загрузка...

Геном человека

  • 16.06.2010 / Просмотров: 8509
    //Тэги: генетика   человек   Гордон  

    Впервые ученым удалось секвенировать молекулу ДНК, прочесть генетический текст, только 1% из которого нам более-менее понятен. О международной программе "Геном человека" - генетики Николай Янковский и Владислав Баранов.

загрузка...







загрузка...

Для хранения и проигрывания видео используется сторонний видеохостинг, в основном rutube.ru. Поэтому администрация сайта не может контролировать скорость его работы и рекламу в видео. Если у вас тормозит онлайн-видео, нажмите паузу, дождитесь, пока серая полоска загрузки содержимого уедет на некоторое расстояние вправо, после чего нажмите "старт". У вас начнётся проигрывание уже скачанного куска видео. Подробнее

Если вам пишется, что видео заблокировано, кликните по ролику - вы попадёте на сайт видеохостинга, где сможете посмотреть этот же ролик. Если вам пишется что ролик удалён, напишите нам в комментариях об этом.


Расшифровка передачи


Александр Гордон. У обывателя, в том числе и у ва-
шего покорного слуги, создалось впечатление, по край-
ней мере, на вербальном уровне, что дело сделано.
Теперь я начинаю догадываться, что дело только на-
чали делать. Так вот, что сделано и что предстоит?
Николай Янковский. Что сделано? Определен ге-
нетический текст, последовательность из букв. Букв,
вообще говоря, четыре, но позиций 3 миллиарда.
Определили, какая из четырех букв стоит в каждой из
трех миллиардов позиций. Это сделано. В этом тексте
записано все про то, как мы получаемся во взаимодей-
ствии со всем тем, что есть вокруг. Как это получается
из этого текста, мы пока не знаем, но теперь есть текст,
который нам позволяет это узнавать. Вот это основное
достижение.
Александр Гордон. То есть библиотека найдена, а что там написано
– еще нет.
Николай Янковский. Да, у нас появилась книга, в которой мы, если
говорить по-простому, практически ничего не понима-
ем, потому что все, что мы умеем, это преобразовать
эти буковки, они называются нуклеотиды, в то, что на-
зывается белком. Мы считаем, что это такая единица,
которая работает. Вот это мы понимаем, как буковки
перевести в белок. Но это меньше одного процента от
длины генетического текста. Остальные 99 процентов
текста наверняка нужны, потому что они и у меня, и у
вас на 99,9 процента одинаковы. Они одинаковы у нас
даже с обезьяной на 99 процентов. Почему – мы не
знаем. Но текст у нас есть, мы с ним можем работать.
Вот он и определен.
Александр Гордон. Есть какие-либо внятные гипотезы, для чего
нужны эти 99 процентов?
Николай Янковский. Мы переходим при этом к задаче следующего
этапа, к тому, что мы совсем не понимаем. Пока мы
хотя бы знаем, что есть белки, которые осуществляют
какие-то функции – преобразование веществ, построе-
ние структур. Это сейчас очень интенсивно изучается,
потому что именно это даст первоочередную практиче-
скую пользу медицине. Вообще говоря, на этом уровне
в первую очередь понятно, почему мы – мы, а обезьяна
– обезьяна, чем мы отличаемся, скажем, от мухи и так
далее. Вот эта часть генетического текста сейчас из-
учается наиболее интенсивно. А те 99 процентов, кото-
рые составляют основную часть пространства… К ана-
лизу этого даже и подходов толком нет. По этому пово-
ду еще Нобелевские премии не родились.
Владислав Баранов. Но есть представление о том,
что существует не один, а несколько генетических ко-
дов. И то, что называется сейчас «лишней, или избы-
точной ДНК» на самом деле играет какую-то регули-
рующую роль. Какую-то определяющую роль, скажем,
оркестровку работы этих генов. Как записана партиту-
ра каждого вида, каждого организма? Это остается не-
известным.
Николай Янковский. Да, это совершенно верно. Но хотелось бы
обратить внимание на одно количественное обстоя-
тельство. Если мы разошлись с последним близким
родственником к нам – шимпанзе – по крайней мере
5 миллионов лет назад, то эти 99 из ста букв, которые
одинаковые, они ведь касаются и той части текста, ко-
торые никакой белок не кодируют. То есть все 5 милли-
онов лет все это воспроизводится, все эти тексты, по
крайней мере, раз в двадцать лет для человека, или
покороче – для обезьяны. И тексты остались на 99 про-
центов одинаковыми за 5 миллионов лет переписыва-
ния, или даже за 15 миллионов лет, отделяющих нас от
орангутанга, который тоже немного от нас отличается.
Это поддерживается абсолютно стабильно, зачем-то
это надо. Но почему текст надо поддерживать именно
в таком виде, этого мы не знаем.
Владислав Баранов. Я думаю, если посмотреть на чуть более даль-
них родственников, не приматов, то там различия
будут более значительные. Когда-то меня осенила
мысль, которой я дорожу до сих пор. Мне казалось,
что, проникнув в суть тайны ДНК, мы сможем провести
классификацию всех организмов согласно, скажем, пе-
риодической системе, где каждый организм, каждый
вид, по крайней мере, занял бы какую-то вполне опре-
деленную нишу. Только вопрос в том, что взять за еди-
ницу отсчета?
Николай Янковский. Во всяком случае инструмент для этого – струк-
тура ДНК. Она сейчас на экране появилась. Это об-
ложка журнала, в котором опубликована знаменитая
статья Уотсона и Крика, посвященная структуре ДНК,
как они ее определили. Этой статье в этом году 50 лет.
Это празднуется в очень многих местах мира, в том чи-
сле и в нашей стране. Собственно говоря, после это-
го начался путь к тому, чтобы понять, какая буква сто-
ит в какой позиции текста. Буквы уже были известны
до того, как они определили структуру, но когда появи-
лась структура, это было начало того, чтобы опреде-
лить расстановку букв. Это заняло 50 лет.
Владислав Баранов. Хотелось бы сказать, что совершенно непонят-
ным остается, почему именно эти четыре буквы были
взяты. Ведь у природы была масса других возможно-
стей, а взяли только эти четыре буквы, и они идут со-
вершенно красной линией от вирусов до человека, то
есть единство всего живого не вызывает никакого со-
мнения.
Николай Янковский. Да, это поразительное вообще явление, как
много общего до сих пор мы находим во всем жи-
вом. Эти тексты, которые были не только для человека
определены, а также и для огромного количества бак-
терий. Мы разделяем текст на отрезки, на инструкции
– гены. И мы можем сравнить эти гены, по крайней ме-
ре, переведя текст ДНК в текст белка, который более
устойчив. Немножечко разные сочетания букв в ДНК
могут соответствовать одному и тому же белку. Поэто-
му сравнивают белки, и оказывается, что мы видим по
белкам сходство организмов, которые разошлись, ска-
жем, 3 миллиарда лет назад – мы и бактерии. И это до
сих пор видно в последовательности букв уже амино-
кислотного кода в белке.
Что же это за белки, которые являются общими у че-
ловека и у бактерий? Оказывается, что мы во многих
случаях не знаем функций этих белков, и по ним пока
не известны даже мутации, чтобы определить их функ-
цию. А это белок, который 3 миллиарда лет остается
у всех живых одинаковым – у нас, у бактерий, у расте-
ний. Поразительное обстоятельство – как природа до
сих пор сохранила свое единство, видимое и сегодня.
За 3 миллиарда лет – это расчетное время возникнове-
ния жизни по генетическим данным. Археологические
данные показывают, что 2,7 миллиарда лет назад су-
ществовали, по-видимому, уже клеточные формы жиз-
ни. Земля существует 4,5 миллиарда лет, а примерно
3 миллиарда лет назад уже были клеточные формы.
На самом деле все, что предшествовало клеточной
форме, требовало гораздо больше времени, с моей
точки зрения, для того чтобы оно возникло. Ведь то,
что составляет клетку – это клеточные циклы, которые
взаимодействуют друг с другом. Они не существова-
ли вместе, когда-то они жили отдельно. Правда, мож-
но ли назвать это жизнью? Но мы до сих пор видим
этот этап эволюции отпечатанным в генетическом тек-
сте ныне живущих организмов. Поэтому генетический
текст – это основа основ наших знаний о жизни.
Владислав Баранов. И действительно, возникновение клетки – это
столь замечательное событие и столь непонятное сей-
час. Мы совершенно не приблизились, расшифровав
геном, к этому. Возможно, верна гипотеза панспермии
– зарождения жизни вне Земли, и ее представленно-
сти в других местах во Вселенной, которая когда-то бы-
ла выдвинута Сванте Арениусом, а потом поддержана
Криком. Он тоже обратил на это внимание, это была
его следующая гипотеза после гипотезы «двойной спи-
рали ДНК». Гипотеза как будто предлагает решение, но
оно просто отдаляет событие возникновения жизни в
глубь времен, не описывая события и не указывая на
ее причину.
Александр Гордон. То есть, это скорее не решение, а вынос реше-
ния за скобки.
Владислав Баранов. Выносит за пределы Земли, по крайней мере.
Александр Гордон. И все-таки, об этой программе поподробнее. На-
чали ее физики, если я не ошибаюсь?
Николай Янковский. Вообще программа родилась как следствие
прекращения «холодной войны». Это действительно
так. Средства, которые шли на военные разработ-
ки, быстро стали сворачиваться. И огромные массы
очень высококвалифицированных людей, прежде все-
го в области создания инструментов исследования, ре-
шили предложить что-то новое для реализации своего
огромного научного потенциала.
В Америке это был департамент энергетики – наш
Средмаш, который отвечал за создание атомной и во-
дородной бомбы. Лаборатория Лос-Аламос и Ливер-
мор, отвечали за то, как влияет радиация на человека,
что будет, если случится атомная война. Они сказали,
что мы будем это знать лучше всего, если определим
структуру генома человека и тогда поймем, на что дей-
ствует радиация и что получится при облучении.
Александр Гордон. Хитрые ребята…
Николай Янковский. Это всех устроило – и там, и здесь. Подня-
тый новый флаг был уверенно поддержан власть пре-
держащими, эти программы были отфинансированы.
И, кстати сказать, тогда, когда программа началась –
в конце 80-х годов, она финансировалась и у нас на
очень высоком уровне. Если в Америке первое финан-
сирование было 30 миллионов долларов, то у нас это
было 10 миллионов долларов. Замечу, что когда про-
грамма закончилась пару лет назад – у нас это было
300 тысяч долларов, а в Америке это было 300 милли-
онов долларов. Такое вот развитие событий…
Но действительно, тогда эта программа началась.
Как определить структуру генома, тогда было совер-
шенно не ясно, не было методов, не было инструмен-
тов. Знание принципиальной структуры не позволяло
помыслить о том, какими методами можно взять такой
объем, за какое время она будет сделана как химиче-
ская работа, как все это собрать и как со всем этим ма-
нипулировать, потому что тогда не было компьютеров,
таких как сейчас.
Александр Гордон. 3 миллиарда пар оснований…
Николай Янковский. Да, это число позиций для букв генетического
текста. Это в общем как несколько шкафов с книгами,
размещенными в каждой клетке нашего тела. А кле-
ток-то у нас 10 в тринадцатой степени. То есть это все
безумная по объему информация, с которой нужно ра-
