польза для здоровья сто,ит и намного большей суммы. А для человечества в целом затраты на разработку методов быстрого и дешевого секвенирования генома несомненно окупятся.
Александр Чубенко,
главный редактор интернет-журнала 'Коммерческая биотехнология'
Что же, собственно, получит пациент после того, как его геном будет, наконец, прочитан? Ответы на этот вопрос, которые сегодня дают серьезные специалисты, звучат сдержанно. Вот что пишет, например, Джордж Черч в журнале Edge о том, как это происходит сейчас: «По результатам анализа вашего генома компании либо дадут вам генеалогическую информацию о вас и ваших предках, либо медицинскую - если окажется, что у вас одна из небольшого количества генетических болезней, которые поняты настолько хорошо, что в этом случае можно что-то предпринять. Но другой информации они вам, как правило, не дадут - не скажут о тех вещах, которые нельзя вылечить или предупредить. Вам просто пришлют отчет, где простыми словами будет сказано, к какому врачу обратиться, какие анализы сделать и т. п.».
Черч называет эту не слишком вдохновляющую перспективу «аналитическим уровнем» проблемы персонального генома. Разумеется, создание персонализованных лекарств и методов лечения не отменяется. Однако в качестве концептуальной альтернативы - синтетического подхода к персональной геномике - Черч выдвигает нечто откровенно фантастическое: перестройку и конструирование живых систем. Впрочем, фантастика здесь смешана с уже предпринятыми практическими шагами: возглавляемая Черчем BioFab Group вовсю работает над переносом принципов конструирования электронных схем в область биологических систем. Бактерии в экспериментах уже выстраиваются по команде в слова «Hello, world» - но даже краткое обсуждение этой работы слишком далеко уведет нас от заданной темы.
Отметим лишь, что выстраивание дальних и именно фантастических (то есть знакомых с детства по научной фантастике) перспектив давно стало одним из важнейших механизмов продвижения крупных научных и технологических проектов.
Несравненно более скромный, чем у Черча, но тоже яркий, а главное, немедленно реализуемый вариант НФ-сопровождения своих проектов разрабатывает уже упоминавшаяся 454 Life Sciences (название часто сокращают до 454). Речь о нашумевшем плане секвенирования генома неандертальца. Работа идет в сотрудничестве с генетиком из Института Макса Планка Сванте Пэбо (Svante Pa..a..bo), известным своими исследованиями митохондриальной ДНК, выделенной из окаменевших костей неандертальца. Пэбо, изобретатель технологий анализа древних ДНК, давно хотел заняться полным секвенированием неандертальского генома, но никак не мог найти подходящую техническую базу - и тут ему как раз позвонил основатель 454 Джонатан Ротберг (излагаю историю по интервью, данному вице-президентом 454 Майклом Эгхольмом [Michael Egholm] журналу Technology Review). Главная сложность задачи - в плохом качестве генетического материала, извлеченного из костей, пролежавших в какой-то хорватской пещере 38000 лет, и компенсировать это можно обработкой примерно в 20 раз большего количества нуклеотидов, чем обычно. Отличный случай протестировать новую ускоренную технологию, разработанную 454! Для разминки уже проделаны тестовые «сканы» участков длиной в миллион пар нуклеотидов - прежний рекорд для неандертальцев составлял несколько сотен. Но главная НФ-задача впереди: попытаться выяснить, какие гены отвечают за то, что мы все-таки стали людьми. Недавно было проведено секвенирование генома шимпанзе. Различие с нами - в 35 млн. пар. В 454 исходят из того, что шимпанзе и мы разошлись в эволюционном развитии 5 млн. лет назад, а неандертальцы и мы - только 500 тысяч лет назад. План такой: взять эти 35 млн. пар и посмотреть, что в этих местах записано в геноме неандертальца - то, что у нас, или то, что у шимпанзе. На тех нескольких миллионах пар, которые уже просеквенированы, ДНК неандертальцев лишь в четырех процентах случаев совпадает с ДНК шимпанзе, в остальном они ближе к людям. «Эти-то четыре процента - самые интересные! - говорит Эгхольм. - Мы надеемся, что там могут быть гены, ответственные за высшие поведенческие функции. Было бы потрясающим успехом найти гены, ответственные за речь, познавательные способности, развитие мозга. Можно представить себе, что когда будут возникать гипотезы о том, какие гены у человека отвечают за высокоуровневое восприятие, мы сможем сравнить их с геномом неандертальцев и посмотреть, есть ли различия».
