Ген как лекарство. Петербургские доктора взялись за «нить жизни»

Открытие молекулярной структуры ДНК, которую назвали «нитью жизни», - событие, безусловно, эпохальное, обозначившее совершенно новые горизонты для биологии и медицины. Оно повлекло за собой целый ряд новых научных исследований, включая знаменитый международный проект «Геном человека», который считается наиболее амбициозной биолого-медицинской исследовательской программой за всю историю науки. Какова роль генетических знаний в современной медицине? Какое влияние оказывают наши гены, наследственность на всю жизнь человека - его здоровье, способности, характер? Об этом мы говорим со специалистами I Санкт-Петербургского государственного медицинского университета имени академика И. П. Павлова - руководителем кафедры медицинской биологии и генетики Мариной Корженевской и профессором кафедры клинической лабораторной диагностики с курсом молекулярной медицины Михаилом Зарайским.

ФОТО АВТОРА

На кафедре медицинской биологии и генетики целая стена увешана рисунками, а на полках модели из пластилина, бусинок - тщательно выполненные двойные спирали, хромосомы... Это работы школьников и студентов, участвующих в творческом конкурсе «ДНК - нить жизни». Каждый из авторов представляет эту нить по-своему. Для одних она похожа на спирально завивающийся, уходящий в небесную высь вихрь. Для других это ступени символической лестницы или древо жизни, аллегоричные ветви которого указывают пути видообразования и единую связь всех представителей живого мира. Но абсолютно во всех работах чувствуется задор, интерес и способность самостоятельно выбирать вариант творческого решения. Проведение такого конкурса в университете уже традиция. И одновременно - способ привлечь молодежь к научным знаниям, содействовать ее профессиональной ориентации. Ту же цель преследуют и «Школы по медицинской генетике», которые несколько раз в год проводят обе кафедры, представляемые нашими собеседниками. Ее лекторы - ведущие ученые и клиницисты - рассказывают будущим врачам о самых инновационных молекулярно-генетических методиках. 

- Научная школа Первого меда, изучающая медицинские аспекты генетики, одна из старейших в России. То есть важность генетических знаний для будущих практикующих врачей в вашем вузе оценили уже давно.

Корженевская:

- Сегодня трудно найти область медицины, в которой не были бы востребованы те или иные молекулярно-генетические знания. И, конечно, они необходимы будущим врачам, чтобы при постановке диагноза и выборе тактики лечения опираться не только на симптомы заболевания, но и на генотип больного.

Ведь жизнь любого из нас - результат реализации генетической программы, заложенной родителями. Именно в ней уже определен уровень обмена веществ, тип нервных реакций, гормональный и иммунологический статус. И наши гены непрерывно взаимодействуют с внешней средой - я имею в виду не снег, дождь и ветер, а то, что мы пьем, едим, вдыхаем с атмосферным воздухом, какие лекарства принимаем...

Зарайский:

- До тех пор пока не был расшифрован геном человека, врачам зачастую приходилось действовать методом проб и ошибок. Но теперь мы можем заглянуть в наш геном, как в книгу, и прочитать в нем информацию о нашей генетической уникальности, предрасположенности к разным болезням, особенностях организма...

Вот вы знаете, что взрослые китайцы практически не пьют молоко? Дело в том, что у них не вырабатывается или вырабатывается в очень малых количествах фермент лактаза, необходимый для его нормального усвоения. А без этого фермента даже стакан молока способен вызвать сильное расстройство пищеварения. Дефект лактазы наблюдается у 90% взрослого населения стран Азии и Африки.

Корженевская:

- Отсутствие этого фермента у взрослых людей - так называемый предковый признак. При охотничье-собирательском и кочевом образе жизни материнским молоком могли питаться только маленькие дети. Однако при переходе к земледелию и скотоводству молочные продукты стали доступны и взрослым людям. Большинство россиян, например, молоко прекрасно усваивают (70% - в европейской части России и 20 - 40% народов Сибири и Дальнего Востока), поскольку они являются носителями мутации гена лактазы, которая распространилась после появления молочного скотоводства примерно 9 - 10 тысяч лет назад.

- Что-то подобное происходит и с усвоением алкоголя. Любители выпить есть у всех народов, но почему-то в одних странах больше людей спиваются, а в других это редкое явление.

Зарайский:

- Метаболизм этанола в печени человека проходит в два этапа. На первом - этанол окисляется до промежуточного токсичного ацетальдегида, который затем превращается в безопасную уксусную кислоту. Если этот этап короток по времени, то в организме накапливается большое количество токсина. Он вызывает сердцебиение, повышение артериального давления, головную боль и тошноту. Те, кто испытывает подобное, редко становятся алкоголиками, просто потому что не могут выпить много, ибо быстро пьянеют даже от небольших доз спиртного. Среди жителей Юго-Восточной Азии - китайцев, японцев - доля лиц с защитным вариантом гена первого этапа составляет 70%, а среди русских - лишь 10%.

Если же первый этап метаболизма осуществляется медленно, то и токсичного ацетальдегида накапливается в крови в десять раз меньше, чем, например, у жителей Азии. Такие люди устойчивы к действию алкоголя, поэтому могут много выпить и долго не пьянеют. Но в этом-то и беда, они легко могут стать алкоголиками. Носителями такого варианта гена являются европейцы - например финны, шведы, русские.

