Такие разные, притом что одинаковые

Вице-президент Национальной ассоциации биобанков Андрей Глотов / ФОТО Ольги ОСТРОВСКОЙ

Судя по всему, справиться со страхом заражения новым SARS-CoV-2 многим из нас поможет лишь появление прививки, одним из вариантов которой является так называемая РНК-вакцина. Дело в том, что как раз РНК вируса несет в себе генетическую программу по выработке новых инфекционных частиц, и, если часть этого генома ввести в наш организм, можно вызвать ответную реакцию. То есть построить иммунную защиту против вируса. Такова теория.

Что покажет реальная практика - пока ждем: до испытания на людях ни одна РНК-вакцина не дошла, поскольку вторжение в живой организм (пусть даже и вирусной частицы) на уровне генома - дело крайне ответственное.

«Ситуация с появлением новой коронавирусной инфекции оказалась настоящим триггером, спусковым крючком для запуска серьезных исследований в генетике. А это здорово и для науки, и для практической медицины», - считает наш собеседник. Андрей Сергеевич, доктор биологических наук, заведует лабораторией биобанкинга и геномной медицины СПбГУ, а также возглавляет аналогичный отдел в НИИ имени Отта.

- То бишь нет худа без добра?

- Сегодня идет активный сбор информации, данные аккумулируются, и принимаются те решения, которые логично было запустить еще лет пять назад. Например, недавнее постановление о создании национальной базы генетической информации.

Подобная база крайне важна прежде всего с практической точки зрения: если подробно не фиксировать полученные в науке результаты, ими никогда не сможешь воспользоваться на практике. Но и для самих ученых выгода сумасшедшая: сбор и генетической, и медицинской информации дает им возможность создавать нечто новое. К примеру, сегодня стало очевидно, насколько несовершенны наши диагностические тесты, а в эпидемиологии мы практически не можем разумно предсказывать, как то или иное заболевание будет распространяться, не знаем, какие штаммы и с какой скоростью будут возникать и насколько человек будет к ним чувствителен...

- Но разве можно предсказать поведение нового вируса?

- Если у нас есть подробная база данных по разным вирусам, с информацией об их генах и их поведении на протяжении многих лет (скажем, того же вируса гриппа), мы всегда сможем увидеть, как инфекция меняет свои свойства, какими циклами живет и насколько может быть опасной для человека: одни штаммы вызывают тяжелое поражение, а другие могут оказаться «нейтральными». Теоретически - на уровне генома - мы можем предполагать, как будут развиваться и другие типы инфекций.

Но тут крайне важна информация, связанная уже не с вирусами, а с нами, с нашими генами и мутациями в них. К счастью, наш геном не меняется на протяжении всей нашей жизни, что позволяет человеку, собственно говоря, понимать свои сильные и слабые стороны.

- Самое время напомнить, что каждый из нас неповторим?

- Молекула ДНК, несущая информацию от наших родителей, содержит более 25 тысяч генов и расположена в ядре каждой нашей клеточки, и это общее для нас всех. Но я имею до миллиона мутаций в своих генах, и они во многом совершенно не похожи на мутации в вашем геноме. Тут каждый из нас индивидуален.

Еще в 1990-е годы - при создании лаборатории пренатальной диагностики в НИИ акушерства и гинекологии имени Д. О. Отта - ее основатель Владислав Сергеевич Баранов сформулировал прогностическое значение данных о генотипе человека, что позволяет любому из нас лучше понять самого себя и знать, к какой группе риска он относится. Кстати, именно это стало крайне важным и в нынешней ситуации: мы все увидели, что одни люди устойчивы к новой инфекции, а у других вирус вызывает тяжелые осложнения. Генетики сейчас активно ищут ответ на вопрос «почему?».

- Что-то уже нашли?

