/ Евгений Онуфриев

Геномная медицина: о чем говорит генетика

Знали ли вы, что с помощью генетических тестов можно узнать о своем биологическом происхождении, скрытых спортивных талантах и наследственных болезнях? За это и многое другое отвечает геномная медицина. В Якутии с ее 80 национальностями наука уже принесла первые плоды, открыв существование редких генетических болезней. О чем говорят наши гены – в теме недели.

Когда мы говорим о генетике, то задумываемся о ее разнообразии. Многонациональную Россию в этом плане часто сравнивают с США, называя обе страны «плавильными котлами» народов. Но так ли это?

Как считает главный научный сотрудник Учебно-научной лаборатории геномной медицины Клиники Медицинского института СВФУ Надежда Максимова, называть Россию «плавильным котлом» неверно, так как здесь испокон веков живут более 160 национальностей. «Коренное население проживает на своих землях, где до этого жили их предки, говорит на родном языке, чтит культуру и традиции. Никакого «плавления» народов, как в США, где сейчас американцы – это одна большая «национальность», не происходит», – подчеркивает Надежда Максимова.

«Якутия также многонациональна – сегодня на ее территории проживает 80 национальностей. В республике по сей день царит генетическое разнообразие, ведь каждый народ отличается от другого генетически», – добавляет эксперт.

Болезни из далекого прошлого



С генами человеку передаются не только наследственность, но и некоторые нехорошие болячки от предков. Именно последние изучает геномная медицина – интеграция генетики с традиционной медициной.

«Геномная медицина отвечает за профилактику наследственных и многофакторных заболеваний. Чтобы предупредить их, разрабатываются диагностические тесты и выявляются гены, ответственные за возникновение и развитие патологических процессов», – объясняет главный инженер проекта учебно-научной лаборатории геномной медицины СВФУ Филипп Васильев.

В генетике якутянам не сказать, что повезло: среди коренного населения широкое распространение получили очень редкие генетические болезни – некоторые из них даже не были ранее описаны в мире (SOPH-синдром, MPS-plus синдром) или были очень редкими для народов России (3-М синдром).

Все эти заболевания имеют одинаковую мутацию у всех больных, хоть они не являются друг другу родственниками

«Несколько веков назад, когда якуты осваивали нынешние земли, среди них был здоровый человек, носящий эту мутацию, – предполагает главный научный сотрудник учебно-научной лаборатории геномной медицины СВФУ Надежда Максимова. – Он женился, имел большую семью, много детей. Прошли века, сейчас его потомки, носители такой же мутации, встречаются, женятся, но у них рождается больной ребенок, так как оба родителя – носители мутации в одном и том же гене». В генетике это называется «эффектом основателя» – он выражается в небольших, относительно молодых изолированных популяциях.

Сотрудниками лаборатории выявлено примерное время привнесения этих редких мутаций (при 3-М синдроме, SOPH-синдроме) в якутскую популяцию –это время прихода якутов на территорию современной Якутии (XI век) и время вхождения Якутии в состав России (XVII век). Именно в это время происходило резкое увеличение численности населения республики.

В Якутии около 60 тысяч человек являются носителями этногенетических заболеваний

Как отмечает главный инженер проекта Филипп Васильев, именно «эффект основателя», изолированность населения и высокая рождаемость являются основными причинами накопления и распространенности этноспецифических заболеваний среди коренного населения. Этот феномен характерен и для многих других изолятов, например, еврейских и финских популяций.

«Больные с наследственными заболеваниями были всегда, просто раньше болезни «скрывались» под маской других хронических заболеваний. Ввиду хорошей организации медико-генетической службы и проведенных исследований на территории Якутии выявлены больные как с известными ранее наследственными заболеваниями, так и ряд новых не описанных ранее в мире наследственных заболеваний».Филипп Васильев, главный инженер проекта Учебно-научной лаборатории «Геномная медицина» СВФУ

Выявить, нельзя оставить


Как ученые выявляют врожденные мутации? Филипп Васильев подчеркивает, что в начале двухтысячных годов в медико-генетической консультации Республиканской больницы №1 уже проводилась молекулярно-генетическая диагностика наследственных заболеваний, но на начальном уровне. «Сейчас увеличились объемы, расширился спектр диагностируемых заболеваний. Методы генетических исследований, ранее казавшиеся нереальными, стали менее трудоемкими и высокоточными», – рассказывает эксперт.

