МОЯ «РУЧНАЯ» ДНК

Потенциальная возможность узнать, что «записано» в персональном геноме, появилась, начиная с нынешнего года, у каждого человека. Произошло это после того, как были исследованы и опубликованы геномы нобелевского лауреата Джеймса Уотсона и известного генетика Крейга Вентера. Началась эра персональной генетики.
   О том, для чего нужен личный геном и придет ли персональная генетика в Россию, рассказывает доктор биологических наук, директор Института общей генетики РАН Николай ЯНКОВСКИЙ.

   — Николай Казимирович, за последние несколько лет, после завершения программы «Геном человека», техника стала более мощной, а работы по определению последовательности генов — в десятки раз более быстрыми и дешевыми. Что означает этот переход на массовый, «фабричный уровень» для генетики как науки?

   — Достигнув какого-то уровня развития, фундаментальная наука всегда распространяется в практику, но это вовсе не останавливает чисто фундаментальных работ по созданию платформы следующего уровня.
   Проект «Геном человека» дал нам базовое представление о человеке вообще, но ведь все мы немного разные. Это «немного» количественно выражается в том, что отцовские и материнские хромосомы отличаются не более чем на 2 млн букв — из тех 3 млрд, что есть в наборе ДНК. Чтобы понять, как развивается конкретный признак, мы должны знать его конкретные отличия от той «справочной» последовательности, которая и была программой «Геном человека». Это будет уже индивидуальная информация. Если мы будем знать не один геном, а много разных, то поймем, в какой степени, до какого предела наши признаки заданы генами. Будет исследовано различие между представителями различных групп населения, как разошедшихся на историческом пути, так и просто обитающих в разных условиях. Изучив мутационные события, их последовательность на шкале времени и пространства, мы можем составить представление о том, как сформировалось нынешнее население Земли.
   Различия между геномами разных людей может дать информацию и об истории и биологии человечества, и о биологии животного мира в целом.

   — Ну а если говорить о медицине, что даст каждому человеку исследование его персонального генома?

   — Не секрет, что подавляющее большинство заболеваний связано с генами, с особенностями генетической конституции человека. Кровяное давление может повышаться, например, оттого, что сосуды слишком узкие (здесь задействована одна группа генов), либо — от постоянных стрессов (другая группа). За этими причинами стоит конкретная генетическая конституция. Выявив такую связь, мы определим мишень для воздействия лекарств — у разных людей она может быть разной при одном и том же заболевании. В большинстве случаев лекарства не действуют потому, что они слишком узконаправленны, и если попали «не туда», то пользы от этого не будет.
   Другая проблема — дозы. Во многих случаях действуют ведь не сами лекарства, а их производные в организме. Один человек будет перерабатывать препарат быстро, и ему нужна одна доза, другой — медленно, тогда та же самая доза может оказаться для него губительной. Сейчас пока еще нет точной информации о связи конкретных структур гена со свойствами метаболизма (переработки организмом различных веществ), но эти данные накапливаются очень быстро, и скоро медицина начнет применять их.
   Но тогда возникнет другая сложность — правильная интерпретация данной конкретной версии базового генетического текста (персонального генома). Для этого необходимо исследовать большое количество выборок больных и здоровых людей, выявить, что у них общего и чем они отличаются, и «привязать» варианты генетического текста к состоянию здоровья. Если иметь в виду, что заболеваний у человека порядка 30 тысяч, а в каждой группе нужно иметь тысячу больных, то предстоит огромная работа по сбору, интерпретации наследственной информации. А как это приложить к отдельному человеку — уже в какой-то степени философская проблема. Поскольку двух одинаковых людей в мире нет, а значит, нельзя дойти и до 100-процентного предсказания.

   — Ну а если в России сегодня кто-то захочет получить расшифровку персонального генома, что ему делать, куда обращаться?

