Книга Таинственный геном человека - Фрэнк Райан

Люди с давних времен пытались управлять жизненными процессами. Еще в каменном веке земледельцы научились выбирать семена пшеницы и других злаков таким образом, чтобы в следующем поколении зерна становились более крупными и питательными. Сейчас почти все семена, которыми пользуются фермеры, являются результатом гибридизации — того самого эволюционного механизма полового скрещивания между разными видами. Человечество много тысячелетий постигает секреты природы и даже вмешивается в них, но лишь совсем недавно мы смогли сказать, что добавили еще один элемент к существующим четырем природным механизмам геномного творчества — к механизмам, на которые опирается естественный отбор, лежащий в основе эволюции. Этот пятый механизм — заранее рассчитанная генная инженерия живых геномов.

Если раньше все генные модификации, созданные руками человека, были следствием случайного совпадения свойств подвергаемых скрещиванию животных или растений, то сейчас — спасибо золотому веку генетики — мы взяли в свои руки преднамеренный генетический и эпигенетический контроль. Это не что-то пугающее или чудесное, что ждет нас в будущем. Уже в течение целого поколения мы живем в мире генной инженерии, во всяком случае если говорить о животных и растениях. Пока вмешательства в человеческий геном не происходило, однако, боюсь, это всего лишь вопрос времени.

Первоначальная реакция СМИ на публикации о черновой расшифровке человеческого генома показала, что мы нашли новый взгляд на самих себя. На протяжении повествования мы учились смотреть на себя с разных сторон, порой совершенно новых. Сложно рассматривать такие возможности беспристрастно. Хотя, возможно, сейчас самое время реагировать именно так. Ученые, в том числе занимающиеся молекулярной генетикой, соблюдают моральные и этические принципы. Применение инструментов наступающего золотого века «креативной генетики» (или, учитывая возрастающую важность эпигенетической регуляции, стоит использовать термин «креативная геномика»?) потенциально несет человечеству благо, в частности, в сфере медицины, а также за счет улучшения качества и количества пищи и, что менее очевидно, за счет дальнейшего изучения чудес природы.

Что может быть более важным, чем понимание генетической основы болезни, которое может быть использовано для лечения больных и предотвращения появления заболевания в будущем? Развитие в этой сфере уже началось и стремительно ускоряется, например, в виде предымплантационной генетической диагностики и отбора здоровых эмбрионов. У некоторых людей могут появиться этические или религиозные препятствия к такого рода вмешательствам. Пионеры молекулярной генетики и рекомбинантной ДНК, такие как Джеймс Котсон, Сидни Бреннер и Пол Берг, указывают, что здравый способ успокоить опасающихся — донести до неспециалистов суть научных исследований и то, что безопасность, а также моральная и этическая составляющие являются обязательной и привычной частью таких исследований и всегда принимаются во внимание.

Развитие современной генетики и геномики практически не касается генной инженерии, которая многих волнует. Большая часть фармацевтических исследований эпигенетики, включая изучение некодирующей РНК, направлена на улучшение медицинской терапии. Такой подход уже стал доминирующим при лечении рака. Я уверен, что он станет и основой для исследования различных аутоимунных заболеваний.

Как вы увидели, наше физическое и ментальное здоровье тесно связано с генетикой и влиянием окружающей среды. Генетические и эпигенетические различия между индивидуумами могут определять предрасположенность к развитию наркотической и алкогольной зависимости. Схожие индивидуальные вариации могут быть важны для определения предрасположенности ко многим болезням. Это открывает новые возможности и новые сферы исследования заболеваний, такие как персональная геномика и предсказательная медицина. Персональная геномика (которую часто называют интегрированным персональным профилированием омик) — это амбициозная программа исследований, направленная на динамическую оценку психологического состояния и здоровья человека на протяжении определенного времени. Одно из подобных исследований проводит профессор генетики Стэнфордского университета Майкл Снайдер. В ходе этого исследования используются генетические, транскриптомные и протеомические данные волонтеров, которые также проходят регулярные обследования метаболического состояния и изменений профилей аутоантител. Идея заключается в том, чтобы определить ключевые изменения в геноме, эпигеноме и внутренней психологии, а также во взаимодействии между ними при нормальном состоянии здоровья и во время подготовки к началу болезни.

Аналогичные проекты есть и в других странах. В Великобритании с 2006 по 2010 год при содействии благотворительной организации UK Biobank 500 тысяч человек в возрасте от 40 до 69 лет прошли медицинское обследование и сдали кровь для анализа ДНК, а также образцы слюны и мочи для проведения дальнейшего анализа. Цель этого проекта — создать банк данных, который улучшит наше умение предотвращать, диагностировать и лечить множество болезней, в том числе серьезных и смертельных, таких как рак, сердечно-сосудистые заболевания, инсульт, диабет, артрит, остеопороз, глазные болезни, депрессия и некоторые формы деменции. В 2005 году в США доктор Джордж М. Черч объявил о запуске проекта Personal Genome («Персональный геном»), в рамках которого геном 100 тысяч добровольцев из Канады, США и Великобритании должен был подвергнуться секвенированию (данные предполагается хранить в течение долгого времени). Собранная коллекция генотипов, или полных последовательностей ДНК всех 46 хромосом, будет опубликована вместе с дополнительной информацией о медицинских записях и физических измерениях, данными МРТ и другими, что позволит исследователям изучить связь между генотипом, окружающей средой и так называемым фенотипом — физическими характеристиками и развитием волонтеров. Это даст возможность не только выявить генетические связи конкретных параметров с определенными болезнями, но и узнать реакцию общества (в частности, страховщиков и работодателей) на подобные экстраполяции от генотипа к прогнозированию здоровья человека. Несмотря на то что проект потенциально может привести к дискриминации некоторых людей, он считается весьма успешным. Похоже, что подобные генетические и эпигенетические скрининговые программы, охватывающие большое количество людей, будут проведены еще во множестве других стран.

Со временем проекты по расшифровке личного генома могут стать основой для предсказательной медицины, позволяющей предвидеть серьезные заболевания и принимать активные меры для снижения риска их развития в будущем. Такие эксперименты могут быть полезны и для предупреждения развития ятрогенных заболеваний, возникающих как побочные эффекты лечения. Недавнее исследование нежелательных лекарственных реакций, проведенное с участием 5118 детей, получавших лечение (в том числе хирургическое) в британской больнице, показало, что у 17,7 % из них проявился хотя бы один побочный эффект. Авторы полагают, что фактический процент мог быть даже выше, так как они исключили из статистики возможные, но неподтвержденные случаи. Более 50 % побочных эффектов пришлось на опиаты и анестетики, а в 0,9 % случаев препараты нанесли непоправимый вред или привели к тому, что пациенту пришлось назначить более интенсивное лечение. Важно понимать, что многие из этих побочных эффектов (например, рвота после общего наркоза) не представляли опасности для жизни, но тем не менее были неприятными для детей и запоминались надолго, в связи с чем предпочтительнее было бы исключить их. Опасные и даже летальные побочные эффекты могут развиваться при длительном лечении как в больнице, так и дома под наблюдением врача. Некоторые из них станет возможным предсказать и соответственно предотвратить путем правильного подбора лекарств, когда в медицине начнут использоваться результаты исследований в области омик.