ботать. Кстати сказать, суммарная длина ДНК в одной
клетке – примерно два метра. А во всех ваших клетках,
если их вытянуть, эта длина в тысячи раз превышает
расстояние до Солнца. Вы в каждый данный момент
всем этим манипулируете, и не видно напряжения на
вашем лице. Все это делает ваш организм. Вот этот
текст нужно было определить.
Владислав Баранов. Но все-таки в данный момент, я думаю, нельзя
не обратить внимания, что было одно принципиальное
открытие. В 1975 году тогда уже лауреат Нобелевской
премии Фрэд Сенгер предложил метод секвенирова-
ния ДНК, который можно автоматизировать, как сразу
же стало понятно специалистам. И это действительно
явилось решающей методической предпосылкой, ко-
торая говорила, что, в принципе, текст можно будет
прочесть.
Николай Янковский. Да, здесь существенны и другие исследова-
ния, которые были в последующем отмечены нобелев-
скими премиями. Это размножение фрагмента ДНК в
пробирке, и выделение этого фрагмента как химиче-
ски чистого вещества. Метод называется полимераз-
ная цепная реакция, сокращенно – ПЦР. Другой ме-
тод, отмеченный Нобелевской, это клонирование, ме-
тод рекомбинантных молекул ДНК. Все эти Нобелев-
ские премии со временем стали процедурами лабо-
рантского уровня, а потом и вовсе стали выполнять-
ся роботами. Современная схема определения после-
довательности нуклеотидов, секвенирование, подра-
зумевает 15 минут труда оператора в сутки при маши-
не, которая работает непрерывно. И эта машина выда-
ет за несколько минут то, что, сделанное вручную, со-
ставляет кандидатскую диссертацию у нас в стране.
Геном человека был секвенирован международным
консорциумом академических лабораторий и, незави-
симо, в фирме «Селера». Она использовала все техно-
логии, накопленные к тому времени, и наиболее ком-
пактно сделала эту работу по времени. Сиквенс был
сделан за характерное время – девять месяцев, ну и
еще десять дней. И стоило это «Селере» 200 миллио-
нов долларов. Был сделан геном одного человека пол-
ностью, а еще четверых – частично. Теперь остались
остальные три или сколько миллиардов людей, но, тем
не менее, геном одного человека уже сделан целиком.
Международный консорциум использовал для секве-
нирования ДНК от многих разных людей, а не от одно-
го человека.
Воссозданный генетический текст, сиквенс генома
человека, был представлен фирмой «Селера» в каче-
стве результата собственных усилий, результата при-
оритетного. Но сама «Селера» признает, что исполь-
зовала данные мирового сообщества. Воссозданный
ею текст был получен на основе очень подробной ра-
боты, которую провело все мировое сообщество для
того, чтобы разобраться в огромном количестве очень
сходных фрагментов текстов, которые у каждого из нас
есть. Ведь каждый ген от гена. И все эти тексты вну-
три каждого из нас производны один от другого. Тесты
в разных участках генома часто сходны. Глубина этого
сходства различна в разных местах. Воссоздание ре-
альной последовательности нуклеотидов на протяже-
нии всех трех миллиардов позиций – это очень слож-
ная задача.
Просто «в лоб», определением структуры коротких
отрезков и их прикладыванием друг к другу, нельзя
сложить полный геном. Для этого нужно использовать
многие дополнительные методы. Эти методы применя-
ло мировое сообщество, данные были доступны «Се-
лере», и фирма их использовала. Справедливости ра-
ди надо сказать, что фирма действительно выдала в
пять раз больше «руды», чем все мировое сообще-
ство. «Руда» – это те самые короткие отрезки генети-
ческого текста, меньше тысячи позиций, которые явля-
ются первичным материалом последующего воссозда-
ния текста целиком. Но «Селера» не делала многих
других этапов работы, которые гораздо более дороги
и позволили все короткие отрезки текста расставить.
Это была драматическая ситуация, когда один человек
фактически – Вентер, руководитель «Селеры» – при-
влек внимание всего мира, и на него вылился почти
весь успех от завершения проекта по секвенированию
генома человека. Правда, у него было около 500 че-
ловек в фирме, кроме него. Кстати сказать, когда про-
ект по секвенированию был завершен, он ушел с этой
фирмы, и ее акции упали раз в десять по цене. Кстати
сказать, данные «Селера» до сих пор недоступны ми-
ровому сообществу. Поэтому недавний лауреат Нобе-
левской премии, Коулсон, говорит, что можно считать,
что и нет этих данных, потому что они не доступны.
Что, действительно, правда.
Но, впрочем, мы на самом деле никак не перейдем
к тому, зачем все это было нужно. А ведь кроме того,
что нам интересно, конечно, исследовать природу за
государственный счет…
Александр Гордон. Что от этого нашему колхозу?…
Николай Янковский. Зачем-то все это было людям нужно. Сейчас на
экране появилась картинка. Можно сказать, что в пер-
вую очередь это нужно для того, чтобы делать какие-то
заключения о нашем здоровье или возможных пробле-
мах со здоровьем, которые возникнут в будущем.
Здесь хочется упомянуть два типа наших болезней,
связанных с генетической предрасположенностью. Од-
ни болезни, так сказать, простые. Есть генетический
текст, есть в нем одно повреждение. Оно будет при-
водить к болезни, и связь этого повреждения с болез-
нью стопроцентная. Таких болезней на сегодня извест-
но примерно тысячи полторы. На этой картинке изо-
бражен ребенок, который уже выглядит как старик. Та-
кая болезнь называется прогерия. Это один из при-
меров генетически «простых» болезней. Мы можем в
этом случае посмотреть на элемент генетического тек-
ста и сказать что да, вот оно – повреждение. Еще до
рождения. Даже до того, как зародыш имплантирует-
ся в матку. И, в общем, если ребенок будет обречен
на смерть или тяжелейшую инвалидность, то такая ин-
формация дает возможность семье принять решение
о непродолжении беременности. Это даже и не аборт в
традиционном понимании, потому что еще не произо-
шла имплантация. Эти все «простые» болезни теоре-
тически могут быть выведены из круга проблем для че-
ловечества. Другое дело, нужно это делать или нет. Та-
ких «простых» болезней меньше 10% во всем списке
болезней человека. Среди новорожденных менее од-
ного процента будут такими болезнями поражены, но
общее число пораженных в мире составляет многие
миллионы…
А есть ли практический успех в защите от таких бо-
лезней? Да, есть. Наиболее яркий, следующий при-
мер. На Сардинии была очень широко распространена
болезнь крови, которая называется бэта-талассемия.
Человек от нее становится практически полным инва-
лидом и нередко гибнет ко времени полового созрева-
ния. На Сардинии за последние двадцать лет в два-
дцать пять раз сократилось частота рождения больных
этой болезнью. Почему? Потому что врачи и биологи,
зная ее механизм, информировали население о том,
что они могут предсказать, что появится больной ре-
бенок. Соответственно, можно принять решение о не-
продолжении беременности или сделать следующую
попытку, что практически то же самое, чтобы появился
ребенок здоровый. И люди стали принимать такое ре-
шение. В 25 раз частота упала. Я спросил у специали-
стов, почему остались пять процентов больных детей
и сейчас? Ведь можно все предсказать. Они говорят
да, пять процентов супружеских пар, зная, что у них
родится больной ребенок, тем не менее, решают про-
должать беременность. Это их право.
Искоренение бета-талассемии на Сардинии – это
наглядный пример того, как болезнь, которая выключа-
ла множество семей из нормальной жизни, исчезла как
наиболее частая медицинская проблема семьи и про-
блема данной территории. И это может быть сделано
для большинства болезней такого «простого» генети-
ческого типа. Но, к сожалению, они составляют малую
часть от всех болезней человека. А другая часть бо-
лезней – и они гораздо более распространенные – это
те, для возникновения которых важны много специфи-
ческих генов и много факторов внешней среды. Веду-
щий специалист в нашей стране в этой области – это
Владислав Сергеевич Баранов. И он, наверное, споет
эту песнь лучше, чем я.
Александр Гордон. Запевайте.
Владислав Баранов. Я хотел бы сказать, что действительно, практи-
чески любая болезнь, которую Вы можете сразу вспо-
мнить – и сердечно-сосудистые заболевания, и психи-
ческие заболевания – все это болезни, связанные с
действием целого ряда факторов. Это, как правило,
результат действия патологии или изменений несколь-
ких генов на фоне действия повреждающей среды. То
есть, сочетания каких-то факторов внешней среды и
генов дают такой эффект. На этой картинке изобра-
жено, что действительно будь то нормальная жизнь,
будь то какое-то болезненное состояние, все равно в
их формировании остаются две составляющие. Это ге-
ном, составляющий основу наследственности челове-
ка, и внешняя среда. Эти две составляющие действуют
от самых ранних стадий развития – от первой оплодо-
творенной клетки, зиготы, когда начинается развитие
индивидуума. И до его, так сказать, последней черты.
Каждый наш признак это, по сути говоря, взаимодей-
ствие этих двух стихий. Значительное число болезней,
конечно, связано именно с действием многих генов.
Николай Янковский. Вообще в этом печальном списке болезней, на-
сколько я помню, около тридцати тысяч строк. В ка-
ждой строке стоит название какой-то болезни. Мень-
ше пяти тысяч – это те, которые возникают по схе-
ме – «один ген, одно повреждение и одна болезнь».
А остальные все – это действие многих генов и плюс
факторы внешней среды. Основные болезни среди
причин смертности здесь – сердечно-сосудистые, по-
том раковые и ряд других болезней.
Но я хотел обратить внимание на ту картинку, ко-
торая сейчас показалась. Все это, правда, про болез-
ни в их качестве естественных причин смертности. Но
реальной «неестественной» причиной, как правило, в
развитых странах, в США, например, по оценке, явля-
ется то, что лекарства пациенту прописали не то или
не так. Это 20 процентов всех смертей. И это, по суще-
ству, одна из ведущих причин смертности. Хотя причи-
на очень гетерогенная, лекарств ведь куча разных.
Здесь с точки зрения генетики очень интересная ока-
залась ситуация. Люди, на которых данное лекарство
оказывало побочный эффект, оказывались генетиче-
ски довольно однородными. То есть, они все имели
какую-то особенность в своей генетической информа-
ции, которая делала их уязвимыми для данного ле-
карства. Они были специфической уязвимой мишенью
для действия именно данного лекарства. И вообще ко-
гда фирма создает какие-то лекарства, насколько оно
эффективно? Фирма считает, что если оно действует
на 30–40 процентов больных клинически одинаково,
это хорошо. Почему? Потому что у них на самом де-
ле могут быть повреждены разные этапы обмена ве-
ществ, каждый из которых необходим для здоровья. И
если лекарство действует на этот этап, а у пациента
поврежден другой этап, то принимать его вовсе не на-
до, ничего, кроме разве что плохого, пациенту от ле-
карства не будет. То есть, лекарство может быть эф-
фективно лишь для 30–40 процентов пациентов с дан-
ной болезнью, это нормально. Но побочные эффекты
