Десять лет назад научная общественность была взбудоражена — ученые начали расшифровку генома человека. От этого открытия многие ожидали скорых практических результатов, но путь оказался извилистым. И сегодня у генетиков по-прежнему больше вопросов, чем ответов. Один из ведущих российских ученых, профессор Лев Патрушев в интервью «Профилю» рассказал, когда мы сможем не только лечить, но и предсказывать болезни, почему не стоит бояться ГМО и кто может использовать генетическую информацию против нас.
ПРОФИЛЬ: Лев Иванович, некоторые люди с настороженностью относятся к попыткам ученых проникнуть в тайны генома, видимо, опасаясь, что это может быть использовано во вред человеку. Чтобы бы вы им ответили? Зачем ученым нужно было лезть в эту сферу?
Патрушев: Как зачем? Многие заболевания прямо связаны с генными мутациями. Собственно, основной задачей расшифровки генома было определение тех мутаций, которые приводят к заболеваниям, чтобы затем иметь возможность если не исправлять эти ошибки, то хотя бы с высокой долей вероятности предсказывать возможные заболевания.
ПРОФИЛЬ: Как работает этот механизм?
Патрушев: Если коротко, то почти все, что происходит в организме человека, все биологические процессы, все определяется такими белковыми молекулами, как ферменты. А ферменты, в свою очередь, кодируются генами, которые расположены на ДНК и состоят всего из четырех следующих друг за другом нуклеотидов: аденина, гуанозина, цитозина и тимина, соединенных в определенной последовательности. Собственно, комбинации этих нуклеотидов в разных сочетаниях и есть геном — тот генетический код, которым закодировано строение и функционирование всего нашего организма. Это как книга, в которой записана вся информация об организме, а каждый ген — это слово. Предполагалось, что полная расшифровка генома позволит выявить весь набор мутаций и даст ясную картину развития организма, в каком месте этого кода происходит ошибка, приводящая к заболеваниям, и как эту ошибку исправить.
ПРОФИЛЬ: Большая была работа...
Патрушев: Очень. На первую расшифровку генома в проекте «Геном человека» ушло более десяти лет и $3 млрд. Исследования вел международный консорциум, в который вошли научные коллективы из США, европейских стран, России и Японии. Параллельно аналогичные исследования вела частная фирма из США «Селера Геномикс», которой тогда руководил американский биолог Крейг Вентер. По мере развития технологий этот процесс становится быстрей, производительней и дешевле. Широко используются компьютерные и нанотехнологии. За последние десять лет стоимость расшифровки генома снизилась примерно в 10 тыс. раз. Десять лет назад все закончилось расшифровкой усредненного генома, взятого от представителей разных рас и полов. Сейчас завершается программа «Тысяча геномов» и начинается программа «Десять тысяч геномов», цель которых — сравнить геномы представителей не только разных рас, но и разных популяций. Причем генный материал берут у матери, отца и ребенка.
ПРОФИЛЬ: Зачем так много?
Патрушев: Это позволит значительно расширить наши представления о геноме человека. О том, какие мутации (негативные, позитивные или нейтральные) свойственны определенным популяциям, с какой частотой они передаются. Чем больше будет этих данных, тем полнее будут наши знания о геноме человека, о том, что отличает одного человека от другого. Ведь до сих пор мы не можем сказать, что геном полностью изучен. 20 тыс. генов, которые отвечают за биохимические реакции в организме, — это всего 3% генома. Остальные 97% — это множество повторяющихся последовательностей, функции которых пока толком неизвестны. А большинство мутаций происходит именно в этих 97% генома. Однако наличие этих темных пятен дает нам надежду, что именно там кроются недостающие сцены большой картины жизнедеятельности человеческого организма.
ПРОФИЛЬ: Какова природа мутаций?
Патрушев: Когда клетка делится, каждая дочерняя клетка получает копию генома от родительской. Но этот процесс не абсолютно точный, как и все в природе. В процессе деления половых клеток, которые впоследствии примут участие в создании нового организма, также возникают ошибки, когда какой-то нуклеотид встает не на свое место. Второй источник мутаций — экзогенное воздействие. Мы курим, вдыхаем вредные выбросы, получаем ультрафиолетовое и радиоактивное облучения, и в результате этого образуются мутагены, которые взаимодействуют с ДНК. Система репарации — восстановления — в такой ситуации может сработать неправильно, и поврежденный нуклеотид будет заменен на несвойственный данному гену.
