Walter Isaacson: Jennifer Doudna, edycja genów i przyszłość ludzkości

Jennifer Doudna przyczyniła się do odkrycia, które sam James Watson określił mianem najważniejszego biologicznego osiągnięcia od czasu poznania struktury DNA. Doudna i jej współpracownicy przekuli ciekawość i pasję badaczy w innowację, która z pewnością zmieni losy ludzkości: w łatwe w użyciu i skuteczne narzędzie, dzięki którego można precyzyjnie edytować kod życia, DNA. Owo narzędzie – znane pod akronimem CRISPR – otwiera na oścież bramy wiodące do nowego, odważnego świata medycznych cudów i… sprawia, iż mnożą się pytania z pogranicza filozofii, etyki i moralności (z mat. wydawcy).

Wydawnictwu Insignis dziękujemy za udostępnienie fragmentu do publikacji. Zachęcamy do lektury całej książki.

Rozdział 36

Doudna wkracza do akcji

Koszmarny sen o Hitlerze

Wiosną 2014 roku, gdy rozgorzała walka o prawa patentowe do CRISPR i zaczęły powstawać firmy zajmujące się edycją genów, Doudna miała pewien sen. Mówiąc dokładniej: koszmar. Śniło jej się, iż pewien wybitny naukowiec zwrócił się do niej z prośbą: miała spotkać się z kimś, kto chciał dowiedzieć się czegoś na temat edycji genów. Gdy weszła do pokoju, cofnęła się odruchowo. W pokoju siedział Adolf Hitler z ryjem świni zamiast twarzy. Miał przyszykowany długopis i zapas papieru – najwyraźniej zamierzał robić notatki. „Chciałbym lepiej zrozumieć zastosowanie i konsekwencje tej niezwykłej technologii, którą pani opracowała”, oświadczył. Doudna nagle się przebudziła. „Leżałam w ciemności, serce waliło mi jak młotem i nie mogłam pozbyć się okropnego przeczucia, jakie wzbudził we mnie ten sen”. Od tamtej pory zaczęła gorzej sypiać.

Technologia edycji genów ma ogromną moc czynienia dobra, ale myśl o wykorzystaniu jej do wprowadzania w ludziach zmian, które byłyby dziedziczone przez wszystkie przyszłe pokolenia, nie dawała Doudnie spokoju.

„Czy stworzyliśmy molekularną skrzynkę z narzędziami dla przyszłych Frankensteinów?”, zastanawiała się. A przecież mogło być choćby gorzej – być może stworzyli narzędzie dla przyszłych Hitlerów? „Emmanuelle i ja, a także nasi współpracownicy – wszyscy wyobrażaliśmy sobie, iż technologia CRISPR będzie ratować życie, pomagając w leczeniu chorób genetycznych”, napisała później Doudna. „Ale gdy teraz o tym myślałam, trudno mi było ogarnąć wyobraźnią wszelkie możliwe sposoby, w jakie można było wypaczyć owoce naszej pracy”.

Happy Healthy Baby

Mniej więcej wtedy Doudna zetknęła się z przykładem tego, jak osoby działające w dobrej wierze mogą torować drogę potencjalnie niebezpiecznym zastosowaniom technologii edycji genów. Sam Sternberg, członek jej zgranego zespołu zajmującego się badaniami nad CRISPR, otrzymał w marcu 2014 roku e-mail od Lauren Buchman, młodej i ambitnej bizneswoman z San Francisco, która usłyszała o nim od jednego ze swoich znajomych. „Cześć, Sam”, napisała. „Miło mi Cię poznać, na razie za pośrednictwem e-maila. Słyszałam, iż rezydujesz po drugiej stronie zatoki. Co powiesz na to, żebyśmy się umówili na kawę i porozmawiali trochę o twoich planach zawodowych?”.

„Mam dość napięty grafik, ale chętnie się z tobą spotkam”, odpisał Sternberg. „Zanim to nastąpi, może opowiedziałabyś mi co nieco o tym, czym się zajmujesz”.

„Założyłam firmę Happy Healthy Baby”, wyjaśniła w kolejnym e-mailu Buchman. Zwróciliśmy uwagę na potencjał Cas9 w zapobieganiu chorobom genetycznym u dzieci poczętych in vitro. Kluczową sprawą jest dla nas dbałość o to, by wszystko odbywało się z zachowaniem najwyższych standardów naukowych i etycznych”.