Когда можно ожидать решения задачи быстрого и дешевого секвенирования индивидуального генома?
- Не знаю. Знал бы - сильно бы разбогател!
Могут ли методы, создаваемые для этой задачи, дать возможность не только выявлять наследственные болезни и индивидуально подбирать лекарства, но и прогнозировать (определять) черты характера, особенности психики, поведения?
Можно ли генетическим анализом собирать информацию о таких чертах личности человека? В какой мере они определяются генетическими данными?
- Теоретически, наверное, да - но это уже и сейчас возможно, скорость секвенирования тут ни при чем. Практически - самые грубые вещи, типа слабоумия, или несколько более тонкие (общий уровень гормонального фона, уровень тех или иных нейромедиаторов) определяются генетически и в какой-то мере определяют характер человека. Но вот совсем тонкие особенности личности тоже, конечно, определяются во многом генетически, но не одним геном, а взаимодействием очень многих генов и их регуляцией. И тут уже играют важную роль всякие случайности при развитии. В сущности, это ключевой вопрос всей генетики, быстрым ответом тут не обойдешься, и точек зрения очень много.
Компания 454 Life Sciences, работающая над ускорением секвенирования, открыла большой проект сравнительного исследования генома неандертальцев, современного человека и высших обезьян - в попытке найти генетическую информацию, определяющую способность к планированию, абстрактному мышлению и т. п. (сравнивая те участки, что совпадают у неандертальцев и шимпанзе, но отличаются у нас). Ваше мнение о перспективах такого подхода?
- Уже во многих исследованиях показано, что есть гены, которые быстро эволюционируют у приматов и особенно у человека; многие из них действительно работают в мозге, регулируя количество нейронов, их развитие, миграцию, прорастание отростков, взаимодействие. Мутации в этих генах вызывают микроцефалию, слабоумие и т. п. То есть некоторые гены, отвечающие за интеллект, известны. Но это пока знания на очень грубом уровне, в духе таких аналогий: если электричество отключить, компьютер работать не будет; если перерезать провод к монитору, то работать будет, а показывать - нет.
Дальше все упирается не в генетиков, а в нейрофизиологов и нейропсихологов. Если бы было известно, какие структуры мозга отвечают за перечисленное вами, то можно было бы искать гены, от которых зависит развитие этих структур (если есть тонкий глюк в процессоре, то чтобы его изучать, надо сначала узнать, что среди этих разноцветных штучек с проводками где-то есть процессор, обнаружить его и примерно понять, как он работает). И скорее всего, такие тонкие вещи зависят от структуры мозга в целом, а значит, от взаимодействия большого числа генов. А на «простом уровне» один ген может отвечать только за очень грубые дефекты. К тому же скорее всего тут дело даже не в генах, а в регуляторных механизмах, определяющих, когда и как гены работают. Впрочем, это все не более чем educated guesses (догадки осведомленного человека. - Л..Л.-М.).
Занимаются ли наши компании и/или ученые задачами ускорения секвенирования?
- У нас простого-то секвенирования толком нет (один из академических научных центров уже который год секвенирует бактерию), про ускорение речь вообще не идет. Вот проанализировать чужие данные, это да, это мы умеем, - биоинформатика в России вполне конкурентоспособна.
Михаил Гельфанд,
доктор биологических наук, специалист по биоинформатике
