«Ни у одного гениального родителя еще не родился гениальный ребенок». Разговор о том, можно ли унаследовать ум.

Вопрос о том, насколько ум и красота заданы генетически, предопределены, волнует человека не первый год. Что именно мы получаем в наследство от родителей, а что зависит от жизненного контекста? Прямо сейчас генетика дает обнадеживающий ответ: примерно с 50% своих качеств — от цвета глаз до реакции на кофе — ничего нельзя поделать, но в оставшейся половине случаев можно упорно грести лапками и менять судьбу. О том, насколько ДНК определяет характер человека, почему за технологию «молекулярных ножниц» ученые получили Нобелевскую премию, для чего нужны генетические тесты перед беременностью и можно ли обрести бессмертие в ближайшем будущем, журналист Onlíner Полина Лесовец поговорила с Павлом Морозиком (на фото), ученым-генетиком, заместителем директора по научной работе Института генетики и цитологии НАН Беларуси.

«Нет такой наследственности, которую нельзя было бы испортить»

— Насколько наш характер, интеллект и телесный образ — склонность к полноте, например — заданы генетически, предопределены?

— Все признаки человека в той или иной мере предопределены генетически. Какие-то — в большей степени, например цвет глаз или волос, моногенные болезни: гемофилия, дальтонизм… «Моногенные» — это когда всему виной мутация или поломка в одном-единственном гене. Но большинство признаков человека — полигенные. То есть на них оказывает влияние множество генов.

Считается, что характер предопределен генетически на 20-40%. Речь идет, например, о генах, вовлеченных в регуляцию дофамина, серотонина, норадреналина. Но все-таки характер — очень сложный признак, он зависит и от воспитания, и от персонального опыта.

— Людям хочется услышать простой ответ. Мол, господа ученые, назовите один-единственный ген, который отвечает за характер или внешность… Но ведь так не бывает!

— Да, в действительности все гораздо сложнее. В регуляции одного только веса, например, участвует от 500 до 1000 генов — число колеблется в зависимости от того, как глубоко анализировать генные сети. Есть гены, которые отвечают за аппетит, чувство насыщения, распределение жировой ткани в организме, метаболизм… Все это в комплексе и определяет наш вес.

Вот вы знали, что за метаболизм одного только кофеина — быстрый, медленный или средний — отвечают как минимум два гена? Достаточно сделать генетический тест — и узнаете, сколько чашек кофе безопасно выпивать в день именно вам. Например, у меня средний метаболизм кофеина. Это означает, что мне лучше не пить больше двух чашек кофе, иначе побочные эффекты дадут о себе знать.

Запись в ДНК — это просто последовательность нуклеотидов. Да, гены предопределяют какие-то наши качества. Но мы можем говорить лишь о предрасположенности. А реализуется она или нет, зависит от самого человека. Допустим, ваш дядя генетически предрасположен к инфаркту, но он так настроил питание, движение и нагрузки, что эта наследственность вовсе не реализуется и он проживет долгую и счастливую жизнь. И наоборот. Как говорится, нет такой наследственности, которую нельзя было бы испортить. Даже если у человека низкий риск заболеть диабетом, то можно «постараться» — и здравствуй, метформин!

— То есть генетическая наследственность — это не злой рок или фатум, нечто неизбежное, на 100% предопределяющее будущее, а лишь вероятность, и от человека зависит, как он ею распорядится?

— Да, если мы говорим о том, что ученые называют «полигенными факторами». Но если речь о моногенных заболеваниях, например фенилкетонурии… Это мутация в гене, которая в любом случае приведет к тому, что фермент начнет работать неправильно или вообще не будет синтезироваться. Заболевание все равно проявится, бегай ты по утрам и ешь зеленые ростки пшеницы или нет. Если только не ограничить в питании фенилаланин.

«Один прибор для расшифровки ДНК стоит больше миллиона долларов»

— Чем сегодня занимаются генетики? Вряд ли пересаживанием генов морозостойкого норвежского лосося топ-моделям, чтобы те могли ходить по подиуму с голыми ногами даже зимой.

— На самом деле направлений очень много: и генетика человека, и молекулярная генетика, и медицинская, и генная инженерия растений и животных… Сегодня мы можем не просто расшифровывать молекулу ДНК, но и корректировать ее. Например, наш институт проводит исследования по редактированию генома — конечно же, растений и картофеля, а не человека.

— Хорошо, что уточнили (улыбается. — Прим. Onlíner).

— Вообще, новая эра в генетике началась примерно в 2003 году, когда вплотную занялись секвенированием (определением последовательности молекулы ДНК. — Прим. Onlíner) и расшифровали первый геном человека — и то неполную версию. Окончательную версию опубликовали лишь в 2022 году. Конечно, с этим связывали очень много надежд. Думали, вот сейчас расшифруем и узнаем гены, ответственные за рак или инсульт, и будем легко и быстро лечить людей. Но до сих пор функции многих генов и даже их точное количество в организме неизвестны. Сам геном человека — это примерно три миллиарда нуклеотидов и более 20 000 генов. Очень сложная сеть.

