За безплодните хора, имащи затруднения със зачеването, това би било огромен пробив. Не е немислимо дори възрастни без сперматозоиди или яйцеклетки да могат да станат биологични родители.

В бъдеще може да са възможни нови видове семейства: дете би могло да има само един биологичен родител, защото човек теоретично може да създаде и собствени яйцеклетки, и собствени сперматозоиди; еднополова двойка би могла да има дете, което да има биологична родствена връзка с двамата; скърбяща вдовица би могла да използва скорошни фоликули от четката за коса на починалия съпруг, за да роди дете, което покойният й съпруг не е доживял да види.

Същевременно модерните технологии за промени в генома като Crispr-Cas9 биха направили относително лесно възстановяването, добавянето или премахването на гени при процеса на IVG, за да се елиминират болести или да се предадат предимства, които да продължат в генома на детето.

Всичко това звучи като научна фантастика, но за тези, които следят отблизо научните изследвания, комбинацията от IVG и промените в генома изглежда много вероятна, ако не и неизбежна.

Илай Адаши, декан на медицинския факултет в университета "Браун", който пише за предизвикателствата пред политиките по въпросите на IVG, е поразен от постигнатото от учените до този момент. "Трудно е за осмисляне", казва той, въпреки че предупреждава, че масовото разбиране на технологията изостава спрямо темповете на научния напредък.

"Обществеността почти не подозира за съществуването на тези технологии и преди те да станат приемливи за масите, трябва да се проведе сериозна дискусия".

Историята на изкуствените гамети реално започва през 2006-а, когато японски учен на име Шиня Яманака съобщава, че е постигнал преобразуване на клетки на възрастни мишки в плурипотентни стволови клетки.

Година по-късно той демонстрира, че същото може да се направи с човешки клетки. За разлика от повечето други клетки, които са програмирани да изпълняват специфични, специализирани задачи, плурипотентните стволови клетки могат да се развият в какъвто и да е тип клетка, което ги прави безценни за учените, изучаващи човешкото развитие и произхода на болестите.

Те също така са безценни и за хората: ембрионите са съставени от стволови клетки, а бебетата са продукт на достигането на зрялост на тези клетки.

Преди пробива на Яманака, учените, които са искали да работят със стволови клетки, е трябвало да ги извличат от ембриони, отпаднали в процеса на инвитро оплождане, или от яйцеклетки, добити от жени и впоследствие оплодени.

И в двата случая ембрионите са се унищожавали при процеса на изолиране на стволовите клетки. Процесът е бил скъп, спорен и подложен на специален контрол от властите в САЩ.

След откритието на Яманака, учените са разполагали с практически неизчерпаем запас от т.нар. индуцирани плурипотентни стволови клетки (iPSC), и по цял свят от този момент се правят опити да се възпроизведе всеки етап от клетъчното развитие като се изчистват рецептите, които могат да заставят стволовите клетки да се превърнат в един или друг тип клетка.

През 2014-а като последица от разработките на Яманака, учен от Станфордския университет на име Рене Рейхо Пера взема образец на кожа от ръката на безплоден мъж, препрограмира клетките на кожата, така че да се превърнат в iPSC, и ги трансплантира в тестисите на мишки, за да получи човешки зародишни клетки, примитивни прекурсори на яйцеклетките и сперматозоидите.

Две години по-късно в статия, публикувана в списание Nature, двама японски учени - Митинори Сайту и Кацухико Хаяши, описват как са превърнали клетки от опашката на мишки в iPSC и оттам - в яйцеклетки.

Това е първият път, в който изкуствени яйцеклетки са създадени извън организъм, и има дори още по-изключителни новини: от синтетичните яйцеклетки Сайту и Хаяши успяват да създадат осем здрави, фертилни мишлета.

Но малките мишки са все пак доста различни от хората и Сайту и друг учен - Азим Сурани, работят пряко с човешки клетки като се опитват да разберат различията между начина, по който iPSC на мишките и хората се превръщат в първични зародишни клетки.

През декември 2017-а, Сурани оповестява критичен етап, свързан с 8-седмичния цикъл, след който зародишните клетки започват процеса на трансформация в гамети. Неговата лаборатория успешно е стимулирала развитието на стволовите клетки към третата седмица от този цикъл, с което се доближава до развитието на човешка гамета.

След като клетки на възрастни хора могат да бъдат превърнати в гамети, промените в генома на стволовите клетки би трябвало да бъдат относително лесни.

Колко време остава, докато хората имат деца, заченати чрез IVG? Хаяши смята, че ще са нужни пет години за получаване на нещо подобно на яйцеклетки от други човешки клетки, плюс още 10-20 години на изследвания и експерименти, преди лекарите и регулаторните органи да са уверени, че процесът е достатъчно безопасен за употреба в клинични условия.

Илай Адаши не е толкова сигурен във времето, но практически е уверен в резултата. "Не мисля, че някой от нас може да каже колко време ще мине дотогава", заявява той. "Но напредъкът при гризачите беше забележителен: за шест години стигнахме от нищо до практически всичко. Да се твърди, че това няма да е възможно при хората, е наивно".

Все пак е уместна известна предпазливост по отношение на IVG и промените в генома. Повечето лекарства, които са успешни при т.нар. "миши модели", така и никога не влизат в клинична употреба. От друга страна, IVG и редактирането на генома са различни от примерно лекарствата за рак: IVG стимулира клетки да се развиват по определен начин, което природата прави през цялото време.

Що се отнася до редактирането на гени, вече започваме да използваме тази техника в не-зародишни клетки, където такива промени не се предават по наследствен път, за да лекуваме кръвни, неврологични и други типове заболявания.

