Около 5% генома исландцев нефункционально

Процесс переноса наследственной информации от ДНК с помощью информационной и транспортной РНК в белок. Фото Physorg

Ошибки в геноме называются мутациями, которые в отличие от модификаций передаются по наследству. Одной из таких ошибок была мутация в гене тяжелой цепи мышечного белка миозина, в результате которой наши предки около полумиллиона лет назад резко ослабили силу жевательных мышц. Возможно, поэтому им пришлось менять диету с растительной на протеиновую, что имело далеко идущие последствия. В конце концов современные люди вслед за другими волнами предков вышли из Африки с ее многочисленными болезнями, атакующими мозг (малярия, сонная болезнь, ВИЧ и т.д.), расселившись по всему миру.

Проблема была, однако, в том, что предков современного человечества было в той «экспедиции» не более тысячи-двух. Это с самого начала диктовало вступление в близкородственные браки с неминуемым накоплением неблагоприятных изменений в геноме. Тому множество примеров, один из самых ярких – история Птолемеев, перенявших обычай фараонов жениться на своих сестрах и дочерях, дабы не «разжижать» божественной крови. Для вырождения потомков одного из стратегов – Александра Македонского – хватило всего лишь 14 поколений.

Источником генетических заболеваний, помимо близкородственных браков, является хромосомный дисбаланс представителей двух полов в силу отсутствия у мальчиков второй женской половой Х-хромосомы (икс-хромосомы). Именно поэтому сильный пол преследуют сцепленные расстройства – дальтонизм и гемофилия, которой страдал цесаревич Алексей, врожденные иммунодефициты мальчиков и мышечная, или миодистрофия Дюшена (МДД), развивающаяся из-за мутации в гене белка дистрофина, который необходим для формирования нормальной мышечной ткани во всех ее проявлениях. 

Так мыслили весьма ограниченные в своих возможностях медицинские генетики догеномной эпохи. Однако все оказалось намного сложнее и интереснее. Известно, например, что в Исландии живет всего 300 тыс. человек, что диктует высокую степень близкородственных браков. Специалисты биотехнологической компании Рейкьявика опубликовали в 2012 году  данные геномного обследования 2636 исландцев с обращением внимания на редкие мутации в таких генах, как АВСА, повышающих риск развития болезни Альцгеймера.

По ходу исследования выяснилось, что первый мужской предок современного человека жил около 239 тыс. лет назад (через четверть миллиона лет после мутации в гене миозина). Удивление ученых вызвало большое число генных выключений, то есть мутантных копий, полученных от отца и от матери, – 1171 у 8 тыс. обследованных исландцев. Другими словами, около 5% их генома нефункционально!

Конечно, многие их них либо избыточны, либо несущественны для функционирования клеток и здоровья в целом. Люди ведь не страдают от неразличения запахов и вкусов, что было крайне важно для наших предков в дебрях Африки. Часто в разных частях мира «выключаются» гены слуха и речи, а также зрения, что не сказывается на их физическом существовании и работоспособности (вполне возможно, что компьютеры будут способствовать выключению и других генов). Авторы ссылались на американскую инициативу точной медицины (PMI), участники которой намереваются изучить ДНК миллиона американцев, после чего можно будет говорить более обоснованно о нашем геноме.

Еще больше выключений – 1317 – обнаружилось в геномах 10 503 взрослых участников исследования инфарктных рисков, проводящегося в пакистанском городе Карачи, и их коллег из Пенсильванского университета в Филадельфии, из Гарварда и британского Кембриджа. Авторы полагают, что связь ДНК с фенотипами (то есть проявлениями генов в клетках и тканях) в масштабах популяций является неоценимым источником знания о влиянии генных изменений на здоровье человека – развитие инфарктов и диабетов, инсультов и нейродегенеративных (паркинсонизм, болезнь Альцгеймера) и многих других. Понимание механизмов болезней (их этиологии) позволит разрабатывать более эффективные методы терапии с меньшими побочными эффектами. Но уже сейчас ученые делают попытки внесения исправлений в геном. Сотрудники Техасского университета в Хьюстоне применили для исправления мутантного гена дистрофин. 

Опуская детали, молекулярную систему внесли в оплодотворенные яйцеклетки (зиготы) мышей, которые после этого перенесли суррогатным самкам. Они и произвели на свет 24 мышат. Успешное редактирование было выявлено всего лишь у пяти из них (20%). У этих мышат восстановился нормальный уровень дистрофина в сердечной мышце, сосудах мозга и скелетной мускулатуре, восстановившей свою силу. Авторы считают 20% успехом. Критики же полагают, что об успехе говорить пока еще рано. Но соглашаются с тем, что замена мутанта нормальной копией была осуществлена не только в мышиных клетках, но и в человеческих.

Сами авторы понимают, что лечить надо людей. Но на пути к развитию технологии еще много препятствий, связанных с нашим непониманием биологии прежде всего нуклеиновых кислот, природа которых далеко не познана.