Если склеить все молекулы ДНК человека, получится около двух метров и, соответственно, три миллиарда нуклеотидов. Одновременно прочитать такой объем информации не может ни один прибор. Поэтому геном человека разрезается на участки по 200—300 нуклеотидов. И затем они прочитываются. Биоинформатики — специально обученные люди, которые являются и программистами, и биологами, — потом все склеивают. Представьте то же самое с книгой. Три миллиарда нуклеотидов — это больше тысячи многотомников «Война и мир». Причем в каждой клетке двойной набор хромосом: три миллиарда букв от мамы и три миллиарда от папы. Эти книги пропускаем через шредер — так, чтобы получить обрезки примерно по 200 букв. После этого прибор расшифровывает последовательности. И затем биоинформатикам нужно собирать все обратно, чтобы получить полный геном.

— Правда, что один секвенатор стоит около миллиона долларов?

— Да. Есть классические приборы, которые расшифровывают до тысячи нуклеотидов, — так называемые «секвенаторы по Сэнгеру». Это «золотой стандарт»: очень высокая точность, нет никаких ошибок. Их используют и в криминалистике. А есть высокопроизводительные секвенаторы: за один запуск они могут целиком расшифровать десятки геномов человека. Конечно, такие приборы дороже. Их стоимость может превышать миллион долларов. Кроме того, сам запуск вместе с реагентами обходится недешево, от $100 000.

Но технологии не стоят на месте. Есть новое поколение секвенаторов, они стоят в районе $40 000. В Китае постоянно разрабатывают приборы с более доступными реагентами. Мы уже давно перешагнули (в меньшую сторону) цену за геном в $1000: сейчас и за $400—500 можно его расшифровать.

В Беларуси больше десяти высокопроизводительных секвенаторов, в том числе у нас в институте три таких.

— Впечатляющий путь: если в 2003 году расшифровка одного генома человека занимала больше 10 лет и стоила миллиард долларов, то теперь уже — несколько дней и меньше $1000?

— Все верно. Проект «Геном человека» выполняли больше десяти лет и, по разным данным, его стоимость — от одного до нескольких миллиардов долларов. Сегодня расшифровать геном можно за два дня (включая время на подготовку и выделение ДНК из слюны или крови). Технологии развиваются быстрее, чем можно было предположить. По закону Мура, производительность процессоров удваивается каждые два года. А стоимость расшифровки генома снижается гораздо быстрее.

«„Генетические ножницы“ — это метафора»

— Следующая эра в генетике — это технология редактирования генома CRISPR/Cas9? За нее француженке Эммануэль Шарпантье и американке Дженнифер Дудна присудили Нобелевскую премию в 2020 году.

— Да. Технология редактирования генома была открыта еще в начале 2000-х годов. Но тогда смутно представляли, для чего нужны последовательности CRISPR. Только со временем ученые поняли, что они могут указывать путь Cas9. Cas9 — это белок, который является «молекулярными ножницами». Суть в том, что можно «вырезать» из цепи ДНК ненужные фрагменты и заменить удаленную последовательность на какую-то другую. Встроить в организм ценный ген.

— В массовом сознании это выглядит как будто чуть ли не ножницами берут зиготу и что-то там «вырезают»…

— Нет, конечно, технологию CRISPR/Cas9 назвали «генетическими ножницами» исключительно метафорически. На самом деле никаких ножниц в деле не используют (улыбается. — Прим. Onlíner). В клетку вводится инъекция. Основная проблема здесь — адресная, точечная доставка молекул в нужный орган — например, к опухоли. Это главная сложность при таргетной терапии наследственных заболеваний, если мы хотим «вырезать» из ДНК условный рак или ВИЧ.

Есть такой подход у онкологов — CAR-T терапия. Берут кровь, выделяют лимфоциты, вносят в них изменения, чтобы они распознавали онкологические клетки, размножают и переносят обратно пациенту. Так собственные лимфоциты человека затачиваются на то, чтобы определять опухолевые клетки и бороться с ними. Эта технология используется все шире, в том числе в Беларуси.

«Чтобы человек заболел СМА, мутация должна быть и у матери, и у отца»

— Давайте посмотрим на генетику с максимально практичной точки зрения: планирование семьи. Нужно ли будущим родителям заранее делать недешевые генетические тесты, которые исключают мутации и тяжелые болезни, например СМА?

