Scientists have, for the first time, successfully freed embryos of a piece of faulty DNA that causes deadly heart disease to run in families.

By James Gallagher / BBC News

It potentially opens the door to preventing 10,000 disorders that are passed down the generations. The US and South Korean team allowed the embryos to develop for five days before stopping the experiment. The study hints at the future of medicine, but also provokes deep questions about what is morally right.

Science is going through a golden age in editing DNA thanks to a new technology called Crispr, named breakthrough of the year in just 2015.

Its applications in medicine are vast and include the idea of wiping out genetic faults that cause diseases from cystic fibrosis to breast cancer.

Heart stopper

US teams at Oregon Health and Science University and the Salk Institute along with the Institute for Basic Science in South Korea focused on hypertrophic cardiomyopathy.

The disorder is common, affecting one in every 500 people, and can lead to the heart suddenly stopping beating.
It is caused by an error in a single gene (an instruction in the DNA), and anyone carrying it has a 50-50 chance of passing it on to their children.

In the study, described in the journal Nature, the genetic repair happened during conception.

Sperm from a man with hypertrophic cardiomyopathy was injected into healthy donated eggs alongside Crispr technology to correct the defect.

It did not work all the time, but 72% of embryos were free from disease-causing mutations.

Eternal benefit

Dr Shoukhrat Mitalipov, a key figure in the research team, said: "Every generation on would carry this repair because we've removed the disease-causing gene variant from that family's lineage.

«By using this technique, it's possible to reduce the burden of this heritable disease on the family and eventually the human population.»

There have been multiple attempts before, including, in 2015, teams in China using Crispr-technology to correct defects that lead to blood disorders.

But they could not correct every cell, so the embryo was a «mosaic» of healthy and diseased cells.

Their approach also led to other parts of the genetic code becoming mutated.

Those technical obstacles have been overcome in the latest research.

However, this is not about to become routine practice.

The biggest question is one of safety, and that can be answered only by far more extensive research.
There are also questions about when it would be worth doing — embryos can already be screened for disease through pre-implantation genetic diagnosis.

However, there are about 10,000 genetic disorders that are caused by a single mutation and could, in theory, be repaired with the same technology.

Prof Robin Lovell-Badge, from the Francis Crick Institute, told the BBC: "A method of being able to avoid having affected children passing on the affected gene could be really very important for those families.

«In terms of when, definitely not yet. It's going to be quite a while before we know that it's going to be safe.»

Nicole Mowbray lives with hypertrophic cardiomyopathy and has a defibrillator implanted in her chest in case her heart stops.

But she is unsure whether she would ever consider gene editing: "I wouldn't want to pass on something that caused my child to have a limited or painful life.

"That does come to the front of my mind when I think about having children.

«But I wouldn't want to create the 'perfect' child, I feel like my condition makes me, me.»

Ethical?

Darren Griffin, a professor of genetics at the University of Kent, said: "Perhaps the biggest question, and probably the one that will be debated the most, is whether we should be physically altering the genes of an IVF embryo at all.

«This is not a straightforward question... equally, the debate on how morally acceptable it is not to act when we have the technology to prevent these life-threatening diseases must also come into play.»

The study has already been condemned by Dr David King, from the campaign group Human Genetics Alert, which described the research as «irresponsible» and a «race for first genetically modified baby».

Dr Yalda Jamshidi, a reader in genomic medicine at St George's University of London, said: "The study is the first to show successful and efficient correction of a disease-causing mutation in early stage human embryos with gene editing.

«Whilst we are just beginning to understand the complexity of genetic disease, gene-editing will likely become acceptable when its potential benefits, both to individuals and to the broader society, exceeds its risks.»
The method does not currently fuel concerns about the extreme end of «designer babies» engineered to have new advantageous traits.

The way Crispr is designed should lead to a new piece of engineered DNA being inserted into the genetic code.
However, in a complete surprise to the researchers, this did not happen.

Instead, Crispr damaged the mutated gene in the father's sperm, leading to a healthy version being copied over from the mother's egg.

This means the technology, for now, works only when there is a healthy version from one of the parents.

Prof Lovell-Badge added: «The possibility of producing designer babies, which is unjustified in any case, is now even further away.»

***************************************

ПЕРЕВОД  

***************************************

Уважаемые пользователи: ниже, по тексту — не перевод, а изложение события, на русском языке!

