В какой хромосоме сидит болезнь

Королева Виктория, Альберт и семейство.
Drottningholm Palace. Источник: londonlee.com

Одна из калифорнийских биотехнологических фирм объявила о расшифровке геномов трех человек, опубликованной в журнале Sciеnсe, за фантастические четыре с половиной тысячи долларов каждый! Известно, что осуществление проекта «Геном человека», завершившегося в 2003 году, обошлось примерно в 3 млрд. долл. Еще в 2008 году чтение одного генома обходилось в 60 тысяч. Ученые полагают, что в скором будущем геном можно будет прочитывать за какие-то сутки (сегодня определение отцовства по ДНК занимает никак не меньше месяца).

Резкое ускорение и удешевление анализа достигнуты за счет модификации уже известных методов считывания, или секвенирования, последовательностей ДНК (от англ. sequence – очередь, последовательность). Геномная ДНК в самом начале процедуры расщепляется ферментами, так называемыми нуклеазами, на короткие одноцепочные фрагменты. К этим фрагментам «подшиваются» короткие цепочки с известной последовательностью нуклеотидов («букв» ген-кода), меченных флюоресцентными красителями. Цепочки, содержащие примерно 400 нуклеотидов, замыкают в кольца, которые затем проходят многократное удвоение, в результате которого образуются дээнковые шары-сферы диаметром 200 нанометров.

Полученные «наноболы» сажают затем на специальные липучки, удерживающие по одной сфере, после чего и начинается процесс считывания последовательности ДНК во фрагментах. Ничтожные размеры наносфер позволяют расположить их на поверхности с большой степенью плотности, что сокращает расход дорогостоящих реагентов и увеличивает скорость считывания.

Руководство компании объявило о начале совместной работы с Институтом биологических систем в Сиэтле, в ходе которой будут прочитаны геномы 100 пациентов, страдающих хореей Гентингтона (Нuntington's desease). Этот проект станет самым большим исследованием геномной ассоциации с факторами риска развития заболеваний. К этому можно добавить сообщения об осуществлении проекта прочтения тысячи геномов представителей самых разных континентов (1000 Genomes Project). Его цель – посмотреть, чем же все-таки разные народы отличаются друг от друга.

В связи с этим большая группа специалистов по геномике и музейных работников из нескольких стран предложила свой план, названный «Genomes 10К» («К» от греч. «кило», то есть 1000). Речь идет о расшифровке 10 тысяч геномов позвоночных, или по одному на каждый род животных. Знание эволюционных связей между родами позволит наконец-то окончательно разрешить многие загадки эволюции позвоночного подцарства животного мира.

Но это все, так сказать, теория, а врачей интересуют весьма конкретные вопросы, касающиеся возникновения заболеваний человека. Science опубликовал статью Евгения Рогаева, Анастасии Григоренко и Гульназ Фасхутдиновой, которые вместе о зарубежными коллегами достоверно показали на молекулярном уровне, что королева Виктория «наградила» своих многочисленных потомков – и царевича Алексея в том числе – гемофилией В. Болезнь вызывается мутацией в гене F9, кодирующем фактор свертываемости IX, который локализуется («сидит») в женской половой хромосоме Х («икс»).

Еще дальше пошли специалисты парижского Института медицинских исследований (INSERM), которые с коллегами с помощью модифицированного┘ вируса иммунодефицита человека (ВИЧ!) сумели вылечить двух мальчиков от другого заболевания, сцепленного с полом – демиелинизирующей адренолейкодистрофии (АЛД). Эта патология возникает в результате мутации гена, отвечающего за синтез белка-транспортера, «сидящего» в клеточной оболочке-мембране. Врачи давно знают обо всех этих нарушениях, поэтому пытаются помочь больным детям, пересаживая костный мозг от иммунологически-совместимого донора. Однако даже эта операция не всегда возможна в силу невозможности подыскать такого донора.

Французские врачи прежде всего выделили стволовые клетки из костного мозга больных детей возрастом семь лет, после чего трансформировали их в культуре с помощью модифицированного ВИЧ. Вирус иммунодефицита, естественно, не может размножаться, но в то же время сохранил способность проникать в клетки-предшественники, перенося в своей полости ген транспортера, который затем благополучно интегрировался в геном стволовых клеток. Костный мозг ребят был убит с помощью химиотерапии, после чего детям ввели внутривенно генетически-скорректированные стволовые клетки – в надежде, что потомство некоторых из них со временем попадет в мозг. Это и произошло через 14–16 месяцев после операции, что подтвердили не только психологические и IQ-тесты, но также и томография мозга.

Сообщение французских специалистов вызвало неподдельный интерес во всем мире. И вот почему. Выяснилось также, что лентивирусы (или «ленивые»), к которым относится ВИЧ, гораздо лучше других приспособлены по своей биологии к переносу нужных для ген-терапии человека. Немаловажно также и то, что они, по всей вероятности, не интегрируются в «неправильных» местах генома. Это снимает риск развития лейкемии, что было в нескольких случаях при применении тех же аденовирусов.

Если лентивирусы действительно так безопасны, как в случае с мальчиками, то их применение открывает гораздо более широкие перспективы для применения методов ген-терапии при лечении людей. И вот тогда неоценимое значение приобретут быстрые и дешевые методы чтения геномов конкретных пациентов. Но уже сегодня заложены основы «адресного» направления вносимых генов именно в то место генома, которое они занимали в течение долгой эволюции позвоночных.