ПРОФИЛЬ: То есть лучше все-таки вести здоровый образ жизни?
Патрушев: Вы возможно удивитесь, но самый мощный мутаген вовсе не табачный дым, а кислород. В процессе метаболизма внутри клеток возникают активные формы кислорода, которые повреждают в сутки до 200 тыс. нуклеотидов ДНК в каждой клетке. Если бы не работала система репарации, наш вид не выжил бы. Но даже при способности организма к восстановлению гены все равно повреждаются, мутации накапливаются, и происходит старение организма.
ПРОФИЛЬ: Как замедлить этот процесс?
Патрушев: Как минимум не подвергать организм воздействию неблагоприятных внешних факторов. Это поможет правильной работе системы репарации. Но дышать мы не перестанем, и этот фактор устранить не получится.
ПРОФИЛЬ: Что даст изучение генома в практической сфере?
Патрушев: В первую очередь развитие персонализированной медицины. Геном каждого человека уникален, у каждого свои особенности. Если сравнить, например, наши с вами геномы, мы найдем 3,5 млн отличий. Когда это выяснили, стало понятно, что неправильно применять одно и то же лекарство одинаково ко всем больным. Потому что все мы как в генетическом, так и в биохимическом отношении очень разные. Некоторые люди вследствие своих генетических особенностей и вовсе могут быть невосприимчивы к определенным препаратам. Такое направление, как фармакогеномика, как раз изучает влияние генома человека на метаболизм лекарств. Уже сейчас в США и в Европе на упаковках лекарств пишут, что перед приемом рекомендуется пройти генетическое тестирование. Наша лаборатория, например, работает над диагностикой предрасположенности к тромбозам. В качестве вещества, разжижающего кровь, при этих заболеваниях применяется варфарин. Определен ген, который отвечает за выведение этого препарата из организма. Если этот ген не поврежден, то варфарин выводится быстро и такому пациенту требуются повышенные дозы лекарства. А если ген поврежден, препарат выводится медленно и дозу необходимо снизить, чтобы не спровоцировать кровотечение.
ПРОФИЛЬ: Расшифровка генома оправдала возлагаемые на нее надежды в плане диагностики распространенных заболеваний?
Патрушев: В этой области пока не все так хорошо, как хотелось бы. У каждого человека, который проходил полное геномное исследование, выявлялось до 500 мутаций, которые ассоциированы с определенными заболеваниями. Но при этом человек здоров, и наличие этих мутаций никак не проявляется. Даже в тех случаях, когда мутантный ген был получен и от отца, и от матери, что многократно увеличивает вероятность появления заболевания. Поэтому все, что мы сейчас можем, — это констатировать факт наличия генетической предрасположенности к определенному заболеванию, которое неизвестно когда проявится и проявится ли вообще. Выяснить, какой конкретный ген или сочетание генов определяет широко распространенные заболевания, пока не удается. В плане диагностики распространенных заболеваний генетическое тестирование — пока не лучший инструмент.
ПРОФИЛЬ: Но при этом оно уже стало инструментом дискриминации.
Патрушев: Да. Америка и Европа уже перевернули эту страницу, а Россия, похоже, только открывает ее. Впервые это появилось в США. Там работодатели и страховые компании стали требовать у здоровых людей генетические тесты. Людей, у которых в ходе генетического тестирования выявляли предрасположенность, например, к нейродегенеративным, сердечно-сосудистым или онкологическим заболеваниям, объявляли профнепригодными, отказывали им в страховании жизни или повышали стоимость медицинской страховки.
ПРОФИЛЬ: Но ведь предрасположенность к заболеванию вовсе не означает его появление!
Патрушев: В том-то и дело. Куда большее влияние могут оказать внешние факторы в виде неблагоприятных условий жизни и вредных привычек. Научному сообществу потребовался не один год, чтобы убедить людей, принимающих решения, в поспешности таких выводов. Но не все прислушались. Если в большинстве стран Европы любые формы генетической дискриминации законодательно ограничены, то в США возможность использования генетического тестирования оставили для страхования здоровья.
ПРОФИЛЬ: На каком этапе находится Россия?
Патрушев: Использование данных генетического тестирования законодательно у нас никак пока не регулируется. А между тем уже появилось множество фирм, которые предлагают такие услуги, причем качество исполнения оставляет желать лучшего. Кто-то выявляет минимальную предрасположенность, превышающую контрольную величину на 0,01%, которая никогда не проявится, и на этом основании «раскручивает» пациента на дорогостоящие обследования. Есть и откровенные мошенники. Возможно, скоро эти услуги станут востребованными и в страховом бизнесе.