Ученые впервые успешно отредактировали геном человеческого эмбриона

Команде ученых из США и Южной Кореи впервые удалось успешно отредактировать геном человеческого эмбриона на ранней стадии развития, устранив генетическую «поломку», которая вызывает смертельное заболевание сердца и передается родственникам на генетическом уровне, передает BBC. Результаты эксперимента также было опубликованы в специализированном журнале Nature.

Как отмечают журналисты, этот успешный опыт может в будущем позволить ученым предупреждать около 10 тысяч генетических заболеваний, которые передаются из поколения в поколение. Именно за редактированием и заменой генов в дефектных человеческих эмбрионах будущее современной медицины.

В научной публикации идет речь о том, что группе ученых удалось исправить мутацию в гене MYBPC3 на 11-й хромосоме, на которую приходится около 40% всех случаев наследственной гипертрофической кардиомиопатии. На данный момент заболевание, которое проявляется только у взрослых и может стать причиной остановки сердца и смерти, неизлечимо.

В ходе исследования группа ученого Шухрата Миталипова из Орегонского медицинского университета (США) работала с генетическим материалом 12 здоровых женщин и одного мужчины, имеющего мутацию гена MYBPC3. Шанс унаследовать здоровую копию гена для эмбриона составляет 50%. С помощью системы редактирования генома CRISPR-Cas9 ученым удалось получить 42 здоровых эмбриона из 58 (72,4%).

«Мы получили больше здоровых эмбрионов, чем в контрольной группе, но пока их не 100%, так что, я думаю, у нас есть возможность улучшить этот результат. Мы можем добиться эффективности в 90-100%», — подчеркнул Миталипов.

Авторы нового исследования подчеркивают, что редактирование ДНК с помощью CRISPR-Cas9 в сочетании с экстракорпоральным оплодотворением и предимплантационной генетической диагностикой в теории могут помочь справиться и с другими генетическими болезнями. Однако, по их словам, прежде чем переходить к клиническим испытаниям этой технологии, ее нужно «оптимизировать».

Свои первые опыты, которые ученые проводили на уже оплодотворенных яйцеклетках, показали, что редактирование генома нередко приводит не только к появлению новых ошибок в ДНК, но и к процессу химеризации, когда часть клеток, на которые делилась материнская клетка, содержала в себе отредактированные гены, а другие — их старую версию.

Позднее ученые пришли к выводу, что появления ошибок в ДНК можно избежать, если менять геном зародыша не после оплодотворения, а непосредственно во время проникновения сперматозоида в яйцеклетку и слияния их генетического материала.

Профессор Сколтеха и Университета Ратгерса (США), заведующий лабораториями Института молекулярной генетики и Института биологии гена РАН Константин Северинов, в свою очередь, предсказал, что уже в недалеком будущем будет проведено редактирование ДНК, в результате которого родятся детишки.

«Избежать этого невозможно: слишком много людей, которые хотят иметь здоровых детей и для которых такого рода процедуры — единственная возможность осуществить это желание», — объяснил ученый (цитата по ТАСС).

Профессор генетики в университете Кент Даррен Гриффин, в свою очередь, комментируя открытие ученых, заявил, что теперь главным вопросом является этический аспект редактирования ДНК. «Это не такой однозначный вопрос. Нам необходима дискуссия о том, насколько с морально-этической точки уместно использовать такую технологию, которая может искоренить смертельные болезни», — пояснил он.

*************************************

Тем временем доктор Дэвид Кинг, который является активистом кампании по защите прав человека от генетических экспериментов, назвал эксперимент ученых «безответственным» и обвинил их в попытке вступить в «гонку за создание первого генномодифицированного ребенка».

В начале прошлого года Управление по оплодотворению и эмбриологии человека Великобритании (HFEA) одобрило разрешение на использование новых технологий генной модификации человеческих эмбрионов Институтом Фрэнсиса Крика.

В соответствии с директивами HFEA, все донорские эмбрионы будут использоваться исключительно в научных целях и не смогут быть в дальнейшем подсажены женщинам. Сообщалось, что донорами выступят пациенты, проходящие процедуру ЭКО, — лишние эмбрионы, полученные в ходе процедуры, после получения полного информированного согласия доноров будут использованы в исследовании.

Источник