— СМА (спинальная мышечная атрофия — состояние, когда постепенно парализует мышцы всего тела. — Прим. Onlíner) — это аутосомно-рецессивное заболевание. То есть оно проявляется, только если мы получили и от папы, и от мамы неблагоприятный вариант гена. На мой взгляд, проводить скрининг важно. В пример приведу Израиль. В стране была очень высокая частота наследственной болезни Тея-Сакса (врожденное смертельное заболевание, поражающее центральную нервную систему. — Прим. Onlíner): 1 новорожденный на 3000. После того как ввели повсеместный генетический скрининг, частота снизилась до 1 на 100 000. Это большая разница.

Чтобы человек заболел СМА, как я уже сказал, мутация должна быть и у матери, и у отца. Даже если сами они будут здоровы, с вероятностью в 25% ребенок родится с патологией. Сегодня технологии позволяют либо заранее убедиться, что у вас нет мутации в гене SMN1, либо, например, еще на стадии ЭКО определить возможные дефекты ДНК и отобрать клетку.

— Должно ли генетическое тестирование стать рутинным перед каждой запланированной беременностью, — вот как сейчас мы проверяем у женщин антитела к краснухе и кори? Или это слишком дорого?

— По моему личному мнению, каждой паре перед планированием беременности желательно пройти генетические исследования. В первую очередь это важно, если в семье раньше встречались наследственные заболевания.

И во вторую очередь следует исключить генетический риск невынашивания беременности. Это одно из самых популярных направлений сегодня. Корень проблемы — наследственный тромбоз. В обычной ситуации он может и не «активироваться», но беременность становится триггером. У женщины возникают тромбы, нарушается кровоснабжение плода — и это может привести к выкидышу. Поэтому очень важно знать о проблеме заранее, до беременности. Врач назначит препараты для разжижения крови, и это позволит благополучно выносить ребенка и родить.

Да, подобные тесты стоят довольно дорого. Но они делаются один раз и на всю жизнь. И, что касается наследственных аутосомно-рецессивных заболеваний, сдавать такой тест нужно либо мужчине, либо женщине. Если хотя бы у одного из партнеров нет мутации, то за второго можно не переживать.

«Само понятие интеллекта — достаточно непростое»

— С точки зрения генетики, что именно передается от родителей к детям? Прямо все-все свойства, от роста до ума?

— Как я уже говорил, все признаки в той или иной степени предетерминированы генетически. И рост, и интеллект — все это мы получаем от наших родителей. Причем половину — от отца и половину — от матери. Это уникальная комбинация генов. Их более 20 000 в организме, и все они каким-то образом взаимодействуют. Одни оказывают сильное влияние на другие, улучшают их экспрессию или, наоборот, подавляют… Это довольно-таки сложные механизмы.

— Обязательно ли ребенок будет умным, если родители умные, и наоборот?

— Интеллект — очень сложный признак. Во-первых, он определяется большим количеством разных генов. Во-вторых, само понятие интеллекта — достаточно непростое. Что именно в него включить? Конечно же, память, скорость мышления, структуру мозга (чем толще мозолистое тело, тем быстрее мы мыслим), словарный запас, трудолюбие, чувство юмора… Но это далеко не все. И ведь обычные IQ-тесты не всегда показывают адекватный результат.

Считается, что за все время существования человечества было около 400 гениев. И ни у одного гениального родителя не родился гениальный ребенок. Потому что каждый передает детям лишь половину генома. Причем, эта половина может как содержать гены гениальности, так и нет. Плюс это разбавляется геномом второго родителя.

Ответ на вопрос «передается ли интеллект по наследству?» — и да и нет. Сам интеллект, то есть ум, накопленный родителями, невозможно передать последующим поколениям. Передается только предрасположенность, которая может быть реализована или нет. Считается, что 50—70% предетерминированы генетически, еще 10% зависят от воспитания, а все остальное — собственный жизненный опыт и вложенные усилия: как много человек занимался, читал книжек, насколько в целом был трудолюбив.

— Как говорится, гений не может стать гением, если не умеет читать и растет в нищете под Бруклинским мостом.

— Именно. Интеллект зависит не только от генетики, но и от условий среды. Если одаренный и менее одаренный ученики воспитываются в одинаковых условиях, то, конечно, первый достигнет больших успехов. Но если судьба повернется иначе…

Недостаточно просто получить генотип гениальности. Нужно еще и реализовать его: музыканту — сидеть за роялем часами, футболисту — тренироваться сутками… Считается, что нужно провести 10 000 часов, занимаясь определенным делом, чтобы стать в нем экспертом.

— Миннесотское исследование близнецов 1979 года показало, что 70% интеллекта — это наследственность, а 30% зависят от среды. Современные ученые приводят другие цифры: вклад генетики — всего 50%. А что вы скажете?