Sternberg był nieco zaskoczony, ale nie można powiedzieć, by wiadomość od Buchman go zdumiała. System CRISPR-Cas9 był już wówczas wykorzystywany do edycji genomu zarodków wszczepianych małpom. Sternberg chciał dowiedzieć się czegoś więcej na temat motywacji Buchman oraz jej zapatrywań na rozwój technologii edycji genów zarodków, dlatego zgodził się z nią spotkać w meksykańskiej restauracji w Berkeley. Podczas kolacji Buchman przedstawiła mu pomysł zaoferowania rodzicom możliwości wykorzystania CRISPR do profilaktycznego modyfikowania genów ich przyszłych dzieci.

Poinformowała Sternberga, iż zarejestrowała już nazwę domeny HealthyBabies.com i zapytała, czy chciałby zostać współzałożycielem jej firmy. Propozycja zdziwiła Sternberga, i to nie tylko dlatego, iż – podobnie jak Blake Wiedenheft, jego kolega z pracowni Doudny – miał w sobie sporą dozę pokory. Zdawał sobie sprawę, iż brakuje mu doświadczenia w edycji genów ludzkich komórek, a tym bardziej w implantacji zarodków.

Kiedy po raz pierwszy usłyszałem o pomyśle Lauren Buchman, wydał mi się on niepokojący. Ale jakiś czas później miałem okazję z nią porozmawiać i ze zdziwieniem stwierdziłem, iż w gruncie rzeczy ma ona adekwatne podejście do kwestii moralnych. Jej siostra chorowała w przeszłości na białaczkę, a jednym ze skutków ubocznych leczenia była niemożność zajścia w ciążę. Lauren z kolei starała się rozwijać swoją zawodową karierę i martwiła się, iż jej zegar biologiczny nieubłaganie tyka. „Byłam kobietą po trzydziestce”, wspomina. „Stałam przed tym samym problemem co wiele innych kobiet w moim wieku. Pragniemy rozwijać się zawodowo, nie chcemy rezygnować z kariery dla macierzyństwa i ostatecznie musimy korzystać z pomocy klinik leczenia niepłodności”.

Buchman wiedziała, iż kliniki leczenia niepłodności metodą in vitro mogą przeprowadzać badania przesiewowe w celu wykrycia szkodliwych genów przed wyborem zarodka do implantacji; jednocześnie miała świadomość, iż w przypadku trzydziestokilkuletniej pacjentki wytworzenie wielu zapłodnionych komórek jajowych wcale nie jest takie proste. „Może się zdarzyć, iż powstanie tylko jeden lub dwa zarodki, dlatego nie zawsze łatwo jest przeprowadzić diagnostyczne badania preimplantacyjne”.

Kiedy więc usłyszała o CRISPR, była bardzo podekscytowana. „Perspektywa, iż coś da się naprawić na poziomie komórkowym, wydawała mi się wspaniała i niezwykle obiecująca”.

Buchman jest wyczulona na kwestie społeczne. „Każdy wynalazek może być stosowany w dobry lub w zły sposób, ale ci, którzy jako pierwsi wprowadzają nową technologię, mają możliwość promowania pozytywnych i etycznych metod jej wykorzystania”, stwierdziła. „Chciałam, żeby edytowanie genów odbywało się we adekwatny i transparentny sposób, tak aby pacjenci, którzy chcieliby skorzystać z takiej terapii, mogli to zrobić na bazie jasnych wzorców etycznych”.

Niektórzy z inwestorów venture capital i przedsiębiorców z branży biotechnologicznej, z którymi się konsultowała, podsuwali jej dziwaczne i niepokojące pomysły, na przykład zaangażowanie biohakerów do edycji genów pacjentów na zasadzie crowdsourcingu.

„Im więcej odbywałam takich rozmów – wspominała później – tym częściej myślałam sobie: muszę to zrobić, bo w przeciwnym razie nieodpowiedzialni ludzie, którzy nie myślą o etyce ani o reperkusjach swoich działań, przejmą kontrolę nad tą dziedziną”.

Sternberg pożegnał się z Buchman i opuścił restaurację, nie czekając na deser. Nie zamierzał podejmować pracy w Happy Healthy Baby, ale to, co usłyszał podczas kolacji, zaintrygowało go na tyle, iż zgodził się złożyć wizytę w siedzibie firmy. „Nie było choćby cienia szansy, iż zaangażuję się w ten projekt, ale byłem ciekaw, jak to wygląda od środka”, przyznaje. Wiedział, iż Doudnę zaczęła niepokoić możliwość wykorzystania technologii edycji genów do wprowadzania trwałych dziedzicznych zmian w ludzkim genomie, dlatego postanowił odwiedzić laboratorium Happy Healthy Baby, żeby porozmawiać z osobami, które gotowe były wdrażać tak kontrowersyjne zastosowanie technologii CRISPR.