На втором этапе метаболизма ацетальдегид выводится из организма, и этот процесс также может происходить либо быстро, либо медленно. При медленном выведении человек, выпив даже небольшое количество алкоголя, испытывает симптомы отравления и больше не пьет. Такой вариант защитного гена алкоголизма встречается в Юго-Восточной Азии у 50% жителей, а у россиян, увы, менее чем у 1%.

Как мы видим, у большинства азиатов первый этап окисления этилового спирта идет очень быстро, а второй - очень медленно. Поэтому много выпить они не в состоянии. У европейцев все обычно наоборот, и они могут употреблять алкоголь в довольно больших количествах. До поры до времени, конечно.

- Да, печально, что у большинства жителей России нет защитного гена. Так что отдадим должное нашим мужчинам-трезвенникам - волевой народ! - и вернемся к нашей теме. Только знание генетических особенностей каждого отдельно взятого человека и позволит всерьез говорить о персонализированной медицине...

Зарайский:

- Именно так. Хотя идея персонализированной медицины не нова - еще древнегреческие целители говорили: «Врач лечит не болезнь, а больного». Ведь одну и ту же болезнь каждый переживает по-своему.

Расшифровка генома человека позволяет «проецировать» заболевание на индивидуальный генотип пациента. Для этого с помощью современных молекулярных технологий проводится его генотипирование или анализ ДНК, а затем с учетом образа жизни человека и наличия у него биомаркеров и можно решать его проблемы: применять индивидуальную направленную (таргетную) терапию вместо стандартного низкоэффективного лечения, а также оценить риск побочных эффектов.

А, например, онкологам чрезвычайно важно знать специфические мутации или характер повреждения конкретных генов, приводящих к развитию опухолей различной локализации (рак молочной железы, рак толстой кишки, меланомы), что повышает эффективность лечения.

Корженевская:

- Генетические знания крайне необходимы и для целей профилактики. С помощью генотипирования можно определить наследственную предрасположенность к заболеваниям. Таким, например, распространенным, как псориаз, диабет, ишемическая болезнь сердца, рак молочной железы, атеросклероз.

Причем касаться это может не только отдельных пациентов, а целых народов! Ведь межэтнические различия - либо в подверженности некоторым заболеваниям, либо, наоборот, в устойчивости к ним - действительно существуют. Во многом это зависит от эволюционных факторов, таких как дрейф генов, генетическая изоляция и инбридинг, действие которых обусловлено географическим распределением проживания людей, особенностями питания и их образа жизни.

Например, частота проявлений целиакии (непереносимости белка пшеницы - глютена) в Скандинавских странах выше, чем в странах Южной Европы. Это связано с историческими особенностями питания - скандинавы питались добытой на охоте пищей, а у южноевропейцев издревле было хорошо развито земледелие и выращивание пшеницы.

В российских популяциях феномен этноспецифических болезней наиболее ярко проявляется у якутов. К числу «якутских» болезней можно отнести, в частности, синдром низкорослости и спинномозговую атаксию (прогрессирующее расстройство координации движений).

В Северо-Западном регионе России такое генетическое заболевание, как фенилкетонурия, встречается у новорожденных в два раза реже, чем, скажем, в Белоруссии и Польше, и составляет 6 - 7 случаев на 1000 малышей. Накопление некоторых наследственных болезней происходило и у евреев-ашкенази - у них с очень высокой частотой встречается болезнь Тея - Сакса и болезнь Гоше.

- Насколько генетикам уже удалось разобраться в причинах наследственной патологии и врожденных пороках развития?

Корженевская:

- На свете существует еще много тайн и много вопросов пока остается без ответов. На сегодняшний день у человека описано более 4000 наследственных болезней и синдромов, причины которых могут быть связаны как с дефектами генов и хромосом, так и с физико-химическими и биологическими внешними разрушающими воздействиями на плод (инфекции, радиация и прочие факторы).

Появилось новое понятие - «болезни образа жизни», обусловленные качеством питания, регулярностью физической нагрузки, стрессоустойчивостью и уровнем медицинского обслуживания.

Все мы, люди, - существа генетически несовершенные: каждый человек несет в своем генотипе в среднем пять «плохих» мутаций, которые могли бы привести к тяжелой наследственной патологии или даже к смерти. Проявятся ли эти мутации? Это зависит от многих факторов.

Нас выручает то, что мы - диплоидные организмы, то есть клетки человеческого организма содержат двойной набор хромосом и генов - по одной копии от каждого родителя. Одна копия может быть «плохая», а другая - «хорошая». Это состояние называется «гетерозиготность» и обусловливает высокую жизнестойкость, благодаря которой мутации не проявляются и человек остается здоров.

- Если говорить не только о наследственных, но и об обычных болезнях - действительно ли, зная их молекулярные причины, можно провести раннюю диагностику и даже вылечить пациента?

Корженевская:

- Такого термина, как «обычные болезни», пожалуй, не существует. Все они в той или иной степени зависят от генотипа пациента - по восприимчивости к инфекционному агенту, времени выздоровления после травмы... Генетика внесла свой вклад в этиологическую классификацию болезней. То есть по причинам и условиям развития их можно разделить на несколько основных групп: наследственные, многофакторные, инфекционные, травмы и врожденные пороки развития.

Что касается раннего определения наследственных заболеваний, то сегодня разработаны и внедрены в практику молекулярные методы пренатальной или дородовой диагностики, а апофеозом лечения должна стать генотерапия или даже использование гена как лекарства. Надеюсь, это случится довольно скоро.

Материал опубликован в газете «Санкт-Петербургские ведомости» № 054 (6407) от 26.03.2019 под заголовком «Ген как лекарство».