— Да, Миннесотское исследование показало, что 70% — это вклад наследственности в развитие интеллекта и лишь 30% — влияние внешней среды. На самом деле есть разные данные. В каких-то исследованиях вообще показывали лишь 20% — вклад наследственности в интеллект. Сейчас ученые в среднем придерживаются цифры в 50%. Я считаю, современным исследованиям стоит доверять больше. Они более достоверные. 50% наследственности — от этой цифры стоит отталкиваться.

«То, что сделал Хэ Цзянькуй, покрыто завесой тайны»

— «Дизайнерские дети», вмешательство в человеческий геном, конструирование идеальных людей — это, на ваш взгляд, страшилка или реалистичное будущее?

— «Дизайнерских детей» и редактирование генома человека я не могу назвать страшилкой. Ведь, во-первых, этот подход можно использовать для лечения наследственных болезней. А во-вторых, для улучшения самого себя. Первый вариант уже широко применяется. Есть генно-модифицированные люди, и это никакое не будущее, а настоящее. В 2018 году в Китае родились два ребенка, девочки-близнецы Лулу и Нана. Ученый Хэ Цзянькуй провел генетическую модификацию эмбрионов, отредактировал ген CCR5 так, чтобы ВИЧ не мог проникнуть в клетку. В результате, как предполагается, девочки родились здоровыми у ВИЧ-положительного отца.

— Но ведь доказательства того, что Лулу и Нана в порядке, отсутствуют.

— Да, скепсиса очень много. Как и этических ограничений. Сама технология еще плохо изучена.

— То, что сделал Хэ Цзянькуй в Китае, стоило ему трех лет свободы. Это была ошибка ученого или все же важный прорыв для науки?

— Сложно отвечать на такой вопрос. Да, Хэ Цзянькуй нарушил определенные этические принципы. Эксперименты с человеческим геномом, по сути, запрещены во всем мире. Но сама история с редактированием — это большой прорыв для науки. Ученый показал, что технология реально может работать. Хотя результаты до сих пор малоизвестны. Был ли эксперимент в итоге успешным и какие у девочек могут возникнуть сложности — это покрыто завесой тайны.

Что касается белорусского законодательства, насколько мне известно, до стадии восьми клеток можно проводить эксперименты, а после восьми клеток эмбрион считается личностью — и проводить эксперименты запрещено.

— Что вы думаете о технофобии? О страхе человека перед современной наукой и генетически модифицированными помидорами?

— Технофобия — сложное понятие. Многие страхи преувеличены, и все зависит от образованности человека. Я из года в год спрашиваю у своих студентов, как они относятся к генетически модифицированным организмам. И если десять лет назад 60—70% студентов боялись, хотя они сами генетики, то сегодня уже, по крайней мере, никто не поднимает руку.

ГМО не запрещены, они просто должны быть промаркированы. Я отношусь к ним исключительно позитивно — это может решить, например, проблему голода. Растения, которые не требуют удобрений, устойчивы к морозу, засухе, вредным насекомым и содержат больше витаминов, чем обычно, — это же отлично.

«И для чего тогда это тело, которое постоянно нас предает?..»

— Старение — это накопление генетических ошибок?

— Само по себе старение — очень сложный процесс. ДНК модифицируется, органы изнашиваются… Медленнее всего обычно приходит в негодность мозг. Поэтому — гипотетически — если клонировать органы и заменить их, то можно продлить жизнь. Самым слабым звеном в таком случае станет мозг. Как перенести сознание в новый мозг? Это задачка для научной фантастики (улыбается. — Прим. Onlíner). В целом старение — генетически запрограммированный процесс. Если «взломать» генетическую программу, то можно, по крайней мере, обеспечить себе дополнительные 20—30—50 лет.

— А ведь кто-то верит, что через генетику можно обрести бессмертие…

— Полное бессмертие? Маловероятно. Даже если клонировать органы или человека, то как перенести сознание? В перспективе проще создать робота. А сознание перенести на флешку. И будет бессмертный человек (улыбается. — Прим. Onlíner). И для чего тогда это тело, которое постоянно нас предает?..

— Многие представляют генетическое редактирование так: через пару лет приходишь в поликлинику, там что-то правят, и ты живешь дольше, не боишься ни рака, ни инсульта… Это фантасмагорическая идея?

— В ближайшем будущем — да, фантасмагорическая. Хотя для терапии наследственных опухолевых заболеваний геномное редактирование применяют уже сейчас. Именно в направлении редких орфанных заболеваний, где всего один ген определяет проявление болезни, — самые большие надежды. Но в любом случае это займет время.

Если пофантазировать, то когда-нибудь, возможно, человечество придумает технологию CRISPR-Cas9, которая будет расщеплять жировые клетки. Вот такой биохакинг: сделал инъекцию — и человек худеет. Или вколол препарат — и мышцы сами тренируются, растут (улыбается. — Прим. Onlíner). Красота.

Источник