от приема лекарства должны наблюдаться не чаще,
чем у одного процента пациентов. Иначе пойдет слиш-
ком много судов и потерь экономических, и фирма за-
ботится, чтобы этого не было. Поэтому столь тщатель-
но выясняют, каковы побочные эффекты лекарства,
как часто и у кого они наблюдаются. И выясняется, что
пациенты с побочными эффектами от данного лекар-
ства – это часто генетически однородная группа. Это
должна в будущем медицина все предсказывать. При-
чем, предсказание можно будет сделать еще до рожде-
ния во многих случаях. С тем чтобы сказать: ага, тебе
такое-то лекарство применять нельзя. Ты в рисковой
группе относительно него.
Александр Гордон. Генная аллергия получается.
Владислав Баранов. Это направление, которое называется фарма-
когенетика. И действительно по статистике около ста
тысяч человек погибают ежегодно в мире из-за того,
что не учитываются эти генетические способности.
Николай Янковский. Индивидуальные.
Владислав Баранов. Индивидуальные особенности. Отсюда, дей-
ствительно, у фирм была большая заинтересован-
ность в программе «Геном человека» именно в двух
направлениях. В направлении выяснения особенно-
стей этой индивидуальной чувствительности к фарм-
препаратам. А, во-вторых, к разработке направленно-
го действия лекарств.
И я хотел бы обратить внимание на этом слайде
на то, каким образом, почему люди по-разному реа-
гируют на разные препараты. И из чего, собственно,
складывается большинство заболеваний? Оказывает-
ся, большинство процессов, практически все процес-
сы, которые происходят в организме, не контролиру-
ются каким-то одним геном. Они контролируются ка-
кой-то группой взаимосвязанных генов. И эти группы
уже получили название «генные сети». Такая генная
сеть показана на верхнем рисунке.
Но когда мы посмотрим на отдельных индивидов, а
на нижнем рисунке показаны отдельные индивиды, у
которых протекает тот же самый процесс, то оказыва-
ется, что нормы реакции у всех индивидов по данно-
му процессу различны. И здесь есть риск, что, скажем,
когда переходится пороговая какая-то граница, инди-
видуумы с повышенной чувствительностью подпада-
ют в группу людей, которые заболевают. А другие, их
большинство, не заболевают, как вы видите. Но ведь
внешние факторы могут меняться. И как раз показано,
что в случае усиления прессингового действия внеш-
них фактов даже те, которые в норме не должны были
болеть, у них порог так снижается, что они становятся
чувствительными и заболевают.
Вот эти генные сети сейчас привлекают серьезное
внимание генетиков. Биоинформатика ими особенно
интересуется. Если мы сейчас посмотрим на следую-
щий слайд, то увидим, как сложно представляется ген-
ная сеть такого заболевания, как бронхиальная аст-
ма, которым поражено почти четыре процента насе-
ления. Здесь различные группы генов. Здесь и гены,
которые отвечают за иммунный ответ, здесь и гены,
которые отвечают за реакцию бронхов на различные
воздействия, здесь, конечно, эндокринные факторы.
Особый интерес вызывает означенная розовым цве-
том группа генов, которая привлекла наш интерес. Это
так называемые гены метаболизма, раньше они еще
назывались гены детоксикации или гены системы де-
токсикации. Потому что логично было предположить,
что внешние факторы, особенно химические вредные
факторы, которые поступают в организм, они на всех
будут действовать по-разному в зависимости от того,
прежде всего, как эффективно они разлагаются и вы-
водятся из организма.
И в случае бронхиальной астмы действительно нам
удалось впервые показать, что целая система этих
генов определяет чувствительность. И это позволяет
нам сейчас реально тестировать детей. Особенно в
семьях, где уже есть больной ребенок. Тестировать,
чтобы выявить тех еще не заболевших детей, которые
имеют явную предрасположенность к этому заболева-
нию. Эта область чрезвычайно интересна и важна. Мы
назвали эту область предиктивная или предсказатель-
ная медицина. То есть, выяснение предрасположенно-
сти человека к тому или иному заболеванию в зависи-
мости от особенностей его генов.
Николай Янковский. Индивидуальные особенности, безусловно,
важны, но, вообще говоря, для каждого нашего при-
знака, болезнь – один из них, существует определен-
ный процент вероятности его проявления. Это особен-
но четко видно при исследовании идентичных близне-
цов по сравнению их с парами неидентичных близне-
цов. Здесь, например, показано, что при таких призна-
ках, как, скажем, шизофрения, около 80 процентов пар,
если болен один из идентичных близнецов, то болен и
другой.
Александр Гордон. Вне зависимости от среды.
Николай Янковский. Да, часто оба больны, даже если среда, в ко-
торой они росли, различалась. Однако важно подчерк-
нуть, что даже если среда одинакова, то 20 процентов
пар не будут одинаковыми. Один из близнецов оста-
нется здоровым. И тут очень важный момент, который
следует уяснить. Генетическая конституция у близне-
цов одинакова. Но это не приговор к болезни. Мы лишь
знаем вероятность ее появления. Но ведь каждый че-
ловек эту вероятность либо реализует, либо нет. И, в
случае, скажем, шизофрении, все же двадцать процен-
тов вероятность того, что предрасположенность к бо-
лезни не реализуется, человек не заболеет. Вот это
важный момент. Когда-то мы сможем все предраспо-
ложенности диагностировать по ДНК. Хотя мы вряд ли
достигнем такой точности, которую реализует приро-
да, делая близнецов идентичными. Но и при полной
идентичности генетического текста близнецов, у них,
тем не менее, не будет полного совпадения признаков.
И поэтому, что бы вам не сказали про результаты ДНК-
диагностики, не надо никогда считать, что это приговор
к какой либо болезни. Всегда есть шанс, что болезнь
не проявится.
Чтобы понять, насколько этот шанс велик или нет,
давайте посмотрим на строку IQ, в которой есть синяя,
желтая и белая часть. Совпадение IQ у близнецов да-
же при не общей среде составило, по-моему, около 50
процентов обследованных пар. Это темно-синяя часть.
А если среда была общая (синяя плюс желтая часть
строки), то совпадение увеличивалось, уже 75 процен-
тов. Но даже если среда была общая, то у 25 процен-
тов пар генетически идентичных близнецов IQ не со-
впадал.
Из этого примера ясно, что для проявления признака
действительно важна и наследственность, и среда. Но
если понятие «генотип», то есть сочетание генов и их
конкретных формул, мы можем формализовать, то по-
нятие «среда» мы формализовать вообще не можем.
И когда это будет возможно, не ясно.
В том году, когда мы впервые «выписали» весь ге-
нетический текст человека, мы создали базу для пони-
мания механизмов формирования признаков у чело-
века. На этой базе все начинает работать. С фрагмен-
та генетического текста, гена, делается отпечаток, на
основе которого делается определенный белок. Белки
формируют структуры клетки и организма, превраща-
ют одни вещества в другие. Но будет ли с данного гена
сделан отпечаток или нет, будет ли с этого отпечатка
сделан белок, и так далее, зависит от внешней среды.
И даже идентичные близнецы могут немного отличать-
ся друг от друга по профилю этих отпечатков генов, по
профилю белков, а затем и по внешне наблюдаемым
признакам.
В конце концов, признак формируется или нет. Мы
пока знаем только генетический текст и можем его
определить. И больше ничего. Сейчас появляются тех-
нологии для того, чтобы посмотреть, как он работает.
Какие с него получаются отпечатки? Какие из них по-
лучаются белки? Совокупность всех белков, их вари-
антов, уже назвали «протеом», и его предполагается
экспериментально описать. Такие амбициозные зада-
чи поставлены на десять лет вперед, по крайней ме-
ре, американской программой. Тогда, приближаясь по-
степенно от описания генетического текста к описанию
всех белков, вероятность предсказания формирова-
ния признака будет становиться все больше и больше.
И эта желтая часть будет уходить вправо. Неопреде-
ленность в предсказании будет становиться все мень-
ше и меньше. Но она никогда не станет нулевой. То
есть, мы, несомненно, никогда не сможем предсказать
однозначно появление сложного признака даже при
полном знании генетической конституции конкретного
человека.
Владислав Баранов. Мне кажется, что совершенно справедливые
вещи говорит Николай Казимирович. Тем не менее, я
хотел бы обратить внимание, что при всей той сложно-
сти, которая существует, при том, что мы вообще ед-
ва-едва закончили расшифровывать геном, и протео-
мика буквально делает первые шаги, все-таки уже сей-
час те данные, которые накоплены о геноме, достаточ-
ны для того, чтобы говорить, что мы переходим в но-
вую эру, по крайней мере, в медицине.
Я бы очень хотел остановиться на этом. Эта эра от-
крывает совершенно новые возможности. И, более то-
го, я совершенно уверен, что под флагом генома чело-
века, знаний, которые уже достигнуты, медицина долж-
на быть перестроена радикально. Уже имеются дан-
ные о том, что действительно много что дала молеку-
лярная медицина человеку. Во-первых, что такое мо-
лекулярная медицина? Я бы ее назвал медициной, ко-
торая зиждется на сведениях о геноме человека. И
я уверен, что образование, медицинское образование
прежде всего, преподавание в медицинских и, навер-
ное, на биологических факультетах должно претерпеть
в ближайшее время самые серьезные изменения. Ска-
жем, в молекулярной медицине, как и в медицине во-
обще, основные направления – это диагностика, лече-
ние, профилактика. Все это строится теперь, исходя из
методов молекулярной биологии. Ну не исключитель-
но, естественно, но основу этого всего должны соста-
влять молекулярные методы.
Александр Гордон. Но я так понимаю, что диагностика и профилак-
тика пока впереди идут, нежели…
Владислав Баранов. Я хотел бы обратить внимание на две замеча-
тельные черты, которые характеризуют молекулярную
медицину, и которых не было у предыдущей стадии. То,
что она должна быть персонифицирована, ибо только
знание генома позволяет то, о чем сейчас мы говорили
– выразить индивидуальность человека в конкретных
формулах. И второе – это, конечно, профилактический
его характер. Поскольку геном в течение жизни почти
не меняется, то, конечно, можно на любой стадии по-
смотреть, что делается с геномом, и, зная уже какие-то
предрасположенности или зная, скажем, какие-то за-
кономерности, можно сказать, что угрожает этому че-
ловеку.
Есть одно замечательное совершенно направление,
которое мне очень импонирует. Моя дочь, которая ра-
ботает во Франции, как раз занимается именно этим
направлением. Мы до сих пор говорим о том, что нужно
как-то предотвратить действие, скажем так, не совсем
хороших генов, которые у нас существуют.
Николай Янковский. Американцы говорят, что пока мы довольно
много времени уделяли изучению «плохих» генов и по-
ра, вообще говоря, заняться теми, которые нам помо-
гают.
Владислав Баранов. А это должно звучать немножко иначе – надо
научиться жить в союзе со своими генами. И это дей-
ствительно так. Если гены, даже те, что мы сейчас счи-