ПРОФИЛЬ: Если информацией о геноме можно злоупотребить, не стоит ли сделать ее закрытой?
Патрушев: Генетическую информацию действительно следует охранять, как персональные данные. Ведь ее можно использовать как в персонализированной медицине, так и в персонализированной токсикологии. Есть индивидуальные особенности, зная которые, можно нанести вред человеку. Есть геномные различия, характерные гены, которые отличают расы и отдельные популяции. А современная генная инженерия позволяет сделать токсин направленного действия, который заставит характерный ген спровоцировать какое-то заболевание. Широко об этом не говорят, но надо иметь в виду, что наука и технологии достигли того уровня, когда это возможно.
ПРОФИЛЬ: Какие еще перспективы открывает изучение генома?
Патрушев: Самым передовым направлением в этой области сейчас считается синтетическая биология. В отличие от традиционной генной инженерии, которая создает новые свойства организмов путем модификации уже существующего генома, синтетическая биология заново создает организм, полностью синтезируя его геном. В 2010 году все тот же Крейг Вентер объявил о создании синтетической бактерии микоплазмы лабораторной. Это первый в мире искусственный организм, способный к размножению. По сути, Вентеру удалось то, что не удалось средневековым алхимикам, создававшим гомункула.
ПРОФИЛЬ: Что значит искусственный организм? Это клон?
Патрушев: Нет. Клон — это точная копия какого-то конкретного организма. А тут речь идет о создании организма, отличного от ныне существующих на Земле. В данном случае в геном микоплазмы были внесены небольшие изменения, чтобы синтетический организм можно было отличить от природного. Этот синтетический геном собирался в клетках живых дрожжей, а затем помещался в бактериальную клетку «донора», из которой предварительно был удален ее собственный геном. В итоге получилась новая жизнеспособная клетка с рядом признаков, не имевшихся у природной микоплазмы.
ПРОФИЛЬ: Какое это имеет «народнохозяйственное» значение?
Патрушев: Синтез генов открывает большие перспективы для генной терапии, для замещения поврежденных генов на здоровые. В практическом смысле это дает нам возможность заставить бактерии работать, вырабатывая какой-то конкретный белок, например, инсулин.
В нашем Институте биоорганической химии инсулин человека производят на синтезированных молекулах ДНК. Чтобы человеческая ДНК работала в бактериальной среде, ее надо модифицировать, чтобы бактерия воспринимала ее, как свою.
ПРОФИЛЬ: Означает ли это, что методы генной инженерии помогут создать человеческие ткани и органы?
Патрушев: Это вполне реально в обозримом будущем.
ПРОФИЛЬ: Такой продукт генной инженерии, как генетически модифицированные организмы, насколько опасен?
Патрушев: Разговоры об опасности ГМО, на мой взгляд, выгодны тем производителям, которые не могут или не хотят конкурировать с производителями, успешно использующими генные технологии. Генная коррекция картофеля не может повредить человеку, потому что он совершенно не восприимчив к токсину, который накапливается в листе и смертелен для колорадского жука. Будь он опасен, его бы не допустили к использованию. Ген, который заставляет растение выделять этот токсин, действительно чужероден. Но это не значит, что он опасен для человека. Мы каждый день потребляем с пищей огромное количество чужеродных генов как растительного, так и животного происхождения. Все это разнообразие переваривается у нас в кишечнике и воспринимается организмом не как генетическая информация, а как фрагменты белковых молекул — строительный материал. Но нет дыма без огня. На этапе селекции трансгенных культур использовались гены-маркеры, не специфичные для данной культуры. С их помощью ученые узнавали, восприняла ли клетка новый ген. Эти гены-маркеры выделяли белки, которые могли вызывать у некоторых людей аллергические реакции. С этим сталкивались, но затем ученые научились удалять эти гены по завершении этапа селекции. Другой вопрос в том, что мы толком не знаем, что и откуда нам везут. Известно же, что в Россию сваливают не самый лучший продукт мирового сельского хозяйства. Должны быть хорошие лаборатории, которые тестировали бы всю продукцию, поступающую извне. А еще лучше создавать свою мощную индустрию генной инженерии. Тогда и картошка, и медицина будут не хуже, чем у них.
АВТОР: РОМАН УКОЛОВ
Профиль