Текст: Вячеслав Дубынин, нейрофизиолог, доктор биологических наук, профессор биологического факультета МГУ имени М.В. Ломоносова

Фото: National Cancer Institute, Unsplash

Ученые много лет занимаются расшифровкой генома человека. Одна из амбициозных целей — улучшить наши когнитивные способности. Cможет ли наука сделать людей умнее, разобрался для Inc. нейрофизиолог, профессор кафедры физиологии человека и животных биологического факультета МГУ Вячеслав Дубынин.

В XX веке ученые исследовали монозиготных, то есть генетически идентичных, и гетерозиготных (обычных сиблингов) близнецов и выяснили, что интеллектуальные способности человека на 60% зависят от наследственности. Однако найти один-единственный ген, отвечающий за интеллект, не удалось. Их оказалось намного больше.

Генетический потенциал

В конце прошлого века появились методы, которые позволяют проводить тотальный генетический анализ. Ученые проанализировали геном людей с высоким и со средним IQ, сравнили их, и оказалось, что за уровень интеллекта отвечают примерно 800 генов. Выходит, «подкрутить» один ген и стать более творческим или интеллектуально развитым не получится. Когда речь идет о мышлении, памяти, креативе, нам пока приходится довольствоваться теми молекулами ДНК, которые достались от родителей. Генетические манипуляции, направленные на улучшения когнитивных способностей людей, пока остаются чем-то из области фантастики.

За определенными характеристиками интеллекта стоят конкретные гены. Их значимость очень велика. Вместе с тем уровень IQ на 40% определяется тем, что происходит с ребенком.

IQ старших школьников в среднем составляет 100–110 единиц. Высшее образование добавляет еще 10–15 единиц в зависимости от того, насколько активно человек напрягает свой мозг: впитывает информацию, узнает новое, осваивает навыки логического мышления. IQ может расти или падать: коэффициент сдвигается вверх или вниз примерно на 15–20 баллов. Например, если у человека от рождения уровень IQ 120 единиц, он может напрячься и увеличить его до 140, — а это уже граница между одаренностью и гениальностью. Если с теми же 120 пунктами не напрягаться, можно «опуститься» до сотни. Эти цифры ученые получили еще в XX веке, работая с разлученными монозиготными близнецами.

Стать умнее

При этом в некоторых случаях редактировать гены вовсе не обязательно: можно повысить свою эффективность с помощью питания, витаминов и фармацевтических препаратов. В человеческом организме есть мочевая кислота, которая образуется при распаде белков и выводится через почки. Если ее производится больше, чем нужно, она может откладываться в суставах и вызывать подагру.

Генная терапия пока не может сделать нас умнее или креативнее, однако генетическая модификация клеток способна избавить человечество от неизлечимых болезней — она позволяет удалять плохие участки ДНК и заменять их на хорошие. Большая часть генетических технологий, которые разрабатывают ученые, направлена на борьбу с заболеваниями. Есть несколько видов генной терапии — непрямая (ex vivo) и прямая (in vivo).

Внутри и снаружи

Ученые умеют извлекать из тела отдельные клетки, лечить их и возвращать обратно — это ex vivo генная терапия. Она работает, например, с красным костным мозгом, помогает справляться с врожденными сбоями в иммунной системе.

Можно редактировать что-то внутри организма, вводя в него генетическую конструкцию, которая системно улучшает гены. Это in vivo терапия. Такой подход работает, например, с фенилкетонурией и спинальной мышечной атрофией. Генетические конструкции также вводят в организм, чтобы производить локальные улучшения, например, внутрь ушной улитки или сетчатки глаза для коррекции врожденной слепоты и глухоты. Это сложно, дорого, но это путь, по которому будут идти человечество и медицина.

Передовые технологии

Фенилкетонурия — это нарушение обмена одной из наших аминокислот, фенилаланина. При метаболизме фенилаланина образуются токсические продукты, которые отравляют мозг и организм младенца. За это отвечает конкретный ген. Лекарства пока нет, но научные статьи говорят, что эту проблему можно решить, если ввести в организм правильную копию гена с помощью вирусного вектора.

Как это происходит? Ученые берут безопасный вирус, вводят в него генетический материал, как в вакцине «Спутник V». Только в ней был генетический материал коронавируса, который позволял создать антитела, а здесь — генетический материал, который вылечит фенилкетонурию. Такие эксперименты уже проводят на белых мышах. А значит, через 5–10 лет эти препараты станут доступны людям.

Еще один способ генной терапии — редактирование генома CRISPR/Cas. За разработку этого метода американка Дженнифер Даудна и француженка Эммануэль Шарпантье получили в 2020 году Нобелевскую премию по химии. Технология дает возможность разрезать ДНК в определенных местах и точно удалять его мутантные участки.

Технология CRISPR/Cas — специальная ферментная система бактерий: если поместить в нее кусочек ДНК или РНК, она находит нужное место в ДНК клетки и вырезает его. С помощью CRISPR/Cas можно удалить плохой ген или по крайней мере так его нарушить, чтобы он не проявлял свои плохие качества. А если к CRISPR/Cas добавить систему, несущую плазмиды, то можно вместо разрыва поставить хороший ген. В России десятки лабораторий занимаются такими исследованиями.