- Пока понятен механизм проникновения вируса: он пользуется рецепторами (они же ферменты, что удивительно) на поверхности наших клеток, которые кодируются двумя генами - АСЕ2 и TMPRSS2. Белок АСЕ2 работает в комплексе с белком АСЕ1, одним из главных регуляторов тонуса сосудов, и мы сейчас исследуем как раз возможные мутации этих генов. Кстати, ген АСЕ2 расположен на Х-хромосоме, у женщин их две, а у мужчин одна, и отсюда, скорее всего, разная чувствительность к вирусу у представителей разных полов: большое количество белка снижает риск заражения.

Также активно обсуждается особенность наследственного аппарата, связанная с тромбофилией: показано, что осложнения часто развиваются через образование тромбов в сосудах легких. Здесь работает достаточно известный механизм - мы знаем, какие гены отвечают за свертываемость крови, и можно предсказать, какие пациенты относятся к зоне риска.

Следующая проблема связана с ответом иммунной системы на вирус: ряд китайских ученых уже обнаружили гены, которые так или иначе связаны с развитием у конкретного человека острой аутоиммунной реакции.

- Да, звучит даже слово «шторм»: иммунная система словно срывается с цепи и рушит все вокруг. Словом, мы еще раз убедились, что даже вирусная инфекция воздействует на нас по-разному...

- И мы вновь возвращаемся к персонализированной медицине, а значит, к возможности создать каждому его генетический паспорт. Сейчас, как мы знаем, проводятся профосмотры - у людей берут анализы, выполняют различные тесты, но насколько актуальна информация, которую получают при этом? Самое лучшее, если удается поймать заболевание на ранних этапах, и то далеко не всегда, предсказать же хоть какой-то значимый момент в здоровье человека, если патология не проявляется, невозможно. А генетика может это сделать, предсказать и развитие онкологии, и сердечно-сосудистых заболеваний, и проблемы с будущими беременностями у женщин... Потому что у генетики уникальное свойство - она гораздо раньше видит риски, и с ними можно работать.

- Подумала вот, наблюдая, как нынешняя ситуация испугала многих, не будут ли знания о своей наследственности излишне грузить людей?

- Мы разные. Кто-то готов знать, к какой группе риска он относится. Я, например, такой: чем больше информации о себе получаю, тем лучше. И разве не важно человеку в условиях нынешней эпидемии знать, например, что у него есть риск по развитию сахарного диабета, основного «виновника» развития тяжелых осложнений вирусной инфекции?

- Вы с братом-близнецом, тоже, кстати, генетиком, в свое время увлеклись изучением индивидуальных особенностей спортсменов. Зачем?

- Спорт помогает понять генетику близнецов, но главное - в спорте важнее, чем где бы то ни было, обращать внимание на семейные особенности. Если кто-то из близких - родители, братья/сестры - стали большими спортсменами, то тренеры непременно порекомендуют и вам тем же заниматься. Спортивные качества очень хорошо передаются: быстрота и выносливость - это на 70% наследственность! Вспомним - футболисты Березуцкие, братья Кличко, отец и дочь Тарасовы...

Первое свое исследование мы провели вместе с НИИ физкультуры - изучали генетику гребцов, и действительно обнаружили определенные маркеры, которые отличают высоко квалифицированных спортсменов от тех, кто обладает гораздо более скромными физическими возможностями.

Уже тогда нас заинтересовал ген, кодирующий выработку того самого АСЕ (ангиотензин-превращающего фермента), который регулирует тонус сосудов и во многом определяет реакцию нашей сердечно-сосудистой системы на внешние изменения среды. Мы предполагали, что именно в нем кроется разгадка выносливости гребцов, но доказать это не смогли. А вот американский ученый Хью Монтгомери показал, что изменения в этом гене определяют способность альпинистов подниматься на высоты выше семи тысяч метров.

Позже были обнаружены и некоторые другие гены, по мутациям в которых можно предположить, кому суждено подняться на самые высокие вершины, а кто навряд ли это сможет сделать...

- То есть в горы нас тоже тянет наследственность?

- Похоже, именно так. И это необходимо знать заранее. Например, есть группа генов, которая определяет работу сердца, и среди них - гены, фиксирующие возможность развития так называемой кардиомиопатии, нарушений в работе сердечной мышцы. Если есть такая мутация, человеку спортом вообще заниматься нельзя, поскольку для него высок риск внезапной смерти.