таем «плохими», все-таки сохранились в течение эво-
люции многие тысячи лет, значит, они находятся в ка-
ком-то равновесии в геноме. И если так считать, то, мо-
жет быть, они что-то и полезное делают. Проведя се-
рию исследований в течение примерно десяти лет, мы
позволили себе такую вольность, как предложить воз-
можный вариант генетического паспорта человека. И
о нем, надо сказать, сейчас довольно много идет раз-
говоров. Отношение неоднозначное к нему. Но нам ка-
жется, что он важен для многих вещей, скажем, для те-
стирования человека на носительство каких-то мута-
ций, опасных для его потомства, а для начала, и для
него самого. Так называемые «болезни с поздним про-
явлением», с поздней манифестацией.
Николай Янковский. В отличие от генетически «простых» болезней,
которые, наоборот, обычно болезни с детства…
Владислав Баранов. Если речь идет о самом святом, о детях, то
человек должен знать, является ли он носителем, по
крайней мере, десятка различных мутаций, которые
присутствуют, но никак не проявляются у него. И это на
оранжевом квадрате как раз изображено.
Александр Гордон. Вы знаете, если бы мне дали такой паспорт, как
здесь, я бы отказался иметь детей раз и навсегда.
Николай Янковский. Потому что у вас всегда найдется достаточное
количество генов – либо папин, либо мамин, – которые
содержат мутацию. Это правильная мысль. И вообще,
во многой мудрости много печали, и познание умножа-
ет скорбь, как сказано в Писании…
Владислав Баранов. Это правда. Но наиболее ценно то, что изобра-
жено на этом голубом квадрате, ибо там перечислен по
крайней мере десяток заболеваний, и, наверное, де-
сятка три-четыре генов, которые мы реально можем
тестировать, даже тестировать у нас в лаборатории.
Николай Янковский. То есть вы это делаете сегодня?
Владислав Баранов. Да. Правый, голубой квадрат – тестирование
наследственной предрасположенности, в частности, к
таким болезням, как бронхиальная астма, остеопороз,
эндреметриоз. Это довольно частые заболевания. Це-
лый ряд заболеваний онкологического толка. Действи-
тельно, такие тестирования стали возможны, и в ряде
случаев мы их проводим.
Александр Гордон. О, я к вам не приду.
Я увидел в последней строчке замечательные сло-
ва: «устойчивость к ВИЧ-инфекции». Это тоже зависит
от генов?
Владислав Баранов. Вы знаете, это действительно так. Это была на-
ша совместная работа.
Николай Янковский. Твоя работа была первой в стране?
Владислав Баранов. Да, это было сделано десять лет назад пример-
но, когда мы обнаружили, что примерно у 25 процентов
русских имеется мутация в гене, определяющем про-
никновение вируса СПИДа внутрь клетки. И те, кото-
рые имеют счастье иметь эту мутацию, в общем, они
значительно дольше не заражаются СПИДом, дольше
не манифестируют это заболевание.
Николай Янковский. Если у них и в папином, и в мамином гене му-
тация, тогда таких 1 процент.
Александр Гордон. То есть около процента?
Николай Янковский. Когда и папин, и мамин – да.
Владислав Баранов. Но даже если в одном гене…
Николай Янковский. Так там эффект невелик…
Владислав Баранов. А при некоторых сочетаниях мутаций известно,
что они вообще не заболевают.
Я все время думал: неужели такое преимущество у
этих людей? Не может быть, что нет недостатков. И
действительно появились работы, что да, к СПИДу-то
они немного устойчивы, но зато гепатит «С» у них про-
текает более жестоко и дает более жестокие осложне-
ния. За все надо, так сказать, платить.
Николай Янковский. По поводу молекулярной медицины, хотел бы
обратить внимание на то, что сейчас поставлена зада-
ча следующего этапа программы генома человека: со-
здать молекулярную таксономию заболеваний. У чело-
века насморк и насморк. Но причин-то ему может быть
огромное количество. И, глядя на то, какие работают
гены, можно будет типа описание типа штрих-кода сде-
лать и сказать, какое, собственно, у данного человека
заболевание, а стало быть, что нужно лечить.
И по поводу лечения сейчас высказана очень ин-
тересная идея. Мы, в основном, применяем сейчас
различную химию как лекарство. Количество этих ве-
ществ, оно неопределенно велико, этих банок на по-
лочке может быть неопределенно много. Но, вообще
говоря, и больной и здоровый – я все один и тот же.
Сейчас здоров, а потом, не дай Бог, заболел. А потом
опять стал здоров, хотя геном у меня все тот же. Поче-
му? Потому что по-разному работают мои гены, когда я
болен и когда здоров. И, если я знаю, как они работают,
и я, предположим, не дай Бог, стал болен, то, вообще
говоря, я могу взять тот ген, который у меня заработа-
ет, когда я становлюсь здоров, и использовать его как
лекарство. Никаких других лекарств не надо, потому
что я же сам от работы своего гена становлюсь здоро-
вым. А количество генов, оно ограничено. Стало быть,
на полке будет стоять количество банок ограниченного
числа с надписью «ген такой-то». Только надо знать,
какой ген, когда, сколько и куда ввести, и теоретически
можно всю химию «отменить».
Александр Гордон. Вопрос возникает только – как ввести?
Николай Янковский. Это вопрос технологии будущего.
Владислав Баранов. Александр, я бы хотел обратить в этой связи
внимание на второй пункт слайда, который сейчас по-
казывают. Действительно, в какой-то мере это делает-
ся, но это будет делаться в широких масштабах и при-
мет рутинный характер, когда мы сможем анализиро-
вать экспрессию у человека одновременно сразу ты-
сяч генов. И вообще, горячие головы говорят, что скоро
врачи вообще не будут нужны, потому что достаточно
просканировать, как работают все гены, и можно будет
поставить любой диагноз, то есть компьютер вам по-
может. Когда увидят, как работают все гены, заодно и
насморк, так сказать, сразу определят: тот ген работа-
ет, этот ген не работает.
Я хотел бы обратить внимание, что ваше отношение
к генетическому паспорту для меня не совсем ориги-
нально. Действительно, многие высказывают мнение,
что вряд ли кто захочет взглянуть на свою судьбу. Но
мне очень нравится одно сравнение, я хотел бы его
привести. Гены можно сравнить с картами, которые вы
получаете в начале игры, которая называется жизнь.
И вы не знаете, какими картами вы играете. Хорошо
ли вам, плохо ли, но вы играете этими картами. А вам
дают возможность заглянуть в эту колоду. Может быть,
ваша игра станет более разумной.
Александр Гордон. А может быть, и нет.
Николай Янковский. Но если вы хороший игрок, вы и с плохими кар-
тами кое-что сделаете. Это тоже надо иметь в виду.
Владислав Баранов. Мне кажется, что этот вопрос этический и чрез-
вычайно сложный.
Александр Гордон. Понимаете, если бы мне предсказали при ро-
ждении результат игры, то есть дали паспорт: родился
тогда-то, умер тогда-то – я был бы безмерно благода-
рен. Но поскольку вы рассказываете, насколько тяже-
ло мне будет играть…
Владислав Баранов. Нет, надо сделать так, чтобы гены работали на
вас, чтобы вы жили в гармонии со своими генами. На-
пример, некоторые несчастья, которые происходят во
время спортивных состязаний, могут быть следствием
совершенно банальных биохимических причин, инди-
видуальных генетических особенностей. Генетические
особенности можно тестировать, и поэтому биохими-
ческие причины несчастья предвидеть. И человек мог
бы не погибнуть, например, при тяжелой физической
нагрузке. У конькобежцев при выступлениях были та-
кие случаи. А ведь можно было трагедии избежать. И
есть множество таких примеров.
Поэтому сейчас в Институте акушерства и гинеколо-
гии имени Отто, в Петербурге, где я работаю, мы раз-
рабатываем не вообще какой-то генетический паспорт
человека, а специализированный. Важен генетический
паспорт или генетическая карта репродуктивного здо-
ровья. Женщине предлагается провести тестирование
ДНК, которое обеспечит знание возможных проблем со
здоровьем ее будущего ребенка или укажет на отсут-
ствие предсказуемых проблем. И, во-вторых, она смо-
жет избежать каких-то частых заболеваний, с которы-
ми сталкиваются при беременности.
Александр Гордон. То есть, по сути дела, создавая такой паспорт,
вы должны давать человеку не только список болез-
ней, к которым он предрасположен, но и список реко-
мендаций, как изменить среду для того, чтобы она не
влияла пагубно.
Владислав Баранов. Я бы сказал – целый комплекс. Во-первых, нуж-
но грамотное генетическое консультирование после
этого. Во-вторых, желательно что-то типа диспансери-
зации, которую можно провести для того, чтобы чело-
век и дальше передавался по какой-то линии, наблю-
дался. Чтобы он не был предоставлен сам себе. Ко-
нечно, сам человек, не будучи врачом, не будучи гене-
тиком, не сможет разобраться в сложностях его тести-
рования.
Николай Янковский. Это будет огромная психологическая проблема,
когда будет доступна человеку информация, если он
этого захочет, о том, какие у него предрасположенно-
сти к болезням и каковы их вероятности. Часть людей
в той или иной степени если не мнительно, то, по край-
ней мере, внимательно относится к возможным буду-
щим проблемам. Этих проблем не было, покуда он не
знал о своих предрасположенностях к болезням. Вот
они ему предъявлены.
Проводятся исследования, которые показывают, что
при разных болезнях выбор «хочу знать» – «не хочу
знать» оказывается противоположным. Скажем, в слу-
чае тестирования на предрасположенность к развитию
рака молочной железы. Выясняется, что у женщин, ко-
торым поставлен соответствующий диагноз, восприя-
тие жизни уже меняется в худшую сторону, хотя болез-
ни нет. Потому что они живут в тревоге, что у них это бу-
дет. А по некоторым результатам диагностики вероят-
ность развития болезни очень велика – до 80 процен-
тов. Знание предрасположенности позволяет предот-
вратить будущую беду, но ухудшает восприятие жизни
сегодня.
В других случаях отношение к знанию результатов
диагностики противоположное. Например, при болез-
ни Альцгеймера. Рейган относится к таким больным.
В некоторых случаях, их около процента, определен-
ный вариант генетического текста с очень высокой
вероятностью связан с развитием заболевания. Эти
случаи семейные. Для таких случаев определенность,
создаваемая ДНК-диагностикой, оказывается предпо-
чтительнее неопределенности. Даже если прогноз пе-
чальный. Потому что человек может подготовиться к
неизбежному будущему. И его семья тоже знает, что
это произойдет, она к этому готова. Как показывают ис-
следования по биоэтике в США, отношение к ДНК-диа-
гностике на болезнь Альцгеймера положительное.
То есть, отношение оказывается разным в зависи-
мости от того, о какой болезни идет речь.
Владислав Баранов. Я думаю, мы затронули чрезвычайно интерес-
ную область.
Николай Янковский. Я просто одной строкой обозначу опасения,
связанные с ДНК-диагностикой предрасположенно-
стей к болезням. Ведь если эта информация станет ка-
ким-то образом доступна третьей стороне – страхов-
щикам, работодателям…
Александр Гордон. Супруге…
Николай Янковский. Одна из самых страшных вещей здесь – это
стигматизация. У человека никакой болезни еще нет, у
него только что-то в генетическом тексте…