Podczas tej wizyty miał okazję obejrzeć film promocyjny Happy Healthy Baby. Oprócz wielu różnych animacji i stockowych klipów wideo przedstawiających naukowców przy pracy w laboratorium, na ekranie pojawiła się także sama Lauren Buchman – siedząc w słonecznym pokoju z dużymi oknami, wyjaśniała widzom ideę tworzenia dzieci, których genom zostanie napisany metodą edycji genów. Sternberg przestrzegł Buchman, iż nie widzi żadnych szans na to, by w ciągu najbliższych dziesięciu lat w Stanach Zjednoczonych technologia CRISPR została dopuszczona do użytku w celu modyfikacji genomu ludzkich zarodków. Buchman odparła, iż kliniki przeprowadzające takie zabiegi wcale nie musiałyby znajdować się na terenie Stanów Zjednoczonych. Równie dobrze mogłyby działać w innych krajach dopuszczających użycie CRISPR w ludzkim zarodku – osoby mogące pozwolić sobie na sfinansowanie procedury genetycznej modyfikacji swojego przyszłego dziecka z pewnością byłoby stać także na to, by udać się w tym celu za granicę.

Buchman nie udało się zwerbować Sternberga, za to zdołała namówić do współpracy George’a Churcha, który zgodził się pełnić nieodpłatnie funkcję doradcy naukowego w firmie Happy Healthy Baby. „George zasugerował, iż powinniśmy ograniczyć się do edycji plemników, zamiast poddawać edycji zarodki”, wspominała Buchman. „Uważał to za mniej kontrowersyjne i kłopotliwe”.

Buchman ostatecznie zrezygnowała ze swojego przedsięwzięcia. „Gdy zapoznałam się z praktycznymi przypadkami wykorzystania inżynierii genetycznej do manipulacji kodem genetycznym, przestudiowałam regulacje prawne dotyczące działalności placówek wykonujących zabiegi zapłodnienia pozaustrojowego oraz zagłębiłam się w kwestie etyczne, stało się dla mnie jasne, iż na taki krok było za wcześnie”, przyznała. „Świat naukowy nie był jeszcze na to gotowy, podobnie jak nasze społeczeństwo”.

Kiedy Sternberg zdawał Doudnie relację ze swoich spotkań z założycielką Happy Healthy Baby, powiedział, iż zauważył w oczach Buchman „prometejski błysk”. Później, ku irytacji Buchman, użył tego sformułowania w napisanej wspólnie z Doudną książce. Jej autorzy przyznali, iż gdyby Buchman opowiedziała Sternbergowi o swoich zamierzeniach kilka lat wcześniej, uznaliby je „za czystą fantazję”, ponieważ „istniało wówczas niewielkie prawdopodobieństwo, iż ktokolwiek mógłby spróbować wcielić w życie takie plany godne samego Frankensteina”. Ale wynalezienie technologii CRISPR-Cas9 wszystko zmieniło. „Nie mogliśmy już dłużej zbywać śmiechem tego typu spekulacji.

CRISPR sprawił, iż manipulowanie ludzkim genomem stało się zadaniem równie łatwym, co manipulowanie genomem bakterii”.

[…]

Rozdział 37

He Jiankui

Zapalony przedsiębiorca

He Jiankui*, syn zajmujących się uprawą ryżu i z trudem wiążących koniec z końcem rolników, przyszedł na świat w orwellowskim oku 1984. Dorastał w Xinhua, jednej z najbiedniejszych wiosek w rolniczej części prowincji Hunan w środkowo-wschodnich Chinach. Gdy był dzieckiem, dochód przeciętnej rodziny wynosił tam sto dolarów rocznie. Jego rodzice byli tak biedni, iż nie stać ich było na kupno podręczników, dlatego Jiankui musiał przygotowywać się do lekcji w wiejskiej księgarni. „Wychowałem się w rodzinie małorolnych chłopów”, wspomina. „Latem codziennie odrywałem sobie od nóg pijawki. Nigdy nie zapomnę o moim pochodzeniu”.

Dzieciństwo zaszczepiło w Jiankuim głód sukcesu i sławy, dlatego posłuchał sloganów z rozwieszonych w szkole plakatów i transparentów, które zachęcały uczniów do poświęcenia się przesuwaniu granic nauki. W końcu rzeczywiście zdołał przesunąć tę granicę, choć dokonał tego nie tyle dzięki wielkim naukowym osiągnięciom, co raczej w wyniku swojego wielkiego zapału.