Это крайняя ситуация, но в любом случае генетика сегодня дает возможность подбирать каждому под себя более оптимальную спортивную нагрузку. Пусть нельзя в горы - зато можно успешно бегать на короткие дистанции. В мире все достаточно сбалансированно: не дано одно - дано другое.

- Вы вот с братом занимались боксом. Успешно?

- В каких только видах спорта мы себя не пробовали! И в боксе, и в плавании, и в настольном теннисе... Но, протестировав себя по некоторым генам, поняли, что надо выбирать спорт, связанный с выносливостью. И занялись гирями. Брат, кстати, стал кандидатом в мастера спорта.

- Худеете тоже по генетическим тестам?

- Сейчас нутригеномика, питание в зависимости от генетического аппарата, очень активно развивается: по анализу крови можно предсказать, что человеку полезно, а что нет, или какие продукты спровоцируют набор веса (а это, скажу по себе, в условиях карантина стало насущной проблемой). Есть соединения, которые конкретному организму могут быть вредны, если в нем нет фермента для их переработки... Конечно, кто-то на практике поймет, что ему нельзя пить алкоголь, например, но лучше знать об этом заранее. Верно?

Другой момент - оценка интенсивности метаболизма: по генетическому тесту можно понять, насколько быстро и хорошо мы усваиваем углеводы или для нас лучше жиры. Отмечу, что речь идет о тонкой регуляции нашего организма: за массу тела отвечают более тысячи генов, и на какой из них подействовать, чтобы добиться нужного эффекта, быстро не поймешь.

В свое время у нас была работа с диетологами: группе пациентов с весом более 140 кг составили генетический паспорт, чтобы понять, в чем причина набора веса. Изучили гены липидного обмена - не нашли особенностей. Посмотрели гены, отвечающие за углеводный обмен, - ничего. Провели анализ генов, отвечающих за развитие сахарного диабета, тоже нет ответа.

И, как ни удивительно, обнаружили мутации в генах серотонинового спектра, то есть для таких пациентов еда - стимул, вызывающий положительные эмоции, своеобразный наркотик. И если не заблокировать серотониновые рецепторы, такой человек будет есть бесконечно. А представьте, что его посадили на диету и заставили заниматься спортом? Он мучается, какие-то килограммы сбрасывает, а потом все равно срывается и набирает еще больший вес.

Но в нашем эксперименте врач применил нужную терапию, и пациенты сбросили вес до нормального без мучений. Всегда важно постараться понять причину.

- И ключевое слово - «врач»: если активно развивать генетику, каждый медик должен овладеть какими-то ее знаниями. Например, онколог должен помнить о генах, влияющих на развитие рака...

- Обязан знать об этом! И это для меня и для брата, возглавившего недавно генетическую службу 40-й больницы, болевая точка. У нас катастрофически не хватает кадров.

В апреле Минздрав не случайно разрешил допустить к тестированию на коронавирус специалистов с немедицинским образованием, что всеми было понято, как разрешение работать и нам, биологам: среди нас есть очень хорошие специалисты, прекрасно знающие именно диагностическую «кухню», но мы были (и, к сожалению, пока остаемся) совершенно бесправными в клинике. А в медицине, даже если мы начнем активно готовить кадры, в лабораторную генетику идут считанные единицы: пока это непрестижная специальность.

- И здесь отстаем, боюсь спросить, даже от Поднебесной?

- Отстаем. Вот, например, болезненная тема - орфанные наследственные заболевания, когда на лечение тратятся миллиарды рублей (или не тратятся, когда их в бюджете нет), но мы даже толком не изучили, какова распространенность этих недугов в российских регионах. В Петербурге, например, какое наследственное заболевание самое распространенное?

- Муковисцидоз?

- Врожденное заболевание глаз, ведущее к слепоте (болезнь Штаргардта). И только затем - муковисцидоз.

- И эти недуги у будущего малыша можно предсказать?