Обзор темы


Геном человека — международная программа, конечной целью которой является определение нуклеотидной последовательности (секвенирование) всей геномной ДНК человека, а также идентификация генов и их локализация в геноме (картирование). Исходная идея проекта зародилась в 1984 среди группы физиков, работавших в Министерстве энергетики США и желавших заняться другой задачей после завершения работ в рамках ядерных проектов. В 1988 Объединенный комитет, куда входили Министерство энергетики США и Национальные институты здоровья, представили обширный проект, в задачи которого — помимо секвенирования генома человека — входило всестороннее изучение генетики бактерий, дрожжей, нематоды, плодовой мушки и мыши (эти организмы широко использовались в качестве модельных систем в изучении генетики человека). Кроме того, предусматривался детальный анализ этических и социальных проблем, возникающих в связи с работой над проектом. Комитету удалось убедить Конгресс выделить на проект 3 млрд. долларов (один нуклеотид ДНК — за один доллар), в чем немалую роль сыграл ставший во главе проекта Нобелевский лауреат Дж. Уотсон. Вскоре к проекту присоединились другие страны (Англия, Франция, Япония и др.). В России в 1988 с идеей секвенирования генома человека выступил академик А. А. Баев, и в 1989 в нашей стране был организован научный совет по программе «Геном человека».
В 1990 была создана Международная организация по изучению генома человека (HUGO), вице-президентом которой в течение нескольких лет был академик А. Д. Мирзабеков. С самого начала работ по геномному проекту ученые договорились об открытости и доступности всей получаемой информации для его участников независимо от их вклада и государственной принадлежности. Все 23 хромосомы человека были поделены между странами-участницами. Российские ученые должны были исследовать структуру 3-й и 19-й хромосом. Вскоре финансирование этих работ в нашей стране было урезано, и реального участия в секвенировании Россия не принимала. Программа геномных исследований в нашей стране была полностью перестроена и сконцентрирована на новой области — биоинформатике, которая пытается с помощью математических методов понять и осмыслить все, что уже расшифровано. Закончить работу предполагалось через 15 лет, т. е. примерно к 2005. Однако скорость секвенирования с каждым годом возрастала, и если в первые годы она составляла несколько миллионов нуклеотидных пар за год по всему миру, то на исходе 1999 частная американская фирма «Celera», возглавляемая Дж.Вентером (J.Venter), расшифровывала не менее 10 млн. нуклеотидных пар в сутки. Этого удалось достичь благодаря тому, что секвенирование осуществляли 250 роботизированных установок; они работали круглосуточно, функционировали в автоматическом режиме и сразу же передавали всю информацию непосредственно в банки данных, где она систематизировалась, аннотировалась и становилась доступной ученым всего мира. Кроме того, фирма «Celera» широко использовала данные, полученные в рамках Проекта другими его участниками, а также разного рода предварительные данные. 6 апреля 2000 состоялось заседание Комитета по науке Конгресса США, на котором Вентер заявил, что его компания завершила расшифровку нуклеотидной последовательности всех существенных фрагментов генома человека и что предварительная работа по составлению нуклеотидной последовательности всех генов (предполагалось, что их 80 тыс. и что они содержат примерно 3 млрд. нуклеотидов), наконец, завершена.
Доклад был сделан в присутствии представителя HUGO, крупнейшего специалиста по секвенированию д-ра Р.Уотерсона. Расшифрованный фирмой «Celera» геном принадлежал анонимному мужчине, т. е. содержал как X-, так и Y-хромосомы, а HUGO использовали в своих исследованиях материал, полученный от разных людей. Между Вентером и HUGO велись переговоры о совместной публикации результатов, однако они закончились безрезультатно из-за разногласий по поводу того, что считать завершением расшифровки генома. По мнению компании «Celera», об этом можно говорить лишь в том случае, если гены полностью секвенированы и известно, как расшифрованные сегменты располагаются в молекуле ДНК. Этому требованию удовлетворяли результаты «Celera», в то время как результаты HUGO не позволяли однозначно определить взаимное положение расшифрованных участков. В результате в феврале 2001 в специальных выпусках двух авторитетнейших научных журналов, «Science» и «Nature», были раздельно опубликованы результаты исследований «Celera» и HUGO и приведены полные нуклеотидные последовательности генома человека, охватывающие около 90% его длины.
Общебиологическое значение исследований, проведенных в рамках Проекта. Исследования генома человека «потянули» за собой секвенирование геномов огромного числа других организмов, гораздо более простых; без геномного проекта эти данные были бы получены гораздо позже и в гораздо меньшем объеме. Их расшифровка ведется все возрастающими темпами. Первым крупным успехом стало полное картирование в 1995 генома бактерии Haemophilus influenzae, позже были полностью расшифрованы геномы более 20 бактерий, среди которых — возбудители туберкулеза, сыпного тифа, сифилиса и др. В 1996 картировали геном первой эукариотической клетки (клетки, содержащей оформленное ядро) — дрожжевой, а в 1998 впервые секвенировали геном многоклеточного организма — круглого червя Caenorhabolits elegans (нематоды). Завершена расшифровка генома первого насекомого — плодовой мушки дрозофилы и первого растения — арабидопсиса. У человека уже установлено строение двух самых маленьких хромосом — 21-й и 22-й. Все это создало основы для создания нового направления в биологии — сравнительной геномики.
Знание геномов бактерий, дрожжей и нематоды дает биологам-эволюционистам уникальную возможность сравнения не отдельных генов или их ансамблей, а целиком геномов. Эти гигантские объемы информации только начинают осмысливаться, и нет сомнения, что нас ждет появление новых концепций в биологической эволюции. Так, многие «личные» гены нематоды, в отличие от генов дрожжей, скорее всего связаны с межклеточными взаимодействиями, характерными именно для многоклеточных организмов. У человека генов только в 4–5 раз больше, чем у нематоды, следовательно, часть его генов должна иметь «родственников» среди известных теперь генов дрожжей и червя, что облегчает поиск новых генов человека. Функции неизвестных генов нематоды изучать гораздо проще, чем у аналогичных генов человека: в них легко вносить изменения (мутации) или выводить их из строя, одновременно прослеживая изменения свойств организма. Выявив биологическую роль генных продуктов у червя, можно экстраполировать эти данные на человека. Другой подход — подавление активности генов с помощью особых ингибиторов и отслеживание изменений в поведении организма.
Весьма интересным представляется вопрос о соотношении кодирующих и некодирующих областей в геноме. Как показывает компьютерный анализ, у C.elegans примерно равные доли — 27 и 26% соответственно — занимают в геноме экзоны (участки гена, в которых записана информация о структуре белка или РНК) и интроны (участки гена, не несущие подобной информации и вырезаемые при образовании зрелой РНК). Остальные 47% генома приходится на повторы, межгенные участки и т.д., т. е. на ДНК с неизвестными функциями. Сравнив эти данные с дрожжевым геномом и геномом человека, мы увидим, что доля кодирующих участков в расчете на геном в ходе эволюции резко уменьшается: у дрожжей она очень высока, у человека очень мала. Налицо парадокс: эволюция эукариот от низших форм к высшим сопряжена с «разбавлением» генома - на единицу длины ДНК приходится все меньше информации о структуре белков и РНК и все больше информации «ни о чем», на самом деле просто непонятой и непрочитанной нами. Много лет назад Ф.Крик, один из авторов «двойной спирали» — модели ДНК, — назвал эту ДНК «эгоистической», или «мусорной». Возможно, какая-то часть ДНК человека действительно относится к такому типу, однако теперь ясно, что основная доля «эгоистической» ДНК сохраняется в ходе эволюции и даже увеличивается, т. е. почему-то дает ее обладателю эволюционные преимущества. Никаких объяснений такого феномена в настоящее время не существует, и без детального анализа нуклеотидных последовательностей геномных ДНК их дать невозможно.
Еще один важный результат, имеющий общебиологическое (и практическое) значение — вариабельность генома. Вообще говоря, геном человека высококонсервативен. Мутации в нем могут либо повредить его, и тогда они приводят к тому или иному дефекту или гибели организма, либо оказаться нейтральными. Последние не подвергаются отбору, поскольку не имеют фенотипического проявления. Однако они могут распространяться в популяции, и если их доля превышает 1%, то говорят о полиморфизме (многообразии) генома. В геноме человека очень много участков, различающихся всего одним-двумя нуклеотидами, но передающихся из поколения в поколение. С одной стороны, этот феномен мешает исследователю, поскольку ему приходится разбираться, имеет ли место истинный полиморфизм или это просто ошибка секвенирования, а с другой — создает уникальную возможность для молекулярной идентификации отдельного организма. С теоретической точки зрения вариабельность генома создает основу генетики популяций, которая ранее основывалась на чисто генетических и статистических данных.