«И как это работает?», – спросим мы. Пройдемся по сложным медицинским терминам попунктно. Вначале молекулярно-генетическим исследованиям предшествует клинический осмотр врача-генетика, составление семейного анамнеза, изучение родословной и выставление предварительного диагноза наследственного заболевания. После врач-генетик направляет на биохимическое исследование со сложным названием «энзимодиагностика», на исследование хромосом или молекулярно-генетическое лабораторное исследование.

«Для определения уже известной мутации используются стандартные молекулярно-генетические методы диагностики, а для выявления неизвестной мутации применяются методы секвенирования, то есть определения первичной последовательности ДНК», – объясняет главный инженер проекта.

На формирование генетического разнообразия популяций значимое влияние оказывают миграции, интенсивность и направленность которых имеет временную динамику

Чип спешит на помощь


Если болезнь проявляется, то о ней лучше знать заранее. Так и с геномной медициной – лечить генетические заболевания легче на стадии зачатия, когда мы существуем в виде одной клетки. В прошлом году генетики СВФУ продвинулись в этом деле, представив чип по экспресс-выявлению наследственных заболеваний, распространенных в Якутии.

«Разработанная нами тест-система позволяет одновременно выявлять 5 распространенных в Якутии наследственных заболеваний с аутосомно-рецессивным типом наследования, – рассказывает научный сотрудник учебно-научной лаборатории геномной медицины СВФУ Полина Гурьева. – В августе прошлого года на данное изобретение получен патент РФ, была разработана и оптимизирована методика, а также выработаны и апробированы экспериментальные образцы».

Ученые готовятся к внедрению разработанных методик в клиническую практику для определения носительства наследственных заболеваний среди населения

«Нами разработана программа молекулярного скрининга в Якутии. Дальнейшее развитие в медицинской генетике связано с внедрением таких технологий, как NGS (next generation sequencing) – секвенирование нового поколения с использованием панелей, в которые включены тысячи генов наследственных заболеваний, что значительно сокращает поиск молекулярно-генетической причины заболевания», – заключает Полина Гурьева.

Главный инженер проекта Учебно-научной лаборатории «Геномная медицина» СВФУ Филипп Васильев пройдет стажировку в Японии, продолжив исследование нового заболевания из группы наследственных болезней обмена с аутосомно-рецессивным типом наследования – мукополисахаридоз-плюс синдром, о котором подробнее вы можете прочитать здесь.

Узнать сокровенное (или не узнать)


Чаще всего люди обращаются за генетическим тестом на стадии планирования ребенка или когда подозревается какое-либо наследственное или хромосомное, врожденное заболевание. «Также обращаются для прохождения фармакогенетического тестирования на лекарственные средства. Тестирование позволяет персонализированно подойти к выбору лекарственного средства и его режима дозирования», – добавляет эксперт.

Среди остальных причин: скрининг носительства мутаций, выявление инфекционных возбудителей, установление биологического родства, выяснение происхождения, установление предрасположенности к многофакторным патологиям.

С последним может случиться конфуз: «При установлении предрасположенности генетический тест может быть бессилен, так как он не дает стопроцентной гарантии того, что патология проявится или не проявится. Это обусловлено тем, что многофакторные патологии определяются влиянием многих генов и факторов внешней среды», – подчеркивает Филипп Васильев.

С помощью генетической диагностики можно определить свои спортивные способности, даже если вы о них ничего не знаете

«Подобные тесты сейчас очень востребованы, так как они основаны на достоверном исследовании набора полиморфизмов, ответственных за такие физические качества, как сила, скорость и выносливость», – объясняет сотрудник лаборатории геномной медицины.