Przekonany, iż uprawianie nauki to jego patriotyczny obowiązek, Jiankui zbudował w domu proste laboratorium fizyczne i niestrudzenie przeprowadzał w nim eksperymenty. Dzięki dobrym wynikom w szkole dostał się na studia fizyki na Uniwersytecie Nauki i Technologii w Hefei, mieście oddalonym o ponad dziewięćset kilometrów na wschód od jego rodzinnej wioski.

Po uzyskaniu dyplomu Jiankui ubiegał się o przyjęcie na studia doktoranckie w czterech szkołach wyższych w Stanach Zjednoczonych. Jego podanie zostało rozpatrzone pozytywnie tylko przez jedną z nich: Uniwersytet Rice’a w Houston. Studiując w Houston pod kierunkiem profesora Michaela Deema – inżyniera genetyka, którego objęto później dochodzeniem w sprawie możliwego naruszenia akademickich standardów etycznych – Jiankui stał się wybitnym specjalistą w tworzeniu komputerowych symulacji systemów biologicznych. „Jiankui to student o bardzo dużym potencjale”, stwierdził Deem. „Wykonał fantastyczną pracę w Rice i jestem pewien, iż jego przyszła kariera będzie pasmem sukcesów”.

Jiankui i Deem opracowali model matematyczny pozwalający przewidzieć, jakie szczepy grypy pojawią się każdego roku. We wrześniu 2010 roku opublikowali wspólnie niezbyt oryginalny artykuł na temat CRISPR, w którym opisali, jak w bakteryjnym DNA powstają sekwencje rozdzielające, komplementarne do sekwencji występujących w DNA wirusów. Popularny, towarzyski i zawsze chętny do współpracy Jiankui został prezesem Stowarzyszenia Chińskich Studentów i Uczonych na Uniwersytecie Rice’a. Był też zapalonym piłkarzem. „Rice to miejsce, gdzie studia doktoranckie stają się czystą przyjemnością”, powiedział w wywiadzie dla uczelnianego czasopisma. „Oprócz pracy w laboratorium jest tu tyle innych ciekawych zajęć. Mój Boże, Rice ma aż sześć boisk do piłki nożnej! Coś wspaniałego!”.

Zrobił doktorat z fizyki, ale swoją przyszłość postanowił ostatecznie związać z biologią. Deem umożliwiał mu wyjazdy na liczne konferencje naukowe w całym kraju i poznał go ze Stephenem Quakiem, bioinżynierem z Uniwersytetu Stanforda, który zaproponował Jiankuiemu odbycie stażu podoktorskiego w swojej pracowni. Współpracownicy ze stanfordzkiegolaboratorium zapamiętali Jiankuiego jako dowcipnego, energicznego i bardzo przedsiębiorczego kolegę.

Quake założył firmę, która miała zajmować się komercjalizacją opracowanej przez niego technologii sekwencjonowania genów, ale po pewnym czasie stanęła na krawędzi bankructwa. Jiankui był przekonany, iż opracowana przez jego opiekuna naukowego technologia może odnieść komercyjny sukces w Chinach, i postanowił założyć tam firmę. Quake był entuzjastycznie nastawiony do tego pomysłu. „Mamy szansę wskrzesić feniksa z popiołów”, oświadczył jednemu ze swoich biznesowych partnerów”.

Chiny chętnie udzielały wsparcia przedsiębiorcom biotechnologicznym.

W 2011 roku w Shenzhen, dwudziestomilionowym dynamicznie rozwijającym się mieście sąsiadującym z Hongkongiem, otwarto nową uczelnię: Południowy Uniwersytet Nauki i Technologii. Jiankui odpowiedział na ogłoszenie o pracy zamieszczone na stronie internetowej uczelni i został zatrudniony na stanowisku profesora biologii. niedługo potem ogłosił na swoim blogu, iż zamierza utworzyć „Laboratorium pod wspólnym kierownictwem Michaela Deema i He Jiankuiego”.

Chińscy urzędnicy uznali inżynierię genetyczną za kluczową dla przyszłości gospodarczej kraju oraz chińskiego współzawodnictwa ze Stanami Zjednoczonymi, w związku z czym wdrożył szereg inicjatyw mających na celu zachęcanie przedsiębiorców do inwestowania w branżę biotechnologiczną, a także nakłonienie do powrotu do ojczyzny chińskich naukowców prowadzących badania za granicą. Jiankui stał się beneficjentem dwóch takich inicjatyw: Programu Tysiąca Talentów oraz programu pod nazwą Inicjatywa Pawia, uruchomionego przez władze Shenzen.

