Иногда люди склонны многое сваливать на наследственность: от лишнего веса до склонности к преступлениям. Действительно ли на эти факторы влияют гены родителей? Можно ли отредактировать ДНК так, чтобы убрать лень и улучшить память? А распространенные сейчас генетические тесты — всего лишь мода или полезный инструмент? Когда в супермаркетах появится мясо клонированных животных и не опасно ли его есть? На эти и другие вопросы ответила врач-генетик, аналитик биомедицинского холдинга «Атлас» Антонина Акименко.
— Сейчас довольно популярны тесты ДНК и генетические скрининги. Их результаты действительно могут быть ценными для человека или это скорее модная процедура?
— В генетических тестах, как правило, есть несколько разделов. Некоторые из них действительно можно применять с пользой, а другие позволяют просто расширить знания об индивидуальных особенностях внешности и организма.
Наиболее важный раздел теста — панель моногенных заболеваний, тех, которые вызываются поломкой в одном гене (например, фенилкетонурия, муковисцидоз. — Прим. ред.).
Далее есть риски многофакторных заболеваний. В их развитие вносит вклад не только генетика, но и внешняя среда. К таким заболеваниям обычно относят ожирение, сахарный диабет 2 типа, бронхиальную астму. Благодаря этому разделу человек может изменить образ жизни, заняться профилактикой болезней, чтобы снизить риск их развития, и проходить регулярные скрининги.
Также в тестах есть раздел с различными признаками, связанными со спортом, питанием, личными качествами. Например, информация о медленном метаболизме кофеина будет означать, что кофе лучше пить в ограниченном количестве. А отчет про тип ушной серы станет просто интересным фактом о ваших особенностях.
Очень полезный раздел про индивидуальную реакцию организма на лекарственные препараты — фармакогенетика. Но он встречается не во всех генетических тестах. Этот раздел поможет врачу в сложных случаях подобрать некоторые препараты и их дозировки конкретному пациенту.
Следующий раздел — популяционный состав — информация о сходстве человека с представителями разных популяций на генетическом уровне. Не стоит путать популяцию с национальностью. Популяции сформировались достаточно давно и обусловлены сходной генетикой. В то время как национальность включает в себя культуру, язык, политические воззрения.
Также в тестах обычно есть сервис поиска родственников, который осуществляется по базам клиентов внутри компаний.
Поставить диагноз по итогам генетического исследования невозможно, потребуются дополнительные анализы.
— Когда мы сдаем тест ДНК, мы плюем в пробирку. Что происходит дальше? Как этот материал анализируют и что можно узнать? Какова вероятность ошибки?
— В слюне и соскобе с внутренней поверхности щеки (иногда материал собирают так) содержатся клетки эпителия, из которых выделяется ДНК. Дальнейшие действия зависят от выбранного метода. Наиболее распространенный метод проведения генетического теста — генотипирование на ДНК-чипах. Этот метод не слишком дорогой, что позволяет приобрести тест по комфортной цене.
В ходе этого метода выделенную ДНК делят на отрезки, которые далее наносят на микрочип — специальную пластинку с сотнями тысяч микроскопических лунок. В каждую из лунок помещают несколько тысяч нитей ДНК с заранее заданной последовательностью нуклеотидов. В результате реакции к этим нитям присоединяются подходящие отрезки ДНК, выделенные из слюны человека. После этого чип сканируют, и ученые получают данные о каждом участке, где произошла реакция, и приступают к их интерпретации. На этапе сканирования чипа важно прочесть не менее 95% от общего числа точек на чипе. Если сделать этого не удается, то тест придется провести снова.
Следующий метод — секвенирование нового поколения. В отличие от генотипирования процесс намного сложнее, но при этом технологичнее и позволяет интерпретировать больше данных. Такие тесты стоят ощутимо дороже.