   — Начнем со стоимости. Теоретически ставится задача, что в обозримом будущем эта услуга будет доступна примерно за $1000. Не у нас в России — в мире. Но мне кажется, что до этого еще далеко.
   Стоимость работ по получению первой в истории опубликованной полной последовательности нуклеотидов человека, выполненной компанией «Селера», была около $200 млн. Сейчас это обходится примерно в десять раз дешевле. Думаю, $20 млн в России найдется не у одного человека, и я не сомневаюсь, что за такую сумму эту работу можно выполнить во многих точках мира примерно за месяц. Однако пока подобных запросов на рынке нет, но если они появятся, то будут адресованы зарубежным компаниям.
   В нашей стране теоретически это тоже возможно, однако затраты будут неизмеримо выше. Машина последнего поколения стоит несколько миллионов долларов, а таких машин требуется не менее тридцати, так что базовые вложения вместе со стоимостью работ «потянут» примерно на $100 млн.

   — А вообще, есть у нас эти машины последнего поколения?

   — Насколько мне известно, на всю страну — либо одна, либо две.

   — Но представьте, что возникнет VIP-заказ, — ведь через какое-то время персональная генетика станет частью элитной медицины, найдутся политики, которые захотят получить расшифровку «личного» генома. Такие сведения надо будет держать в тайне (а то станет известно, что у такого-то государственного деятеля через несколько лет начнется болезнь Альцгеймера). Путину, например, геном в «Селере» придется заказывать?

   — Я не сомневаюсь, что там сохранят тайну с большей степенью вероятности, чем у нас, — это предусмотрено, включая механизм контроля и механизм наказания. Обеспечить сохранение тайны и необходимо, и возможно, однако в нашей стране все это кончится ничем. Если сегодня продают базы данных с личной информацией о высших должностных лицах государства, включая и тех, кто стоит на страже закона, — значит, они даже свои личные интересы защитить не могут! Как они могут при этом защитить информацию, касающуюся других людей?
   Но не стоит преувеличивать значение генетической информации: эти сведения существенно менее значимы по сравнению с «действующей» историей болезни. Мы, взрослые, по части заболеваний уже сложились, и все они известны, как минимум лечащему врачу. А это в нашей стране — тоже не всегда тайна. В принципе, для взрослого человека огласка его предрасположенности к заболеваниям не так много добавит к тому, что уже известно.

   — И все-таки, как вы считаете, ожидается в обозримом будущем массовый запрос на эту услугу?

   — Думаю, да, поскольку, как я уже говорил, информация о генетических причинах заболеваний, которыми страдает человек, очень важна для правильного лечения и профилактики. Пока назначение препаратов не базируется на данных генетики, но рано или поздно это будет сделано, и вот тогда многим понадобится их персональный геном. Это будет запрос каждого конкретного человека, который не сможет решить свою проблему, обращаясь к общемедицинским данным, как это происходит сегодня. Это индивидуальная задача, которая должна быть решена на основе индивидуальной информации.

   — Каковы все-таки перспективы этой новой медицины в России? Возможно ли создать «генетическую инфраструктуру» для подобных исследований?

