Ученые надеются, что редактирование генов поможет исправить наследственные болезни

Наша ДНК проще, чем у таракана?

— Светлана Алексеевна, все мы имеем какое-то общее представление о ДНК и генах. Но это всегда один и тот же неизменный набор? Могут ли среди нас быть мутанты с невероятными способностями, как в блокбастере «Люди Икс»?

— Думаю, если бы они были, мы о них уже знали бы. На самом деле, наш набор генов такой же, каким достался нашему предку Homo sapiens 40 тысяч лет назад. Потому что, если бы он вдруг изменился, речь шла бы уже не о «человеке разумном», а о ком-то другом. Например, у дождевого червя примерно такое же количество генов, но они расположены в другой последовательности. Поэтому мы — люди, а черви — черви. 

— А ДНК есть у всех организмов, у растений — тоже?

— Да, и у растений, и у грибов, и у простейших — абсолютно у всех. При этом, если сравнивать человека с животными и растениями по другим признакам ДНК — количеству нуклеотидов в гене, которые выполняют ту же роль, что и жесткий диск в компьютере, или набору хромосом (в них содержится большая часть наследственной информации), то результат будет не в нашу пользу. Так, у человека в одном геноме насчитывается 3 млрд пар оснований нуклеотидов, а у растения вороний глаз — 150 млрд. У нас 46 хромосом, у кошки — 60, а у таракана — 48. 

— Так что, получается, что чем проще ДНК, тем совершеннее организм? Но это же противоречит всем законам природы! 

— С этими парадоксами эволюционные биологи и генетики столкнулись давно. Они были вынуждены признать, что размер генома, в чем бы мы его ни пытались посчитать, никак не влияет на сложность устройства организмов. К тому же, как выяснили ученые, которые в 2003 году завершили расшифровку генома человека, из примерно предполагаемых 100 тысяч генов у нас активны только 20-28 тысяч, до 40 тысяч максимум. Остальные участки ДНК создают условия для работы этих генов. У инфузории-туфельки примерно такое же количество работающих генов. Но где она и где мы на эволюционной лестнице? Еще один парадокс. 

— Хорошо, серьезных мутаций, которые сделали бы из нас человека-росомаху, быть не может, но мутации, в принципе, возможны? 

— Да, конечно, иначе человечество не знало бы, что такое болезни. К счастью, далеко не все они наследуются. Например, мутации в соматических клетках, отвечающих за внешний вид человека, не наследуются. А «поломки», происходящие в половых клетках, могут передаваться потомкам. Это может быть слабый иммунитет, например, или серьезное генетическое заболевание. 

— А почему вообще происходят такие изменения в генах? Какова их причина? 

— К сожалению, ученые до сих пор не могут дать на это четкий ответ. Известно, что мутации могут быть спонтанными, происходящими изнутри. А есть мутации, которые возникают под действием факторов внешней среды (условия жизни, воздействие радиации, наличие химических факторов в окружающей среде, естественный радиационный фон, перенесенные заболевания и др.). Сильные стрессы тоже могут привести к «поломке» гена. Вариантов много. 

Больных больше не стало — улучшилась диагностика

— Это только кажется, что сегодня стало рождаться больше детей с генетическими заболеваниями или это действительно так?

— Я часто слышу рассуждения на эту тему. Но на самом деле больных детей больше не стало — улучшилась диагностика. Мы много лет подряд количество рожденных детей в крае с пороками развития сравниваем по 21 заболеванию с другими регионами России и странами Европы. И результаты говорят, что число врожденных пороков находится в пределах естественных колебаний. Небольшой рост числа наследственных заболеваний наблюдается за счет повышающейся грамотности врачей, их настороженности, использования современных методов диагностики, в том числе генетических и биохимических. Если еще лет двадцать назад все непонятные случаи часто проходили с диагнозами детский церебральный паралич, энцефалопатия, то сейчас в этой группе диагностируют наследственные заболевания. 

— Существует возможность еще на этапе беременности выяснить, имеются ли у плода какие-то тяжелые заболевания?

— Да. В нашей стране работает федеральная программа по обследованию беременных на генетические заболевания в первом триместре. Все женщины в сроки 11-13 недель должны пройти УЗИ. В это же время у них берется кровь на два маркера, с помощью которых компьютерная программа рассчитывает риск рождения ребенка с генетическим заболеванием. Если такой риск у женщины составляет менее чем 1 к 100, тогда это не считается риском. Если выше, мы приглашаем ее для подтверждающей дородовой диагностики на определение хромосомной патологии у ребенка. Благодаря этой программе мы выявили много пороков, а также хромосомных болезней, таких как, например, болезнь Дауна. При наличии в семье наследственного заболевания супруги, планирующие беременность, должны пройти медико-генетическое консультирование, уточнить диагноз, и во время беременности по желанию семьи может быть проведена внутриутробная диагностика заболевания у плода. 

