Геном на личности

Последние десять лет мы живем в эре персонализированной медицины: 15 февраля 2001 года журнал Nature опубликовал первые результаты секвенирования генома человека. Вскоре последовали намеки на то, что нам будут не страшны самые неизлечимые заболевания, и даже попытки генетически рассчитать и сконструировать геном с заданными свойствами. Координатор проекта «Геном человека» Эрик Ландер и его коллеги в юбилейном выпуске все того же журнала решили подвести научные и практические итоги десятилетки.

Бесконечный горизонт

Во-первых, мы все-таки узнали, что в геноме человека примерно три миллиарда пар нуклеотидов и около 28 тысяч генов, 21 тысяча из которых кодируют белки (то есть в кодировании белков принимает участие менее 1,5% хромосомной ДНК). Во-вторых, стали известны такие детали работы нашего генома, как транспозоны (мобильные генетические элементы) и разнообразные некодирующие последовательности, «опекающие» гены.

Секвенирование обладает феноменальной точностью в восстановлении эволюционной картины – теперь мы можем судить о степени нашего родства с неандертальцами или, если кому-то это покажется интересным, с дрожжами или мамонтами.

Сейчас лучшие умы молекулярной биологии бьются над расшифровкой «экзогенома» – совокупности модификаций и надстроек, контролирующих работу этих 28 тысяч генов.

Технологический прорыв

По признанию всех вовлечённых в процесс, лимитирующим фактором до сих пор остается метод секвенирования. К примеру, за неделю в 1990 году секвенатор был в состоянии «прочитать» 25 000 пар оснований, в 2000 году – 5 миллионов, а сейчас – 250 миллиардов. Этот прогресс даже превосходит правило Мура для полупроводниковой индустрии, которое заключается в том, что число транзисторов на кристалле удваивается каждые 24 месяца.

Востребованность секвенирования привела к тому, что все биотехнологические гиганты (Life Science, Roche, Applied Biosystems, Illumina) обзавелись соответствующим подразделением.

Впрочем, приз за создание технологии, позволяющей секвенировать 98% генома человека за 10 дней дешевле чем за $10 тысяч, до сих пор остается на банковском счете X PRIZE Foundation.

Результаты секвенирования послужили толчком и для развития других направлений. Биоинформатика потребовалась для интерпретации молекулярных данных: ведь каждый раз при анализе генома ученые получают не одну последовательность длиной в три миллиарда букв, а огромное количество перекрывающихся и повторяющихся цепочек в несколько сотен букв, да ещё и с опечатками. Другие методы молекулярной диагностики (чипы, ПЦР и др.) потребовались для уточнения полученных данных и для применения их на практике: зачем прочитывать всю последовательность у каждого конкретного человека (сиквенс), когда достаточно проверить несколько участков на наличие дефектов.

На практике

Для поклонников евгеники было выявлено 2850 генов для 165 различных наследуемых заболеваний.

Теперь можно диагностировать носительство у родителей и рассчитать вероятность заболевания у ещё не зачатого ребенка.

Пациенты в сухом остатке пока довольствуются только «картой рисков» – данными о мутациях, предрасполагающих к развитию того или иного заболевания. При желании вас протестируют (для этого не потребуется секвенировать весь геном – достаточно проанализировать интересующий участок) и определят, к каким именно болезням вы предрасположены.

Среди хорошо изученных состояний уже присутствуют атеросклероз, гипертония, макулодистрофия, болезнь Крона, аутоиммунные состояния, психиатрические расстройства, диабет II типа и, безусловно, любимец западной медицины – ожирение, для которого найдено аж 180 предрасполагающих локусов. Впрочем врач сообщит только о предрасположенности: упомянутые заболевания ни в коем случае нельзя назвать наследственными, поскольку образ жизни и вредные привычки обладают куда большим эффектом.

Идеальный вариант персонализированной медицины, о котором авторы проекта «Геном» мечтали 15 лет назад, пока хорошо работает лишь в презентациях, исследовательских проектах и заявках на гранты.

Сейчас рекомендации по лечению ревматоидного артрита или болезни Крона не блещут разнообразием, а ведь для каждой из них известно более полусотни локусов «риска», и каждый из них связан со вполне определенным звеном в патологическом каскаде. Очевидно, что, зная конкретное слабое звено, не будет необходимости подавлять работу всей системы в целом, как происходит при приеме тех же глюкокортикостероидов.

Проблема в том, что на практике эта индивидуальность ограничена лишь диагностикой и профилактикой: у врачей нет инструментов для точечного влияния на заболевание.

Последнее слово за фармацевтическими корпорациями, которые всегда выступали в роли посредника между наукой и пациентом и – в рублевом эквиваленте – определяли важность открытия.