Kiedy w lipcu 2012 roku Jiankui założył firmę, która miała produkować urządzenia do sekwencjonowania genów na bazie technologii Quake’a, Inicjatywa Pawia zapewniła mu pierwszą transzę dofinansowania w wysokości 156 tysięcy dolarów. „Przyciągnęła mnie hojność, z jaką Shenzhen wspomaga twórców start-upów, a zwłaszcza inwestorów venture capital. Warunki, na jakie mogą tutaj liczyć, są porównywalne z Doliną Krzemową”, powiedział później w wywiadzie udzielonym pismu „Beijing Review”. „Nie jestem profesorem w tradycyjnym sensie. Wolę być przedsiębiorcą nastawionym na badania naukowe”.

W ciągu kolejnych sześciu lat firma założona przez Jiankuiego otrzymała z chińskich źródeł rządowych finansowe wsparcie wynoszące w sumie około 5,7 miliona dolarów.

W 2017 roku zbudowany przez nią sekwenator DNA był już dostępny na rynku, a wartość firmy, w której Jiankui miał jedną trzecią udziałów, szacowano na 313 milionów dolarów. „Opracowanie tego urządzenia stanowi istotny przełom technologiczny i znacząco poprawi opłacalność, szybkość i jakość sekwencjonowania DNA”, oświadczył Jiankui. W artykule opisującym zastosowanie urządzenia do sekwencjonowania genomu Jiankui stwierdził, iż wyniki uzyskiwane przy użyciu jego sekwenatorów „wskazują na skuteczność podobną do urządzeń firmy Illumina”, czyli amerykańskiego przedsiębiorstwa, które zdominowało globalny rynek sekwencerów DNA.

Budzący sympatię swoim ujmującym sposobem bycia i nieustannie głodny sławy Jiankui zyskał niedługo w Chinach status pomniejszego naukowego celebryty; pomogło mu w tym zainteresowanie ze strony państwowych mediów, gorliwie wyszukujących innowatorów, których można by przedstawić jako wzór do naśladowania. Pod koniec 2017 roku telewizja CTV wyemitowała serial dokumentalny o młodych przedsiębiorcach branży nowoczesnych technologii. W jednym z odcinków Jiankui przy akompaniamencie rozbrzmiewającej w tle patriotycznej muzyki opowiadał o swoim sekwenatorze DNA, który – według narratora – działał lepiej i szybciej od amerykańskich odpowiedników. „Niektórzy twierdzą, iż zaszokowaliśmy świat naszym urządzeniem”, powiedział do kamery uśmiechnięty Jiankui. „I mają rację! Dokonałem tego ja-He Jiankui! To moje dzieło!”.

Jiankui początkowo wykorzystywał technologię sekwencjonowania DNA do diagnozowania chorób genetycznych we wczesnych fazach rozwoju ludzkich zarodków. Ale już na początku 2018 roku zaczął rozważać możliwość nie tylko odczytywania genomu człowieka, ale także jego edytowania.

„Przez miliardy lat życie rozwijało się zgodnie z teorią ewolucji Darwina: przypadkowe mutacje w DNA, selekcja i reprodukcja”, napisał na swojej stronie internetowej. „Dziś techniki sekwencjonowania i edycji genów dają nam nowe, potężne narzędzia do kontrolowania ewolucji”. Jego celem, jak sam powiedział, było zsekwencjonowanie genomu dzięki testu kosztującego sto dolarów, a następnie zabranie się do naprawy ewentualnych problemów. „Kiedy sekwencja genetyczna jest już znana, możemy użyć CRISPR-Cas9 do wstawienia, edycji lub usunięcia genu odpowiadającego za daną cechę. Dzięki możliwości korygowania zmienionych chorobowo genów jesteśmy w stanie poprawiać jakość naszego życia w gwałtownie zmieniającym się środowisku”.

Stwierdził jednak, iż jest przeciwny stosowaniu edycji genów do wprowadzania pewnych genetycznych usprawnień. W poście zamieszczonym na portalu społecznościowym WeChat napisał: „Popieram edytowanie genów w celu leczenia i zapobiegania chorobom, ale nie w celu poprawy IQ, bo takie działanie nie jest korzystne dla społeczeństwa”.

*He to nazwisko, Jiankui – imię. Ze względu na zbieżność nazwiska He z zaimkiem he, w teście oryginalnym autor używa imienia naukowca. Podobnie czynimy w polskim wydaniu.

Walter Isaacson: Jennifer Doudna, edycja genów i przyszłość ludzkości, Wydawnictwo Insignis, 2023