При этом методе выделенную ДНК нарезают на отрезки, к которым крепятся специальные фиксаторы. Отрезки многократно удваивают и последовательность каждого прочитывают сотни раз. Прибор для чтения ДНК — секвенатор — транслирует на компьютер список прочтений ДНК. Затем поступившая информация анализируется и выдаются координаты расположения прочитанных отрезков в эталонной ДНК человека (речь просто об образце, а не об «идеальных» генах. — Прим. ред.). Происходит сравнение этих участков с аналогичными участками эталонной ДНК. На выходе получается файл с данными, которые можно интерпретировать.
Что касается точности данных, отражаемых в генетических тестах, то стоит обращать внимание, на какие научные источники опирается компания, проводящая ДНК-анализы. И важно помнить: поставить диагноз по итогам генетического исследования невозможно, потребуются дополнительные анализы.
— Часто говорят, что фигура или то, как проявляется внешнее старение, — это гены. Действительно ли это так?
— Если говорить про фигуру, в частности, про такое заболевание, как ожирение, то в редких случаях оно бывает наследственным и вызывается специфическим вариантом одного гена или возникает в результате другого заболевания (синдром Прадера — Вилли, синдром Барде — Бидля). Однако в большинстве случаев ожирение — результат сложных взаимодействий между генетикой и факторами окружающей среды. В таких случаях генетика может влиять, но точно не является приговором. Если человек придерживается сбалансированного питания и получает достаточную физическую нагрузку, вероятнее всего, он никогда не столкнется с проблемой ожирения, даже имея генетическую склонность.
А если говорить о преждевременном старении, не связанном с наследственными заболеваниями (такими, как, например, синдром Вернера), то ученые пока не могут выделить несколько конкретных генов. Дело в том, что в старении задействовано множество клеточных процессов, на каждый из которых влияют гены. Но точно известно: помимо генетики, влияние на старение оказывают и факторы внешней среды, такие как воздействие солнца, курение, питание и так далее.
В большинстве случаев ожирение — результат сложных взаимодействий между генетикой и факторами окружающей среды.
— А как обстоят дела в случае с показателями интеллекта, зависимостями, склонностью к преступлениям? Есть ли тут генетический след?
— Интеллект — сложный признак, включающий в себя много более простых: логическое мышление, память, креативность и так далее. Это делает трудным даже его адекватное измерение у конкретного человека. Ученым удалось обнаружить несколько генетических вариантов, связанных с интеллектом, однако они вносят в интеллект очень небольшой вклад.
Асоциальное поведение часто проявляется внутри семей, что позволяет предположить, что за склонность к преступлениям отвечают как унаследованные генетические факторы, так и семейное окружение. Какого-то одного гена или даже группы генов «преступности» обнаружено не было. Однако предполагается, что люди, обладающие определенными психологическими чертами (например, импульсивностью), могут чаще становиться преступниками. На развитие этих черт могут повлиять некоторые заболевания и состояния (например, синдром дефицита внимания и гиперактивности), на вероятность возникновения которых в свою очередь могут повлиять совокупные эффекты многих вариантов генов.
— Наверное, самая хайповая тема в вашей области сейчас — технологии редактирования генома. Как они работают и каковы могут быть практические результаты их использования? Придет ли человечество когда-нибудь к тому, чтобы можно было прийти в клинику и отредактировать те гены, которые мне не нравятся?
— Редактирование генома — процесс, во время которого участки конкретных генов удаляют, заменяют или добавляют. Его производят с помощью специальных ферментов, которые нацелены на определенную последовательность ДНК. Когда последовательность найдена, ферменты вносят разрезы в нити ДНК, что позволяет удалить ненужный участок и заменить его на другой, что важно для генной терапии, то есть лечения болезней при помощи редактирования генома.
Суть генной терапии заключается во введении здоровых генов вместо недостающих или поврежденных. Основной способ «доставки» здоровых генов сейчас — введение ретровирусного вектора, безопасного вируса, адаптированного специально для этой цели. Однако уже появились более современные методы — редактирование генома с использованием технологий ZFN, TALEN и CRISPR/Cas9. Эндонуклеазы — ферменты, лежащие в основе этих технологий, — вырезают конкретный участок генома, а далее в разрез вставляется фрагмент исправленной ДНК, принесенный с собой. Такой способ позволяет проводить более точную модификацию генома, чем при введении ретровирусного вектора.