След като учените и регулаторните органи са уверени, че са свели до минимум потенциалните рискове от IVG, с лекота можем да получим предаващи се по наследствен път промени в зародишни клетки като яйцеклетки, сперматозоиди или ембриони в ранна фаза, и с тези промени ще променяме цялата зародишна наследствена линия, общата човешка наследственост.

Използвани заедно, тези техники могат да помогнат на родители с генетични заболявания, или страдащи от безплодие, или желаещи да предадат различни генетични преимущества на децата си, като просто посетят клиника и се подложат на натривка или вземане на клетки от кожата. Около 40 седмици по-късно, те биха могли да имат здраво бебе.

Търсенето на IVG, съчетано с редактиране на гени, ще е сериозно.

Около 7% от мъжете и 11% от жените в репродуктивна възраст в САЩ съобщават за проблеми с фертилността, по сведения на Националните здравни институти на САЩ. Инвитро оплождането, което обикновено е последната надежда за тези, които не могат да заченат по естествен път, е инвазивна процедура, често не дава резултат, и не е приложимо за жени, които изобщо нямат яйцеклетки.

Отделен въпрос са генетичните заболявания. От повече от 130 млн. деца, които ще бъдат родени догодина, около 7 млн. ще имат сериозни генетични разстройства. Понастоящем родителите, които не искат да предават по наследствен път генетични увреждания (и които разполагат с хиляди долари, често необходими за целта), могат да прибегнат до инвитро оплождане с генетична диагноза преди имплантирането на зародиша, където ембрионите се подлагат на генетични тестове, преди да бъдат прехвърлени в матката.

Този процес обаче включва неизбежно същия инвазивен процес на инвитро оплождане и включва отхвърляне и често унищожаване на ембриони с нежелани гени, нещо, което някои родители приемат за морално недопустимо.

С IVG и редактиране на гените, потенциалните родители ще смятат за нещо не особено значимо да разрешат на лекарите да правят изследвания на стволови клетки или гамети, или да извършват генни манипулации върху тях. Лекарят може да каже: "Детето ви ще има по-голям шанс да развие увреждане X. Искате ли да решим този проблем?"

Естествено, ще е нужно да се докаже, че IVG и редактирането на генома са като цяло надеждни и безопасни, преди регулаторни агенции по цял свят да облекчат строгите закони, които в момента възпрепятстват създаването на човешко същество от синтетични гамети, или промени в човешката зародишна наследственост.

Въпреки че инвитро оплождането беше посрещнато с опасения от много медици и учени, то все пак беше подложено на слаби до никакви регулации. Изплъзна се от универсалните регулаторни механизми, отговарящи за одобрението на лекарства или медицински устройства, тъй като не беше нито едното, нито другото. Тъй като IVG и редактирането на гени изглеждат като нещо доста по-странно, може да има масово и експертно търсене за регулирането им.

Но под каква форма?

Ричард Хайнс, професор по ракови изследвания в Масачузетския технологичен институт, е участвал в подготовката на важен доклад през 2017-а за научните и етичните аспекти на редактирането на човешкия геном. "Определяме дълъг списък от критерии", казва Хайнс, "включително промяна само на дефект в ген, който е разпространен сред населението.

С други думи, без усъвършенствания, само връщане към нормалното състояние".

Критиците си представят и други етични дилеми.

Родители с нежелани черти може да бъдат заставени от закони или, по-вероятно, от преференциални застрахователни условия, да използват тези технологии. Или родители може да изберат черти в детето си, които други биха счели за увреждания. "Всички си мислят за елиминиране на заболявания или разширяване на възможностите, но светът е голям", казва Ханк Грийли, професор по право в Станфордския университет и автор на "Краят на секса и бъдещето на човешкото възпроизводство".

"Ами ако има родители, които искат специално да селектират за болестта на Тей-Сакс? Има много хора в Силициевата долина, които са някъде в аутистичния спектър, и някои от тях може да желаят деца, които са невро-атипични."

А какво да кажем за неизвестните рискове?

Дори и Сайту, Хаяши и техните колеги да докажат успешно, че техниките им не създават непосредствени генетични увреждания, как да знаем със сигурност, че децата, родени чрез IVG и редактиране на гени, няма да се разболеят по-късно през живота си, или че техните потомци няма да са лишени от важна адаптация?

Преносителите на гена за сърповидно-клетъчни нарушения например имат предимство и са изначално предпазени от малария. Как да знаем дали от недалновидност не елиминираме заболяване, чиито гени носят някаква форма на защита?

Джордж Дейли, декан на медицинския факултет на Харвард, има прост отговор на този въпрос: Не можем да знаем това. "Винаги има неизвестни. Никоя иновативна терапия, независимо дали е лекарство за заболяване, или нещо толкова смело и подривно като интервенция в зародишната наследственост, не може да премахне всички възможни рискове.

Страхът от неизвестното и неподлежащи на количествено измерване рискове не бива да ни спират напълно от това да извършваме интервенции, от които би могло да има голяма полза. Рисковете от генетични, наследствени заболявания подлежат на количествено измерване, известни са, и в много случаи са ужасни. Така че ще вървим напред, като приемаме рисковете."

Сред неизвестните понастоящем е името и полът на първото дете, което ще бъде родено чрез IVG.

И все пак някъде там вероятно има двама души, които ще станат негови родители. Те може и още да не се познават или да не са наясно с проблемите на плодовитостта или генетичните заболявания, които ще накарат лекаря им да предложи IVG и редактиране на гени.

Но някъде преди края на този век, тяхното дете ще се появи на снимка по повод рождения си ден във всички съществуващи тогава медии. И най-вероятно неговата усмивка, подобно на тази на Луиз Браун сега, ще прелива от радост, че се е появило на този свят.