Практические приложения. Самые большие надежды и ученые, и общество возлагают на возможность применения результатов секвенирования генома человека для лечения генетических заболеваний. К настоящему времени в мире идентифицировано множество генов, ответственных за многие болезни человека, в том числе и такие серьезные, как болезнь Альцгеймера, муковисцидоз, мышечная дистрофия Дюшенна, хорея Гентингтона, наследственный рак молочной железы и яичников. Структуры этих генов полностью расшифрованы, а сами они клонированы. Еще в 1999 была установлена структура 22-й хромосомы и определены функции половины ее генов. С дефектами в них связано 27 различных заболеваний, в том числе шизофрения, миелолейкоз и трисомия 22 — вторая по распространенности причина спонтанных абортов. Самым эффективным способом лечения таких больных была бы замена дефектного гена здоровым. Для этого, во-первых, необходимо знать точную локализацию гена в геноме, а во-вторых — чтобы ген попал во все клетки организма (или хотя бы в большинство), а это при современных технологиях невозможно. Кроме того, даже попавший в клетку нужный ген мгновенно распознается ею как чужой, и она пытается избавиться от него. Таким образом, «вылечить» удается только часть клеток и только на время. Еще одно серьезное препятствие на пути применения генной терапии — мультигенная природа многих заболеваний, т. е. их обусловленность более чем одним геном. Итак, массового применения генной терапии в ближайшем будущем вряд ли стоит ожидать, хотя успешные примеры такого рода уже есть: удалось добиться существенного облегчения состояния ребенка, страдающего тяжелым врожденным иммунодефицитом, путем введения ему нормальных копий поврежденного гена. Исследования в этой области ведутся по всему миру, и, может быть, успехи будут достигнуты раньше, чем предполагается, как это и произошло с секвенированием генома человека.
Еще одно важное применение результатов секвенирования — идентификация новых генов и выявление среди них тех, которые обусловливают предрасположенность к тем или иным заболеваниям. Так, есть данные о генетической предрасположенности к алкоголизму и наркомании, открыто уже семь генов, дефекты в которых приводят к токсикомании. Это позволит проводить раннюю (и даже пренатальную) диагностику заболеваний, предрасположенность к которым уже установлена.
Широкое применение несомненно найдет и еще один феномен: обнаружилось, что разные аллели одного гена могут обусловливать разные реакции людей на лекарственные препараты. Фармацевтические компании планируют использовать эти данные для производства лекарств, предназначенных разным группам пациентов. Это поможет избежать побочных эффектов терапии, снизить миллионные затраты. Возникает целая новая отрасль — фармакогенетика, которая изучает, как те или иные особенности строения ДНК могут повлиять на эффективность лечения. Появятся совершенно новые подходы к созданию лекарственных средств, основанные на открытии новых генов и изучении их белковых продуктов. Это позволит перейти от неэффективного метода «проб и ошибок» к целенаправленному синтезу лекарственных веществ.
Важный практический аспект вариабельности генома — возможность идентификации личности. Чувствительность методов «геномной дактилоскопии» такова, что достаточно одной капли крови или слюны, одного волоса, чтобы с абсолютной достоверностью (99,9%) установить родственные связи между людьми. После секвенирования генома человека этот метод, использующий теперь не только специфические маркеры в ДНК, но и однонуклеотидный полиморфизм, станет еще более надежным. Вариабельность генома породила направление геномики — этногеномику. Этнические группы, населяющие Землю, имеют некоторые групповые генетические признаки, характерные для данного этноса. Получаемая информация в ряде случаев может подтвердить или опровергнуть те или иные гипотезы, циркулирующие в рамках таких дисциплин, как этнография, история, археология, лингвистика. Еще одно интересное направление — палеогеномика, занимающаяся исследованием древней ДНК, извлеченной из останков, найденных в могильниках и курганах.
Проблемы и опасения. Финансирование «геномной гонки» и участие в ней тысяч специалистов основывались прежде всего на постулате, что расшифровка нуклеотидной последовательности ДНК сможет решить фундаментальные проблемы генетики. Оказалось, однако, что лишь 3% генома человека кодируют белки и участвуют в регуляции действия генов в ходе развития. Каковы функции остальных участков ДНК и есть ли они вообще — остается совершенно неясным. Около 10% генома человека составляют так называемые Alu-элементы длиной 300 п.н. Они появились неизвестно откуда в ходе эволюции у приматов, и только у них. Попав к человеку, они размножались до полумиллиона копий и распределились по хромосомам самым причудливым образом, то образуя сгустки, то прерывая гены.
Другая проблема касается самих кодирующих участков ДНК. При чисто молекулярно-компьютерном анализе возведение этих участков в ранг генов требует соблюдения сугубо формальных критериев: есть в них знаки пунктуации, необходимые для прочитывания информации, или нет, т. е. синтезируется ли на них конкретный генный продукт и что он собой представляет. В то же время роль, время и место действия большинства потенциальных генов пока неясны. По мнению Вентера, для определения функций всех генов может потребоваться не меньше ста лет.
Далее необходимо договориться, что вкладывать в само понятие «геном». Часто под геномом понимается лишь генетический материал как таковой, однако с позиции генетики и цитологии его составляет не только структура элементов ДНК, но и характер связей между ними, который определяет, как гены будут работать и как пойдет индивидуальное развитие при определенных условиях среды. И наконец, нельзя не упомянуть о феномене так называемой «неканонической наследственности», привлекшем к себе внимание в связи с эпидемией «коровьего бешенства». Эта болезнь стала распространяться в Великобритании в 1980-х годах после того, как в корм коровам стали добавлять переработанные головы овец, среди которых встречались овцы, больные скрэпи (нейродегенеративное заболевание). Сходная болезнь стала передаваться людям, употреблявшим в пищу мясо больных коров. Обнаружилось, что инфекционным агентом являются не ДНК или РНК, а белки прионы. Проникая в клетку-хозяина, они изменяют конформацию нормальных белков-аналогов. Феномен прионов обнаружен также у дрожжей.
Таким образом, попытка представить расшифровку генома как чисто научно-техническую задачу несостоятельна. А между тем такой взгляд широко пропагандируется даже весьма авторитетными учеными. Так, в книге Код кодов (The Code of Codes, 1993) У.Гилберт, открывший один из методов секвенирования ДНК, рассуждает о том, что определение нуклеотидной последовательности всей ДНК человека приведет к изменениям в наших представлениях о самих себе. «Три миллиарда пар оснований могут быть записаны на одном компакт-диске. И любой может вытащить из кармана свой диск и сказать: «Вот он — Я!» Между тем необходимо знать не только порядок следования звеньев в цепи ДНК и не только взаимное расположение генов и их функции. Важно выяснить характер связей между ними, который определяет, как гены будут работать в конкретных условиях — внутренних и внешних. Ведь многие болезни человека обусловливаются не дефектами в самих генах, а нарушениями их согласованных действий, системы их регуляции.
Расшифровка генома человека и других организмов не только привела к прогрессу во многих областях биологии, но и породило множество проблем. Одна из них — идея «генетического паспорта», в котором будет указано, несет ли данный человек опасную для здоровья мутацию. Предполагается, что эти сведения будут конфиденциальными, но никто не может гарантировать, что не произойдет утечки информации. Прецедент уже был в случае «генетической паспортизации» афроамериканцев с той целью, чтобы определить, являются ли они носителями гена гемоглобина, содержащего мутацию, которая связана с серповидноклеточной анемией. Эта мутация распространена в Африке в малярийных районах, и если она присутствует в одном аллеле, то обеспечивает носителю устойчивость к малярии, обладатели же двух копий (гомозиготы) умирают в раннем детстве. В 1972 в рамках борьбы с малярией на «паспортизацию» было истрачено более 100 млн. долл., а после выполнения программы выяснилось, что а) у здоровых людей, носителей мутации, возникает комплекс вины, эти люди чувствуют себя не совсем нормальными, и такими их начинают воспринимать окружающие; б) появились новые формы сегрегации — отказ в приеме на работу. В настоящее время некоторые страховые компании выделяют средства на проведение ДНК-тестов в отношении ряда заболеваний, и если будущие родители, носители нежелательного гена, не соглашаются на прерывание беременности и у них рождается больной ребенок, им могут отказать в социальной поддержке.
Другая опасность — эксперименты по трансгенозу, созданию организмов с пересаженными от других видов генами, и распространению таких «химер» в окружающей среде. Здесь особую опасность представляет необратимость процесса. Если атомную станцию можно закрыть, использование ДДТ и аэрозолей прекратить, то изъять из биологической системы новый организм невозможно. Мобильные гены, открытые МакКлинток у растений, и сходные с ними плазмиды микроорганизмов передаются в природе от вида к виду. Ген, вредный или полезный (с точки зрения человека) для одного вида, может со временем перейти к другому виду и непредсказуемым образом изменить характер своего действия. В Америке мощная биотехнологическая компания «Монсанто» создала сорт картофеля, в клетки которого включен бактериальный ген, кодирующий токсин, который убивает личинок колорадского жука. Утверждается, что этот белок безвреден для человека и животных, однако страны Европы не дали разрешения на выращивание у себя этого сорта. Картофель испытывается в России. Опыты с трансгенными растениями предусматривают строжайшую изоляцию делянок с подопытными растениями, однако на охраняемых полях с трансгенными растениями Института фитопатологии в Голицыне под Москвой ремонтные рабочие выкопали картошку и тут же ее съели. На юге Франции ген устойчивости к насекомым «перескочил» от культурных растений к сорнякам. Другой пример опасного трансгеноза — выпуск в озера Шотландии лосося, который набирает вес в 10 раз быстрее, чем обычный лосось. Существует опасность, что этот лосось попадет в океан и нарушит сложившееся популяционное равновесие у других видов рыб.
Что можно ждать от геномных исследований в ближайшие 40 лет? Вот как сформулировал прогноз Ф.Коллинз, руководитель программы «Геном человека» (США).