   — В принципе, при наличии спроса вся эта отрасль может быть сформирована лет за пять. Это ведь прикладная сторона, она проще. Но есть еще фундаментальная, которая зависит от благосостояния государства. Наука едина, и у нас нет специфически российских целей, особенно для медицинской генетики, но возможности для их реализации сильно различаются. И если говорить не о коммерческой стороне, а о том, что будет поддерживать государство, то при разнице в объемах финансирования примерно в сотни раз мы не можем ставить себе те же цели.
   Сейчас в Академии наук, как известно, внедряется новая форма финансирования, которая будет построена не по территориальному принципу (институтам), а по целевому. Цель должна объединить разные учреждения, созвездия исполнителей из разных мест. Но, к сожалению, биология и сейчас не является в России объявленным приоритетом, хотя положение в последние годы несколько улучшилось. В США в конце 90-х годов уровень финансирования отличался от нашего в тысячу раз, но то было действительно катастрофическое время для российской науки. Сейчас этот уровень отличается в десятки раз, что тоже значительно. Средние размеры грантов Европейского сообщества составляют сегодня порядка 10 млн евро, и таких грантов по разным направлениям биологии раздаются сотни. Что касается самых крупных грантов, то у нас их получают единицы исследовательских групп, в Европе — десятки. И это, как вы знаете, не вопрос зарплаты, это прежде всего — вопрос оборудования. «Ходовой» размер грантов в России — менее миллиона рублей, и ориентированы они на то, чтобы наука выдавала прикладной результат, а не на новое знание. Получить деньги «на знания» практически невозможно, а ведь они составляют необходимый фундамент и для «персонального генома», и для многих других конкретных работ.
   Вот сейчас мы, например, довели до коммерческой стадии разработку Академии наук, которая велась в течение 40 лет. Мы можем при помощи специальной компьютерной программы и системы приборов сказать, к какому сорту относятся зерна и что можно из данного зерна сделать, а что нельзя. Например, из этого ячменя можно сварить пиво, а здесь не стоит и начинать. Сейчас пивоваренные заводы платят за это большие деньги, но ведь, повторяю, научная работа по этой теме велась 40 (!) лет и финансировалась хоть и понемногу, но непрерывно все это время. И только теперь удалось перевести эти знания в прибор.
   К сожалению, самую передовую технику в нашей отрасли закупают в России в основном предприятия, связанные с практикой. К примеру, в Институте рыбного хозяйства финансирование в 10 раз больше, чем в Академии наук. При этом уровень исследований, естественно, гораздо ниже, зато есть быстрый практический результат. Но если мыслить масштабами страны, а не отдельной отрасли, то непременно надо думать о фундаментальной составляющей, создании базовых знаний.
   Я недавно был в Китае, где исследования генома являются одним из главных приоритетов и развиваются фантастическими темпами: новейшее здание, самое лучшее оборудование, но… нет научной предыстории. Нет понимания, почему идеология исследований должна быть именно такая. Там еще не сложилась та «пирамида знаний», которая может рождать идеи. Они могут быть первоклассными, технологически безупречными исполнителями работ — не случайно они успели «запрыгнуть» в проект «Геном человека» на самом последнем этапе, вложив туда одномоментно $20 млн, и сделали около 5% работы. Сейчас на геномику в Китае тратятся большие средства, но нет предыстории фундаментальной науки, которую не купишь ни за какие деньги и которая пока еще жива в России.

Владельцы геномов    На данный момент в мире расшифрованы и опубликованы два персональных генома. Их владельцы — нобелевский лауреат Джеймс Уотсон и известный генетик, бывший глава компании «Селера» Крейг Вентер. Прочтенная в рамках проекта «Геном человека» геномная последовательность homo sapiens собиралась из фрагментов ДНК примерно ста разных индивидуумов.    Вентер первым опубликовал свой геном — в сентябре 2007 года. Его анализ и сравнение с уже имеющимся «усредненным» материалом показали, что генетическая изменчивость людей гораздо выше, чем считалось до сих пор. До того момента можно было понять, чем человек отличается от других видов живых существ, но чем отличается человек от человека, определить было нельзя. К примеру, если в январе 2000 года Билл Клинтон говорил в своем выступлении, ссылаясь на американских генетиков, что «все мы, независимо от расы, генетически на 99,9% одинаковы», то теперь, спустя всего семь лет, стало ясно, что эта цифра сильно преувеличена.    Работа по расшифровке генома нобелевского лауреата Джеймса Уотсона заняла два месяца и обошлась немного дешевле $1 млн (для сравнения: секвенирование первого генома человека длилось более 13 лет и стоило $3 млрд). Ее проводили две фирмы — 454 Life Sciences и BCM Human Genome Sequencing Center. В геноме ученого был обнаружен ряд отклонений. В частности, известная мутация, приводящая к раку кожи. Информацию о наличии или отсутствии гена, предрасполагающего к болезни Альцгеймера, Уотсон предпочел не узнавать, так как у медицины пока нет эффективных способов противостоять этой патологии.

«Проект тысячи геномов»    Проект определения нуклеотидной последовательности геномов тысячи человек по всему миру стартовал в конце января 2008 года. Участники — Институт геномики (Пекин, Китай), Институт имени Фреда Сангера (Кембридж, Великобритания), Национальный институт исследований генома человека (США). На осуществление предполагается потратить не более $30—50 млн — сумму, очень скромную для исследований такого масштаба.    Донорами ДНК для проекта в первую очередь станут участники завершившегося недавно проекта HapMap; позднее, скорее всего, понадобятся новые добровольцы. В рамках HapMap ученые выявили несколько сотен «снипов» — позиций в генетическом коде, отличающих разных людей друг от друга. Эти отличия зачастую связаны с развитием тех или иных заболеваний. В рамках нового проекта предполагается выявить существенно большее их количество.