Генетический набор будущего ребенка можно будет "создавать" на компьютере

Notice: Undefined offset: 20 in /var/www/www-root/data/www/374.ru/tpl_text/text_picture.php on line 73

Так выглядит под микроскопом вирус иммунодефицита человека.

Гигантские инвестиции в новую "хай-тек" позволили создать новую индустрию биотехнологии. Уже через десять лет в распоряжении врачей будут десятки ДНК-тестов для выявления различных заболеваний, в том числе и рака. Не удивлюсь, если женщины будут пользоваться ими для раннего обнаружения мастопатии, как это они делают сегодня с тестами на беременность. В связи с этим развитым странам придется пережить жаркие дебаты по поводу защиты прав носителей генетической информации, что потребует разработки законов против дискриминации на основе доступа к ней.

Через два десятилетия можно ожидать эффективного лечения раковых заболеваний на основе ген-скрининга опухолевых клеток. Не за горами появление лекарств, учитывающих конкретный геном пациента. Будут также созданы безопасные методы ген-терапии на стадии половых клеток. К 2030 году здравоохранение перейдет на генетическую основу, что позволит увеличить среднюю продолжительность жизни до 90 лет!

Разразятся горячие дебаты по поводу дальнейшей "целенаправленной" эволюции человека. Детей, вернее их геном, можно будет "создавать" на стадии компьютерной разработки. Свыше 9% генов человека станут "мишенями" новых лекарств, что позволит дать в руки врачей более трех тысяч лекарств с известным действием и вариациями согласно "персонализированной медицине", то есть учитывая геном данного человека. Так что, как видим, работа предстоит гигантская.

В настоящее время завершается работа по расшифровке генома мыши, и уже создан международный консорциум по мутированию мышиного генома. Это позволит быстрее и дешевле распознать функцию каждого из 30 тыс. известных на сегодня генов млекопитающих. Началась также работа по "прочтению" генома шимпанзе, ДНК которого на 99% совпадает с ДНК человека. Сравнение нашего генома с ближайшим нашим "родственником" даст возможность узнать, что "есть человек" и как он эволюционирует.

Это далеко не только теоретический интерес, поскольку животный мир постоянно одаривает нас различными патогенами. Наиболее свежие примеры - вирусы СПИДа и Эболы. Прибавьте сюда до сих пор неизлечимые туберкулез, малярию, а также подверженность заражению различными вирусами. У нас на поверхности клеток нет некоторых сахаров, которые есть у шимпанзе. Имеет ли это какое-нибудь отношение к развитию человеческого мозга, а также подверженности человека различным ракам?

Геном человека имеет всего лишь 1% генов, уникальных для человека. У нас чуть меньше половины генов, которые сходны с таковыми у червячка, обитающего в почве. По составу генов мы имеем 60-процентное сходство со знаменитой плодовой мушкой дрозофилой и 90-процентное с мышью! У человека даже 223 гена - менее 1%, - доставшихся нам "в наследство" непосредственно от кишечной палочки, обитающей у нас в толстом кишечнике. Потому что мы живем с микробами в одном и том же квантовом мире и должны вместе с ними улавливать один и тот же фотон света.

Исследователей удивило, в общем-то, малое по сравнению с ожидаемым количество генов человека. Но не надо забывать о том, что наши гены имеют разные варианты, которые реализуются в различных тканях и органах. "У нас одинаковые гены с кошками и собаками, но они по-разному регулируются", - заявил по этому поводу Крэйг Вентер, один из героев расшифровки генома. Именно эта регуляция генов и уникальна для человека, делая его "венцом природы".

Основная функция гена - это кодирование белка подобно тому, как последовательности битов и байтов цифровой записи кодируют видео- и аудиосигнал. Непосредственно белковые части генов занимают не более 1,5% общей длины генома (в свое время физики были также поражены неизмеримо малыми размерами ядер атомов). Но говорить об остальной части генома как о "пустыне" вряд ли обоснованно. Мы пока просто плохо понимаем, чему служат эти участки.

В "пустыне" этой есть прежде всего транспозоны, то есть участки, которые меняют свою позицию в геноме. Меняют не беспорядочно, а в определенные участки. Один из таких участков был обнаружен довольно случайно в прошлом году, что позволяет надеяться на его использование для внедрения нужных "терапевтических" генов. Сообщается также об открытии нового транспозона, содержащего ген, который включается на непродолжительное время в мозгу развивающегося плода.