Звучит обнадеживающе, но на самом деле пока мы находимся в самом начале эры генной терапии. Препаратов генной терапии пока немного, они очень дорого стоят и имеют ограничения по срокам введения. К примеру, препарат от спинальной мышечной атрофии «Золгенсма» гарантирует максимальную эффективность при введении в возрасте до 6 месяцев, а его стоимость составляет около $2 млн.
Но технологии продолжают развиваться, поэтому более широкое распространение генной терапии — вопрос времени, несмотря на наличие этических вопросов генной модификации.
— Еще одна горячая тема в генетике — клонирование. Как изменились возможности ученых в этой области со времен появления овечки Долли? Возможно ли в обозримом будущем практическое использование клонирования?
— Для начала скажем, что существуют три вида клонирования — клонирование генов, репродуктивное и терапевтическое клонирования. Клонирование генов позволяет получить копии генов или сегментов ДНК. Репродуктивное клонирование позволяет создавать копии целых животных. Терапевтическое клонирование производит эмбриональные стволовые клетки для экспериментов, направленных на создание тканей для замены поврежденных или больных.
Остановимся на репродуктивном клонировании. Оно может позволить исследователям создавать копии животных, что способно принести пользу для медицины. Например, возможное использование клонированных животных — тестирование новых лекарств и стратегий лечения. Большим преимуществом использования клонированных животных для такого тестирования является то, что все они генетически идентичны, а это означает, что их реакция на лекарства должна быть схожей.
Также можно использовать такое клонирование для получения сельскохозяйственных животных с нужными характеристиками.
— Их мясо или продукты из молока будут безопасны?
— После консультаций со многими независимыми учеными и экспертами по клонированию Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США в 2008 году постановило, что мясо и молоко клонированных животных так же безопасны, как и мясо и молоко неклонированных. Однако, поскольку клонирование все еще очень дорого стоит, вероятно, пройдет много лет, прежде чем продукты питания, полученные от клонированных животных, действительно появятся в супермаркетах.
сейчас нет убедительных научных доказательств того, что кто-либо полноценно клонировал человеческие эмбрионы.
— Как еще можно использовать клонирование на практике?
— Другое применение репродуктивного клонирования — создание клонов, чтобы восстановить популяции исчезающих или, возможно, даже вымерших видов животных. Хотя некоторые эксперты считают, что клонирование может спасти многие виды, которые в противном случае исчезли бы, другие утверждают, что клонирование создает популяцию генетически идентичных особей, которым не хватает изменчивости, необходимой для выживания вида.
Некоторые люди заинтересованы в клонировании своих умерших домашних животных. Но клон может радикально отличаться по характеру, поэтому не стоит ждать возвращения того самого питомца, который был раньше.
Хочу отметить, что репродуктивное клонирование — очень неэффективный метод. Например, та самая овечка Долли была единственным клоном, родившимся живым, из 277 эмбрионов. Также исследователи заметили некоторые проблемы со здоровьем у клонированных овец и других млекопитающих: дефекты жизненно важных органов, проблемы с иммунной системой и преждевременное старение. Долли умерла, когда ей было шесть лет — это половина средней продолжительности жизни овцы.
— Уже были успешные эксперименты с клонированием человеческого эмбриона. А возможно ли клонировать уже ребенка или взрослого человека?
—Несмотря на несколько подобных заявлений, сейчас нет убедительных научных доказательств того, что кто-либо полноценно клонировал человеческие эмбрионы. В 2013 году в США ученым удалось пересадить ядро клетки кожи человека в донорскую яйцеклетку и заставить ее делиться. Зародыш развивался несколько дней, после чего эксперимент прервали для извлечения стволовых клеток. Технически клонирование человека считается возможным, однако оно сопряжено с целым рядом этических и законодательных препятствий, поэтому вряд ли нас ждет будущее как в фильме «Остров».