- Можно сделать так, чтобы у семейных пар, которые являются носителями наследственной патологии, не рождались больные дети. И лучше этого добиваться не технологиями пренатальной диагностики плода, когда беременность уже состоялась и ее приходиться прерывать, а проводить преимплантационную диагностику, когда отбирается зародыш, заведомо содержащий геном без наследственной мутации. Так мы с высокой вероятностью быстро снизим число рождений больных малышей.

Технологически мы готовы к этому, но сегодня выделяются миллиарды рублей на закупку орфанных препаратов и ни копейки - на преимплантационную диагностику. Мы ее выполняем, но только за счет пациентов, поскольку в квоты по ЭКО, экстракорпоральному оплодотворению, процедура не входит.

- Понятно: генная терапия у нас ждет своего развития. А редактирование генома?

- Тут важно понимать, что геномное редактирование - это не лечение, это изменение нуклеотидной последовательности, попытка устранить некие мутации. Но пока еще трудно прогнозировать, насколько, исправляя одни дефекты, мы не вызовем развития других. Во всем мире здесь больше вопросов, чем ответов.

- Чем глубже мы погружаемся в тайны нашего организма, тем меньше понимаем? Говорят, в геноме есть «мусор»: интроны, якобы неработающие в отличие от экзонов участки?

- Мусора нет, есть «мусорные» слова. Длина интронов в геноме действительно больше, чем экзонов, в которых расположены гены, кодирующие выработку всех наших ферментов, и зачем-то это нужно с точки зрения жизни. В интронах, например, достаточно много информации, регулирующей работу всего генома. Часть их продуцирует микроРНК, которые связываются с определенными генами, либо подавляя их работу, либо активируя.

Словом, важно знать термины, а не бросаться словами. Например, не так давно в нашей среде появились выражения «мокрая биология» и «сухая биология». Первое описывает биолога, работающего с пипеткой в руках, а вторая - создающего свои молекулы или изучающего геном на компьютере.

«Сухими» биологами называют биоинформатиков, и, кстати, российские специалисты одни из самых сильных в мире, что важно: везде идет активный сбор данных о геномах разных популяций. Американцы хотят получить миллион геномов, англичане - пятьсот тысяч, и для нашей страны, где проживают более двухсот национальностей, это очень значимая тема.

Сейчас мы приступили к международному проекту по сбору разного типа образцов у больных сахарным диабетом 2-го типа - планируем провести широкомасштабное изучение основных маркеров этого заболевания и полученные знания транслировать врачам.

- Если пока получены ответы далеко не на все важные вопросы, стоит ли активно обсуждать внедрение в нашу жизнь так называемых биочипов?

- Здесь опять важно понять, кто и что имеет в виду, произнося это слово. Для меня «биочип» ассоциируется прежде всего с отечественной разработкой диагностических тест-систем для поиска мутаций в генах: они были созданы уже лет десять назад в Институте молекулярной биологии, в котором я имел честь работать, учась в аспирантуре. Что касается чипов, которые будут вживлять в тело человека, пока это больше фантазии, мало имеющие отношение к реальности.

К тому же, если вы боитесь, что за вами следят, оставьте телефон дома, если вы не хотите, чтобы вас прослушивали, включите блокаторы сигнала. То же самое будет и в биомедицине: на каждое действие пытливый ум найдет свое противодействие, чтобы при желании скрыть важную информацию. Но польза от данных, которые потенциально можно будет получить с помощью таких устройств, колоссальна: именно в них ключ к персонализированной медицине.

Как раз в сборе полной информации о человеке - идея нашего биобанка, созданного в СПбГУ несколько лет назад. Это не просто «коллекция образцов», а собрано уже около ста тысяч. В будущем это «личные кабинеты» с важной информацией о пациенте: человеку не придется бегать по врачам, бесконечно пересдавая анализы - все данные о нем будут собраны в одном месте, и доктор (он и в биобанке ключевой специалист!) сможет увидеть, что с пациентом было раньше, что происходит сейчас, и дать правильную оценку всех его рисков.

Это моя мечта, но мне кажется, что она осуществима.