Страшные болезни могут таиться в человеческих генах

Ученые полагают, что раскрыв секреты генетического кода человека можно серьезно изменить качество жизни всего человечества. Именно поэтому ежегодно множество ученых всего мира участвуют в сложных проектах по исследованию генов человека, на которые тратятся огромные средства. Так недавно прошло масштабное исследование по расшифровке геномов тысячи человек разных национальностей- 1000 Genomes Project. В ходе работы ученым удалось осуществить расшифровку гораздо большего числа геномов благодаря новейшим технологиям, ускоряющим работу.

Вслед за этим началась работа по новому проекту - International Genome sample Resource, в котором планируется выявить отличия в одних и тех же генах у тысяч людей из разных стран, что может помочь найти ключевые изменения, отвечающие за возникновение болезней. Ученые считают, что находка гена, который является причиной заболевания, поможет победить болезнь, даже считавшуюся раньше неизлечимой.

Журнал "Огонек" попросил поделиться раскрытыми тайнами человеческих генов заведующую учебно-научной лабораторией «Геномная медицина» Северо-Восточного университета им. Аммосова Надежду Максимову, которая за несколько лет сумела найти причины трех подобных заболеваний.

"Сегодня известно свыше шести тысяч генетических заболеваний, и только две тысячи из них соотнесены с мутациями в конкретных генах. Для оставшихся четырех тысяч пока гены, вызывающие эти заболевания, не определены, и диагноз ставится исключительно исходя из картины заболевания. Тем не менее, новые молекулярно-генетические методы исследования постепенно позволяют связывать уже известные болезни с конкретными генами — когда это происходит, тогда и объявляют о регистрации новой болезни", - рассказала Надежда Максимова.

По мнению ученого, одновременно с этим появляются и новые мутации, одну из которых возглавляемая ею лаборатория описывает в настоящий момент.

Очень помогают, по словам Максимовой, исследования так называемых "генетически изолированных популяций" - групп людей по различным причинам живущих долгое время обособленно. В таких популяциях происходит закрепление в генофонде определенных структурных состояний генов и утрата других.

"Такие популяции есть в Финляндии, в канадском Квебеке, где с XVII века живут выходцы из Франции времен кардинала Ришелье, есть очень старая популяция германоязычных евреев-ашкенази в Центральной Европе. Очень многие заболевания и новые гены были открыты именно в таких обособленных популяциях. Затем, если врачи наблюдали похожую картину болезни у человека другой нации, достаточно было проверить у него наличие мутации в гене и поставить диагноз" - рассказала Максимова.

В России самыми яркими примерами обособленных популяций ученый считает чувашскую и якутскую.

" Выставить диагноз нового генетического заболевания сложно, этому предшествует длительная клиническая и научная работа. Нашим открытиям, например, предшествовала почти 25-летняя работа медико-генетической консультации, которая организовывала экспедиции в районы. В якутские села генетики поначалу ездили в составе бригад с другими врачами, а потом самостоятельно. На месте мы осматривали людей с наследственной патологией и приглашали их вместе с семьями на дообследование в город. Все это и дало основу для дальнейших исследований. Затем, на втором этапе, ученым нужно полностью прочесть, то есть секвенировать, геном больного и - в идеале - найти ген, который отвечает за ту или иную "поломку". Но это только в случае, если за заболевание отвечает один ген. Увы, как правило, все не так просто.

Надежда Максимова опровергла распространенное мнение о том, что генетическими болезнями болеют только родственники.

"Вовсе нет. Мы находили патологии у людей из совершенно разных, не родственных семей. Представляете, люди разные, а маркеры в крови - одинаковые. В этом случае генетики говорят об особом "эффекте основателя" - если попросту, довольно давно жил человек, у которого произошла подобная мутация, он оставил большое потомство, и дефект распространился. Сегодня люди являются носителями этого гена и, как правило, даже не подозревают об этом. Чтобы болезнь дала знать о себе, носитель должен встретить другого человека с такой же скрытой мутацией и родить ребенка", - сказала она.

Максимова полагает, что большинство людей на планете можно считать генетическими родственниками, а не родственниками в прямом смысле этого слова.

" В принципе, в геноме абсолютно любого человека можно найти от пяти до десяти скрытых мутаций, и поэтому, по большому счету, никто не застрахован от рождения больного ребенка. Это своего рода лотерея, в которую играет природа", - считает Надежда.

По словам ученого, считается, что лучше всего состоять в браке представителям разных народов, чтобы не смешивать похожие геномы. Однако и у них могут быть определенные проблемы.

"С другой стороны, когда дети рождаются от представителей смешанных наций, у них страдают некие адаптационные механизмы, и они в большей мере подвержены разным недугам, например аллергическим реакциям. Так что однозначно ничего утверждать не следует" - сказала Максимова.

