До расшифровки генома осталось... 100 лет

Статья журнала "2000"

"Науки составляют знания, логически соединенные в систему и проникнутые идеей". 
М. Куторга

Интервью корреспондентки Светланы Белостоцкой с доктором биологических наук, заместителем директора по науке Института молекулярной генетики РАН, членом HUGO - Международной организации по исследованию генома человека, Вячеславом Тарантулом.

"2000": Насколько важна для науки расшифровка генома человека, которая вот-вот будет завершена?

В.Т.: Сразу хочу подчеркнуть, что те исследования по определению последовательности нуклеотидов в ДНК, которые завершают сейчас американцы - это еще не расшифровка генома. Пройден принципиально важный, но только начальный технологический этап расшифровки генома, не требующий никаких существенных усилий кроме больших материальных вложений. Расшифровать - значит понять смысл написанного. Мы же пока ничего не расшифровали.

Мы просто клинописью написали длинный-длинный текст - 3 миллиарда букв. Но мы его не понимаем. О каких-то участках ДНК мы можем кое-что сказать, о других вообще ничего не знаем. Если раньше мы изучали какой-то ген, мы его узнаем в этой надписи, но большинство генов никто до сих пор не изучал. По повседневным оценкам, в геноме человека зашифровано примерно 80000 генов. Мы знаем о структуре в лучшем случае 6-8 тысяч генов, а это только десятая часть генома. О существовании 90% генов и кодируемых ими белковых молекул, регулирующих работу нашего организма, мы до сих пор даже не подозревали.

Теперь же, имея структурную карту ДНК, можно перейти к основному этапу работы - брать неизвестные участки ДНК, распознавать неизвестные гены и смотреть, за что они отвечают в организме, какие биологически активные и важные для нормального метаболизма вещества они кодируют. Даже если болезнь окажется наследственной, зная механизм патологии, то есть к чему приводит та или иная мутация, можно будет найти подходы к лечению. Если мутация, скажем, привела к нехватке какого-либо белка, этот белок восполнят через питание или инъекции, активируют или инактивируют с помощью лекарственных средств или методов генной терапии. В Америке эта программа уже реализуется по всем известным мутациям в известных генах.

В России сейчас мы диагностируем 30 наследственных заболеваний. Однако важно не только определить функцию того или иного гена, но и понять, как он ведет себя на протяжении всей жизни. Здесь мало знать, что функция гена гемоглобина - переносить кислород. Возможно, что способность белка хватать кислород с возрастом слабеет, потому что в гене что-то происходит. Все это тоже предстоит тщательно изучить.

"2000": Продолжительность жизни того или иного вида тоже записана в генетическом коде?

В.Т.: Да, конечно. Но понять, каким образом и с чем конкретно это связано, мы пока не можем. Хотя известно, что такая болезнь, как преждевременное старение, связана с определенными мутациями в определенном гене. Осталось понять, какова функция белка, кодируемого этим геном, и какова его роль в метаболизме клетки.

"2000": А что, если сравнить геномы человека и крокодила, который живет 300 лет, и посмотреть, за счет чего у нас такая разная продолжительность жизни?

В.Т.: Именно сравнение генетических кодов разных организмов и даст в конечном итоге понимание проблем старения. Но для этого надо для начала прочитать геном животных долгожителей. На сегодняшний день мы не имеем даже генетического кода мыши, не говоря уж о крокодиле. А это опять огромный много миллиардный проект. Если американцы, прочитав структуру генома человека, возьмутся за мышь или крокодила, мы будем это только приветствовать.

"2000": Сколько же времени займет подлинная расшифровка нашего генома?

В.Т.: Думаю, за сто лет мы справимся.

"2000": Выходит, реальные плоды ни нам, ни нашим детям не доведется испытать на себе?

В.Т.: Это не совсем так. Так же как программа СОИ когда-то дала толчок целому ряду передовых технологий в самых разных отраслях - от металлургии до вычислительной техники, проект "Геном человека" привел к появлению новых подходов в вирусологии, иммунологии, фармакологии и медицине. Не говоря уж о той же вычислительной технике. Ведь чтобы обработать такой массив данных, потребовались новые компьютеры и новые компьютерные программы.

Параллельно с расшифровкой генома человека на базе тех же современных ме тодов были полностью прочитаны геномы таких классических генетических объектов, как муха дрозофила и круглый червь нематода. Тем самым положено начало созданию единого геномного информационного поля, что чрезвычайно важно как для изучения функции тех или иных генов, так и для понимания механизма эволюции.

Оказалось, что человек только в 4 раза отличается по сложности от червя, имеющего в своем геноме 20 тысяч генов. Мы узнали, что гены, выполняющие сходные функции и у дрозофилы, и у червя, и у человека, имеют много общего. Но поскольку генетические манипуляции с человеком запрещены, гены этих организмов изучены лучше, чем гены человека. И теперь, зная функции тех или иных генов дрозофилы, мы можем проводить аналогии с их действием в организме человека.

Техника расшифровки структуры генома позволила прочитать генетические коды более 30 патогенных микроорганизмов, в том числе возбудителей чумы, холеры, всевозможных вирусов. Сегодня структуру любого нового патогена можно про читать буквально за неделю. Не случайно чисто молекулярный подход к лечению СПИДа, на наш взгляд, гораздо эффективнее традиционной химиотерапии. Внесение новых генов в пораженные вирусом СПИДа Т-лимфоциты препятствуют развитию вируса. Он перестает размножаться и, в конечном итоге, погибает.

Кроме того, сегодня найден ген, мутация которого вообще защищает человека от заражения вирусом иммунодефицита. В разных регионах мира частота такой мутации различна. Наиболее часто она встречается в Швеции и Германии. У нас в России таких мутантов около 5%. Сейчас мы пытаемся выяснить функцию этого гена, чтобы использовать его для борьбы со СПИДом. Все эти исследования стали возможны лишь благодаря современным методам, разработанным в ходе расшифровки генома человека.