2010 год
Генетическое тестирование, профилактические меры, снижающие риск заболеваний, и генная терапия до 25 наследственных заболеваний. Медсестры начинают выполнять медико-генетические процедуры.
Широко доступна преимплантационная диагностика, яростно обсуждаются ограничения в применении данного метода.
В США приняты законы для предотвращения генетической дискриминации и соблюдения конфиденциальности. Не всем доступны практические приложения геномики, особенно в развивающихся странах.

2020 год
На рынке появляются лекарства от диабета, гипертонии и других заболеваний, разработанные на основе геномной информации.
Терапия рака, прицельно направленная на свойства раковых клеток.
Фармакогеномика становится общепринятым подходом для создания многих лекарств. Изменение способа диагностики психических заболеваний, появление новых способов их лечения, изменение отношения общества к таким заболеваниям. Демонстрация безопасности генотерапии на уровне зародышевых клеток при помощи технологии гомологичной рекомбинации.

2030 год
Определение последовательности нуклеотидов всего генома отдельного индивида станет обычной процедурой, стоимость которой менее 1000 $.
Каталогизированы гены, участвующие в процессе старения.
Проводятся клинические испытания по увеличению максимальной продолжительности жизни человека.
Лабораторные эксперименты на человеческих клетках заменены экспериментами на компьютерных моделях. Активизируются массовые движения противников передовых технологий в США и других странах.
2040 год
Все общепринятые меры здравоохранения основаны на геномике.
Определяется предрасположенность к большинству заболеваний (при/до рождения).
Доступна эффективная профилактическая медицина с учетом особенностей индивида. Болезни детектируются на ранних стадиях путем молекулярного мониторинга.
Для большинства заболеваний доступна генная терапия.
Замена лекарств продуктами генов, вырабатываемыми организмом при ответе на терапию. Средняя продолжительность жизни достигнет 90 лет благодаря социоэкономическим мерам. Проходят серьезные дебаты о возможности человека контролировать собственную эволюцию.
Из статьи В. С. Баранова «Гены предрасположенности или болезни, которые нас выбирают»:
Как всякое научное открытие, расшифровка генома человека привела к появлению новых важных научных направлений, бурным развитием которых ознаменовалось начало 21 века — функциональная геномика (functional genomics), генетическое разнообразие (human genome diversity), этические, правовые и социальные аспекты исследований генома человека (ethical’legal and social implications — ELSI).
Задачей функциональной геномики является изучение функций новых генов, точнее генных ансамблей, так называемых «генных сетей» в нормальном развитии органов, тканей и при различных заболеваниях. Исследование генетического разнообразия проливает свет на эволюцию человека, проблемы этногенеза, т. е. происхождение рас, национальностей, этнических групп и пр. Они особенно важны и для выяснения наследственной предрасположенности человека к различным, в том числе и наиболее частым заболеваниям. Огромное значение на современном этапе приобретают исследования путей адаптации человека к серьезным переменам в медицине и обществе, вызванными быстро нарастающей «генетизацией» человечества.
Одним из важнейших итогов изучения генома человека является возникновение и быстрое развитие нового направления медицинской науки — молекулярной медицины — медицины, основанной на диагностике, лечении и профилактике наследственных и ненаследственных болезней с помощью самих генов, точнее нуклеиновых кислот. Что же отличает молекулярную медицину от обычной медицины? Прежде всего, универсальность диагностики основанная на точных методах анализа самих генов. Ее профилактическая направленность, то есть возможность диагностировать или с высокой вероятностью предсказывать то или иное заболевание (предиктивная медицина). Четко выраженная индивидуальность лечения (лекарства должны подбираться каждому больному строго индивидуально). Наконец, использования для лечения разных наследственных и ненаследственных болезней самих генов и их продуктов (генная терапия).
Что же такое предиктивная медицина? Как показывают результаты сравнительного анализа, частота индивидуальной вариабельности молекулярной структуры геномов разных людей составляет около 0,1%. Это означает, что такие различия (замены отдельных букв) встречаются очень часто — примерно через каждые 400 знаков, что предполагает наличие 9 000 000 замен на каждый геном. Важно, что такие варианты не редко встречаются внутри самих генов. Их результатом могут быть замены букв в генетическом коде (полиморфизмы), в результате которых синтезируются белки с необычными, часто сильно измененными свойствами, отличными от нормальных. Наличие таких функционально различных белков (изоферментов), гормонов и пр. создает уникальный биохимический паттерн каждого человека.
Подобные замены в генах (полиморфизмы) далеко не всегда нейтральны. Они, а точнее продукты таких генов, как правило, работают менее эффективно и делают человека уязвимым к тому или иному заболеванию. Особенно ярко эту мысль выразил Фрэнсис Коллинз — директор Международной Программы «Геном Человека»: «Никто из нас не совершенен. Все больше генетических тестов становится доступно и каждый из нас, в конечном счете, обнаруживает у себя мутацию, предрасполагающую к какой-нибудь болезни». Действительно, именно при помощи генетических тестов у человека любого возраста, а при необходимости даже внутриутробно, можно установить предрасположенность к тому или иному заболеванию. При этом, естественно, тестированию подвергаются не все, а только определенные гены (гены «предрасположенности», то есть гены, полиморфизмы (мутации) которых совместимы с жизнью, но при определенных неблагоприятных воздействиях внешних факторов (лекарства, диета, загрязнения воды, воздуха и пр.) или продуктов других генов могут быть причиной различных, так называемые мультифакториальных заболеваний. Существенно подчеркнуть, что причиной большинства заболеваний являются мутации не отдельных, а многих разных генов (т.н. генных сетей), обеспечивающих соответствующие метаболические процессы. В последнее время именно расшифровка составляющих элементов таких генных сетей при различных заболеваниях, выяснение роли полиморфизмов отдельных генов в их возникновении составляет горячую область предиктивной медицины.
Важным разделом предиктивной медицины является фармакогенетика — выяснение генетически обусловленных особенностей индивидуальной реакции организма на различные фармпрепараты. По некоторым данным ежегодно в мире погибает более 100 000 человека в связи с неправильной дозировкой лекарственных веществ, игнорирующей индивидуальную вариабельность действия лекарств.
В настоящее время разработаны и широко используются в различных лабораториях и диагностических центрах, многочисленные генетические тесты. Часть из них направлена на выявление носителей мутантных генов, приводящих к различным тяжелым наследственным заболеваниям. Эти тесты особенно актуальны в семьях высокого риска, где уже есть больной ребенок. Они позволяют выяснить в семье носителей соответствующих мутантных генов и предотвратить рождение заведомо больного ребенка после своевременной дородовой (пренатальной) диагностики. Существует, однако, большая группа нейродегенеративных и некоторых онкологических заболеваний, первые клинические проявления которых наблюдаются сравнительно поздно, уже у взрослых. Для таких болезней разработаны методы досимптоматической диагностики.
В настоящее время, как показывает анализ мировой литературы, уже доступны для клинического применения около 150–200 генетических тестов Их широко применяют в различных центрах США и стран Западной Европы, особенно во Франции, Великобритании и в Германии. Во Франции, например, разработана и уже используется в медицинской практике система SESAM (System Expert Specialisee aux Analyae Medicale). Она основана на компьютерной интерпретации результатов генетического тестирования, а так же результаты биохимических, серологических и иммунологических анализов. В ходе ее выполнения уже используют свыше 80 тестов, которые обрабатывают при помощи специальной компьютерной программы. Особенно существенный вклад вносит данная программа в Предиктивную Медицину. Основной упор при этом делается на интерпретацию результатов различных генетических тестов, и, в первую очередь, тестов по изучению состояния генов системы детоксикации, ответственных за чувствительность человека к самым различным внешним воздействиям, особенно к химическим препаратам, лекарствам и другим ксенобиотикам.
В Великобритании уже началось осуществление масштабного проекта по созданию Биобанка, содержащего генетическую информацию более 500 000 британцев разных рас и этнических групп с целью изучения диабета, рака, болезни Альцгеймера, сердечно-сосудистых заболеваний. Предполагается, что данный проект, в случае его успешной реализации, станет началом новой эры в медицине, так как с его помощью станет возможным прогнозировать и лечить заболевания, основываясь на индивидуальных генетических особенностях пациентов.
Программа массовой генетической паспортизации всего населения и, прежде всего, молодежи уже начата в Эстонии. В России такая Программа пока отсутствует. Однако, различные предиктивные генетические тесты уже проводятся в разных молекулярных лабораториях и центрах Москвы, Санкт-Петербурга, Новосибирска, Томска и Уфы.