Надежда Максимова поделилась опытом исследования, которое было вызвано обращениями людей, у которых рождались дети маленького роста, с большим животом, с короткими ручками и ножками. В течение жизни ростэтих детей не превышал 130 сантиметров. Генетики вместе с эндокринологами пытались лечить лечить пациентов гормоном роста, но это не особенно помогало. В ходе исследований у детей и их родственников стали просто брать кровь и складывать ДНК на хранение, поскольку в России вплоть до середины 2000-х годов не было возможностей проводить полномасштабные исследования с ДНК. Врачи предполагали, что, может быть, когда-нибудь смогут разгадать причину болезни. В результате в банке наследственной патологии удалось собрать свыше 15 тысяч образцов, которые хранятся в больших морозильниках при крайне низких температурах. В таких условиях ДНК может храниться около 10 лет и лишь потом начинает деградировать.

Кроме этого ученые стали составлять реестр патологий и рисовать огромные, на несколько листов, родословные пациентов, находя их родственников, о которых они не догадывались. Эта огромная подготовительная работа помогла в последствии провести анализ не собирая всех больных одновременно.

Прочтение генома - крайне дорогостоящая операция, осуществлять которую оказалось выгоднее в Японии. В 2004-м Надежда Максимова выиграла грант Японского фонда международного обмена для молодых ученых, в рамках которого она вместе с коллегами работала в НИИ мозга Университета Ниигаты. Примерно в это же время был найден ген похожего заболевания у темнокожих больных из Марокко и Туниса. Оказалось, что те же гены, но с иной мутацией отвечают за заболевание российских пациентов. В итоге открытие отечественных ученых вошло во Всемирную базу генетических заболеваний (OMIM) под названием "якутский синдром низкорослости".

Вторым открытием Надежды Максимовой и ее коллег стала ранее не описанная болезнь, при которой у детей, родившихся здоровыми, к 6-7 месяцам начинали атрофироваться зрительные нервы и развивался иммунодефицит. В итоге удалось найти мутацию в определенном гене. Новое заболевание было названо по первым буквам его симптомов - SOPH-синдром. В 2010 году об этом была опубликована работа в Journal of Medical Genetics, и довольно быстро стала поступать информация о том, что таких же больных нашли во Франции и в Англии. Это стало подтверждением того, что российские ученые все сделали правильно.

Надежда Максимова рассказала о причинах возникновения генетических болезней.

 "Причин может быть много. Если в какой-то местности наблюдается рост генетических патологий, медики обязаны посмотреть, нет ли там опасных производств. Но в принципе дело обстоит так: сказать, что точно стало толчком мутации, мы не можем, а вот понять по анализу ДНК, когда она впервые возникла, вполне реально. Сейчас мы как раз изучаем на этот счет новую и очень тяжелую болезнь, при которой дети доживают максимум до трех лет из-за необратимого нарушения обмена веществ. Из 16 обнаруженных нами пациентов сегодня живы двое. Родители одного из них организовали поиск средств в интернете, чтобы отправить ребенка на обследование в Японию", - сообщила она.

Максимова поделилась сложностями, которые сопровождают исследования, иногда создавая большие проблемы. Очень сложно перевозить анализы, поскольку перевозка крови требует низких температур и практически не допускает тряски, которая грозит разрушением ферментов. За границу по законам РФ нельзя вывозить для исследования ни анализы, ни ДНК. Получается, что проще вывезти самого ребенка. И тем не менее, Надежда считает, что медикам по силам лечить некоторые генетические болезни, хотя - далеко не все.

"Из почти 6 тысяч таких болезней лечить можно от силы 10-15. Такое лечение признано самым дорогим в мире - оно обходится от 20 до 100 миллионов рублей в год и связано, как правило, с ферментными замещениями. В ряде случаев точная постановка диагноза позволяет корректировать состояние, замедлять прогрессию болезни и смягчать симптомы. Но все равно главным лечением считается профилактика. Это значит, что, когда у человека в роду были генетические заболевания, ему обязательно перед тем, как планировать семью, нужно сделать тест, чтобы выяснить, не является ли он скрытым носителем опасных генов, и, в случае выявления подобных, взвешенно принимать решение о своих дальнейших действиях" - рассказала она.

Поскольку проверка генов - дорогое удовольствие и в России является повсеместно платной, Максимова считает некоторой альтернативой создание биочипов - тестов, которые по капле крови диагностируют сразу несколько заболеваний. Биочипы могут учитывать специфику региона и включать в себя наиболее опасные генетические болезни для данной популяции.

"В Якутске мы, например, выиграли грант федеральной целевой программы Министерства образования РФ и создали тестовый чип, который диагностирует сразу пять генетических заболеваний, включая недавно открытые, за те же 1,5-2 тысячи. В результате исследований мы уже выявили, что каждый сотый якут является носителем SOPH-синдрома, каждый 33-й - 3-М-синдрома", - сообщила ученый.

Появления первых работающих технологий кардинального лечения генетических заболеваний с помощью редактирования генома Надежда Максимова ожидает в ближайшие 20 лет, учитывая как много было открыто в этом направлении в последние годы.

"С точки зрения медицинской генетики - это почти завтра", - оптимистически закончила она.