В то же время функциональные гены сами объединяются в области повышенной генной активности, которая в 200 раз может превышать средний уровень. Эта активность способна пробуждать к жизни покоящиеся ретровирусы, сожительство которых с геномом протекает бессимптомно. Эти вирусы в качестве наследственного материала несут не ДНК, а рибонуклеиновую кислоту (РНК). К ним прежде всего относятся ВИЧ и раковые вирусы.

Автор уже много лет назад - на заре эпопеи СПИДа - высказывал мысль, что ВИЧ является своеобразным подавителем иммунного отторжения плода, который наполовину чужероден матери по определению (вторая половина генома, развивающегося в утробе матери ребенка, досталась ему от отца). Если экспериментально подавить в плаценте, образующейся из тканей плода, ретровирусы, то не происходит "приживления" зародыша к стенке матки. А ведь подобных ретровирусов очень много в нашем геноме, и их ДНК "внедряется" в геном чаще всего именно в "пустыне".

Продолжая тему СПИДа, важно отметить, что уже созданы две вакцины против этого иммунного заболевания. Одна из них испытывается на людях в Заире и Габоне, а вторая прошла стадию опробования на обезьянах. Преимущество этих вакцин в том, что это - дээнковые препараты (в отличие от ранних, которые базировались на белках). Успешное недавнее испытание противораковых белковых вакцин позволяет надеяться, что в скором будущем рак можно будет сдерживать и с помощью дээнковых вакцин (белки показали, что рак принципиально вакцинируем). И все же...

И все же основные надежды исследователи связывают с протеомикой. Термин этот новый и образован по аналогии с геномикой, то есть изучением генома человека и других организмов. Протеомика концентрирует свои усилия на расшифровке пространственной структуры белковых молекул и их естественных вариантов.

Научная фармакология существует около ста лет, когда был синтезирован аспирин. За весь прошедший век фармакологи дали врачам всего лишь около полутысячи лекарств, многие из которых имеют весьма токсические побочные эффекты. Это с одной стороны. С другой же, даже самые "массовые" лекарства эффективны не более чем у четверти популяции, а чаще и того меньшего числа людей. Вот почему так много лекарств от головной боли. В чем причина?

Все в том же нашем геноме, который несет мельчайшие отличия, на которые раньше и не обращали внимания. Отличия эти носят названия "сингулярный нуклеотидный полиморфизм" (СНП, "снипы"), то есть отличия в одну букву ген-кода. Такой "снип" был открыт при анализе ДНК Николая II и его племянника. Число отличий не превышает одно на тысячу (у шимпанзе, кстати, из-за большей древности ее генома, эта величина в 4 раза больше).

"Снипы" определяют не только реакцию того или иного человека на лекарство, но также и его подверженность заболеваниям, например тому же повышению артериального давления. Именно по поводу "снипов" и возможности "неавторизованного доступа" к информации о них со стороны тех же страховых компаний разгорелись в конце прошлого года в британском парламенте весьма жаркие дебаты.

Другая проблема заключается в наших белковых вариантах, которых значительно больше, нежели генов (из-за того, что, как говорилось выше, с гена возможно получение нескольких копий, которые к тому же могут и кооперироваться друг с другом). Считается, что хотя генов и несколько десятков тысяч, белковых вариантов в наших клетках наберется целый миллион!

За двадцать лет существования биотехнологии была распознана функция примерно десяти тысяч генов. До получения структуры их белковых продуктов еще очень далеко, к тому же на это требуются миллиардные расходы. Но человечество не может тратить еще целый век на распознавание функции остальных генов и их белков. И без этого все жалуются, что лекарства очень дороги. Оно и понятно, если учесть, что на создание одного лекарства сегодня уходит в среднем до 15 лет и 500 млн. долларов! Многие, вероятно, помнят трагедию, связанную с последствиями применения беременными женщинами препарата талидомид в начале 60-х. Тогда пострадали 12 тыс. детей, двое из которых появились на свет без ручек и ножек. Только пару лет назад в США талидомид был разрешен для лечения того же СПИДа, туберкулеза и проказы.

Расшифровка генома позволила компьютеризировать и поиски новых лекарств. Причем повторяется история с тем же аспирином, который "давит" одну разновидность фермента циклооксигеназы и стимулирует другую. На выяснение этого обстоятельства понадобилось 80 лет! Стимулирование второй формы фермента в клетках слизистой желудка приводит к кровотечениям и гастриту. Новое средство "Вайокс" оказалось эффективным против этого и... рака заодно. А также артрита и других иммунных расстройств.

Ученые надеются, что протеомика позволит сократить расходы на создание новых лекарств до 200 млн. долларов и практически вдвое уменьшить срок их "путешествия" от лабораторного стола до прилавков аптек.

   
автор: И. Э. Лалаянц