— С помощью скрининга в России в первые дни жизни новорожденных проверяют на пять врожденных болезней. Но какой в этом смысл: если болезнь не выявили внутриутробно, что уже сделаешь, когда ребенок родился? 

— Подождите, не все генетические заболевания — неизлечимые или не поддаются коррекции. Если диагноз поставлен через 10 дней после рождения и назначена терапия, велик шанс приструнить болезнь или значительно облегчить состояние больного. Например, при фенилкетонурии организм не вырабатывает определенные ферменты, что при отсутствии терапии может привести к тяжелым заболеваниям центральной нервной системы, ребенок становится умственно отсталым. Таким детям нельзя есть белок, требуется специальное питание, которым семья обеспечивается за счет государства. Если эти условия соблюдены, дети с таким диагнозом нормально развиваются, ходят в обычный детский сад и школу, поступают в вузы, создают семьи и рожают детей. Так что такое скрининговое обследование очень важно. Сейчас список заболеваний планируется расширить за счет очень тяжелого наследственного заболевания — спинально-мышечной атрофии. Но нам, генетикам- клиницистам, хотелось бы, чтобы этот список стал еще больше, чтобы в него включили те заболевания, для которых на сегодняшний день по- явились методы терапии. 

С этической точки зрения

— Сегодня уже исправляют какие-то «поломки» с помощью замены отдельного гена или цепочки генов?

— Эта процедура называется редактированием генома. Ученые надеются, что с его помощью смогут исправить наследственные и некоторые другие болезни. Например, онкологию уже пытаются лечить таким образом. Генно-инженерные и медицинские методы направлены на внесение изменений в генетический аппарат соматических клеток человека (соматическая генотерапия). Также предпринимаются многочисленные попытки убить сломанный ген внутриутробно (фетальная генотерапия). Опыты отрабатываются на лабораторных животных, исследователи изучают возможные побочные эффекты такого вмешательства в нашу ДНК. Есть надежда, что с помощью редактирования гена внутриутробно можно вылечить миопатию Дюшена — тяжелую болезнь (слабость мышц, прогрессирующая со временем), которая поражает почти исключительно мальчиков. Они редко доживают до 20 лет. 

— По вашему мнению, какие сегодня генетические опыты недопустимы? 

— Те, что проводятся на людях, не пройдя все этапы апробации. Два года назад китайские ученые благодаря прорывному эксперименту исправили ДНК плода настолько, что на свет появилась девочка, невосприимчивая к ВИЧ. Это первый в мире ребенок с искусственно измененными генами. Казалось бы, революция в медицине! Но нет: ученые забыли о профессиональной этике, о морально-этической стороне вопроса: так кто угодно по своему усмотрению начнет нашу ДНК перекраивать. 

-Но ведь они же не заразили ребенка ВИЧ, а сделали так, что девочка никогда не сможет им заразиться, это же здорово!

— Не все так просто. А как же законы, морально-этическая сторона вопроса? К тому же главное в нашем деле — не навредить. А что, если бы они ошиблись и «отрезали» на один нуклеотид больше или меньше — кто тогда появился бы на свет? Нет, такие эксперименты должны проводиться с согласия всего медицинского сообщества, под строгим контролем — сначала на животных, потом уже на людях. Вот, например, генетическую коррекцию миопатии Дюшена уже отработали на животных, посчитали опыт удачным, и теперь планируют проводить клинические испытания на человеке. 

— О ситуации с пандемией Covid-19. Некоторые ученые придерживаются мнения, что на заболеваемость и течение болезни влияют какие-то участки ДНК людей. Это вообще возможно? Получается, у кого-то ДНК может быть «крепче», «здоровее», чем у других? 

— Думаю, дело не в «крепости» ДНК, имеет значение реакция иммунной системы на вирусы, на бактерии, тяжесть заболевания. Чем она сильнее, тем меньше шансов у вирусов нас заразить. Чтобы попасть в наш организм, коронавирусу нужно соединиться со структурой клетки — проникнуть через белок на ее мембране. Так вот, если этот белок активный, он не пропустит «пришельца», если ослабленный — не сможет ему противостоять. Но вклад генетической составляющей (по какому пути пойдет болезнь) большой — 50%, остальные факторы — сопутствующие заболевания.