Естественно, что гены системы детоксикации (они же — гены метаболизма) представляют собой лишь одно из многих семейств генов, тестирование которых важно для целей предиктивной медицины. Существенная роль в наследственной предрасположенности принадлежит и другим генам, в частности, генам, контролирующим трансмембранный перенос метаболитов, а так же генам, продукты которых играют ключевую роль в клеточном метаболизме (гены-триггеры).
Таким образом, как ни печально, приходится признать, что человек рождается уже с набором генов, предрасполагающих его к тому или иному тяжелому заболеванию. При чем в каждой семье и у каждого человека выраженность наследственной предрасположенности к конкретной болезни сугубо индивидуальна. Тестирование соответствующих генов позволяет не только выявить лиц с повышенным риском этих и других мультифакториальных заболеваний, но и оптимизировать стратегию их лечения.
Существенно подчеркнуть, что достаточно объективная информация о наследственной предрасположенности к любому мультифакториальному заболеванию, которую мы унаследовали от родителей, может быть получена в результате тестирования не одного или двух, но сразу нескольких различных генов — главных генов предрасположенности в той или иной генной сети. В настоящее время методы тестирования многокомпонентных геннных сетей разработаны для более 25 мультифакториальных заболеваний.
Ко всему сказанному добавим: идентификация всех генов человека, открытие новых генных сетей неизмеримо увеличивает возможности генетического тестирования наследственной предрасположенности и медико-генетического консультирования. Существенную помощь в этом могут оказать новые технологии. В частности, методы анализа с помощью микрочипов, которые позволяет одномоментно тестировать тысячи генетических полиморфизмов у одного человека или сразу несколько полиморфизмов у многих тысяч людей. Последний подход особенно важен для суждения о генетической структуре населения целого государства, что важно для планирования наиболее эффективной системы профилактики частых мультифакториальных болезней.
Итак, с помощью генетических тестов можно получить достаточно объективную информацию о том, какие болезни уже «выбрали» нас в момент формирования нашего генома на начальных этапах эмбрионального развития, то есть носителями каких мутантных генов мы являемся. Вполне реально уже сегодня узнать в какой мере уникальные особенности нашего генома могут представлять реальную угрозу для здоровья наших детей и близких родственников, могут привести нас самих к тяжелым, неизлечимым заболеваниям. Совокупность таких сведений о геноме каждого человека и позволяет говорить об индивидуальной базе данных. Внедрение в практическую медицину пренатальной (дородовой) диагностики наследственных болезней, скрининг (массовое обследование) носительства мутантных генов и генетических тестов активно способствуют формированию баз данных для отдельных индивидуумов и целых семей. Дополненная сведениями о кариотипе (наборе хромосом) и генетическим номером (уникальный генетический код каждого человека, устанавливаемый методами геномной дактилоскопии) и является основой расширенной индивидуальной базы данных человека — его «генетическим паспортом»).
Проблема, однако, заключается в том, что далеко не каждый человек хочет и готов знать о подводных камнях своей наследственности. Не менее серьезной оказывается и проблема обязательной строгой конфиденциальности такой информации. Естественно, что решение этих и многих других проблем на пути широкого внедрения достижений современной генетики в жизнь требует их детального осмысления учеными и обществом. Назрела необходимость четкой юридической регламентации и гармоничной социальной адаптации применения достижений предиктивной медицины в практике здравоохранения.
Из статьи В. С. Баранова «Геном Человека как Научная Основа Профилактической Медицины»:
Стратегические направления исследований генома человека. Исследования генома человека уже привели к возникновению таких новых научных направлений, и, соответственно, программ как «Функциональная Геномика»; «Генетическое Разнообразие Человека»; «Этические, Правовые и Социальные Аспекты Исследований Генома Человека». Эти направления активно проникают во все сферы жизни человека, и позволяют уже сейчас говорить о быстро нарастающей «генетизации» человечества.
1. По мере стремительного увеличения числа картированных генов, все более очевидным становится недостаток данных об их функциях и, прежде всего, о функциональной значимости тех белков, которые они кодируют. Из более 30 тысяч генов уже идентифицированных на физической карте генома человека на сегодняшний день изучены в функциональном отношении не более 5–6 тыс. Какова функция остальных 25 тысяч уже картированных и такого же числа еще некартированных генов составляет важную стратегическую задачу исследований в программе «Функциональная Геномика». Методы направленного мутагенеза эмбриональных стволовых клеток, создание банков кДНК различных тканей и органов на разных стадиях онтогенеза; разработка методов изучения функций участков ДНК, некодирующих белки; развитие новых технологий по сравнительному анализу экспрессии генов — вот уже существующие подходы в решении проблем функциональной геномики.
2. Геномы всех людей, за исключением однояйцовых близнецов, различны. Выраженные популяционные, этнические и, главное, межиндивидуальные различия геномов как в их смысловой части (экзоны структурных генов), так и в их некодирующих последовательностях (межгенные промежутки, интроны, пр. ) обусловлены различными мутациями, приводящими к генетическому полиморфизму. Последний является предметом пристального изучения быстро набирающей силы программы «Генетическое Разнообразие Человека». Решение многих проблем этногенеза, геногеографии, происхождения человека, эволюции генома в филогенезе и этногенезе — вот круг фундаментальных проблем, стоящих перед этим быстро развивающимся направлением. Близко примыкают к нему и исследования по Сравнительной Геномике (Comparative Genomics). Одновременно с человеком проводится секвенирование геномов других млекопитающих (мышь), а также насекомых (дрозофилы), червей (Caenorhabditis elegans). Есть основания предполагать, что компьютеризованный анализ геномов различных животных позволит создать Периодическую Систему Геномов. Будет ли она по аналогии с известной Периодической Системой Химических Элементов Д. И. Менделеева двумерной или окажется многомерной покажет будущее. Однако, сама возможность создания такой Биологической Периодической Системы сегодня уже не представляется фантастичной.
3. По мере все более полной «генетизации» жизни человека, т. е. проникновения генетики не только во все разделы медицины, но и далеко за ее пределы, в том числе в социальные сферы, нарастающей заинтересованностью всех слоев мирового сообщества в достижениях генетики, все более очевидным для ученых, чиновников, правительств и просто образованных людей становится необходимость решения многочисленных этических, юридических, правовых и социальных проблем порождаемых успехами в изучении генома человека и познании его функций. Серии Этических, Правовых и Социальных программ, направленных на изучение проблем адаптации человека и общества в целом к восприятию достижений генетики.

Библиография


Баранов В. С., Баранова Е. В., Иващенко Т. Э., Асеев М. В. Геном человека и гены «предрасположенности»: Введение в предиктивную медицину. СПб., 2000
Боринская С. А., Янковский Н. К. Структура генома прокариот // Молекулярная биология. 1999. Т. 33. № 6
Бочков Н. П. Генетика человека и клиническая медицина // Вестн. РАМН. 2001. № 10
Генная терапия — медицина будущего / Под ред. А. В. Зеленина. М., 2000
Горбунова В. Н., Баранов В. С. Введение в молекулярную диагностику и генотерапию наследственных заболеваний. СПБ., 1997
Пузырев В. П., Степанов В. А. Патологическая анатомия генома человека. Новосибирск, 1997
Тяжелова Т. В., Иванов Д. В., Баранова А. В., Янковский Н. К. Новые гены человека в области 13q14.3, обнаруженные in silico // Генетика. 2003. Т. 39. № 6
Янковский Н. К., Боринская С. А. Геном человека: научные и практические достижения и перспективы: Аналитический обзор // Вестник РФФИ. 2003. № 2
Baranova A. V., Lobashev A. V., Ivanov D. V., Krukovskaya L.L., Yankovsky N. K., Kozlov A.P. In silico screening for tumour-specific expressed sequences in human genome // FEBS Lett. 2001. Nov. V. 9. № 508 (1)
Collins F. S., Green E. D., Guttmacher A. E., Guyer M. S. A vision for the future of genomics research. 2003. Nature. № 422
Mitochondrial DNA sequence diversity in Russians. Orekhov V., Poltoraus A., Zhivotovsky L.A., Spitsyn V., Ivanov P., Yankovsky N. // FEBS Lett. 1999. Feb. V. 19. № 445 (1)
Orekhov V., Ivanov P., Zhivotovsky L., Poltoraus A., Spitsyn V., Ginter E., Khusnutdinova E., Yankovsky N. MtDNA sequence diversity in three neighbouring ethnic groups of three language families from the European part of Russia // Archaeogenetics: DNA and the Population Prehistory of Europe / Ed. by. C. Renfrew, K. Boyle. Cambridge, 2000
The Human Genome // Nature. 2001. № 409 The Human Genome // Nature. 2003. № 421
Venter J. C., Adams M. D., Myers E. W. et al. The sequence of the human genome // 2001. Science. № 291

  • ДРУГИЕ МАТЕРИАЛЫ РАЗДЕЛА:
  • РЕДАКЦИЯ РЕКОМЕНДУЕТ:
  • ОСТАВИТЬ КОММЕНТАРИЙ:
    Имя
    Сообщение
    Введите текст с картинки:

Интеллект-видео. 2010.
RSS
X