Что касается музыкальных и художественных способностей, то тут, добавляет Филипп Васильев, сложнее: «Во-первых, на них может влиять множество генов, во-вторых, пока установлена лишь часть ассоциированных генов. По генетическому тестированию части генов трудно судить об их достоверности. Но исследования продолжаются, и в будущем, думаю, подобные тесты станут достовернее», – подытоживает эксперт.

Верно ли «утверждение», что якуты быстро пьянеют, потому что у них отсутствует ген, отвечающий за фермент, выводящий из организма алкоголь? Как оказалось, что-то в этом есть: «Хоть наша лаборатория и не занималась изучением генов этанолокисляющих ферментов, но, насколько мне известно, у якутов были обнаружены протективные аллели в полиморфизмах генов этанолметаболизирующих ферментов. У носителей данного аллеля быстрее возникают неприятные последствия употребления алкоголя», – делится Филипп Васильев.

Ждать ли в будущем новых болезней?


Здоровье или болезнь есть результат взаимодействия наследственных задатков и среды, отмечают ученые. Возможно ли, изучая состояние окружающей среды и существующие мутации и здоровье якутян, предсказать, какие генетические заболевания появятся в республике и стране?

Как объясняет научный сотрудник лаборатории Анна Ноговицына, в Якутии, в России, да и в мире в целом идет миграция среднеазиатских народов, в которой в силу их традиций и обычаев произошло накопление аутосомно-рецессивных форм заболеваний. «У них распространены кровнородственные браки. Это исследовано еще в советское время генетиками Медико-генетического научного центра Москвы, – объясняет сотрудник. – Если в Якутии, Туве и Алтайском крае на первом месте стояла аутосомно-доминантная патология, то в среднеазиатских странах была очень высокая частота наследственных болезней с аутосомно-рецессивным типом наследования: тяжелым поражением центральной нервной системы, нарушения обмена веществ».

«Носители болезней с аутосомно-доминантной патологией здоровы и могут мигрировать, но, женясь на местных девушках, они родят носителей мутаций, которые размножатся и через 100-300 лет мы получим болезни, которые у нас сейчас не встречаются, – предполагает научный сотрудник. – В качестве примера можно привести болезнь Фридрейха – нехарактерное заболевание для азиатов – которое, видимо, является наследием ссыльных европейцев в царские времена. Это относится и к миотонической дистрофии, которой сегодня болеет около 200 якутов».

То же самое произойдет в России, в Европе, где мигранты оставят свое потомство, но по времени может проявиться позже и в меньшем количестве, так как там большие популяции, добавляет эксперт

Миграция – не единственное, что может повлиять на рождение новых наследственных заболеваний. «В связи с освоением природных богатств Якутии ожидается, что злую шутку сыграет воздействие на окружающую среду вредных факторов: мы видим, как с неба падают ступени ракет, по земле разливается нефть и многое другое», – подчеркивает Анна Ноговицына.

Учебно-научная лаборатория геномной медицины СВФУ проводит генетико-демографические исследования территориальных групп Якутии, отличающихся географическим расположением, этническим составом и уровнем социально-экономического развития. Ведется характеристика генетико-демографической и брачной структур, генетическое разнообразие изучаемых популяций и уровень их подразделенности на основании данных о распространенности фамилий.

Увидеть мир без болезней

Чтобы нас не ждало, мы к этому готовимся. Геномная медицина привнесла уникальную возможность редактировать гены человека, избавляясь от «плохих» и оставляя здоровые. Заглянем в будущее: возможно ли будет изменять структуру генов человека настолько глобально, что он вообще забудет о болезнях?

«В будущем будут усовершенствованы методы редактирования генома, появится возможность лечить наследственные заболевания», – считает Филипп Васильев. По его мнению, существенно расширятся возможности диагностики заболеваний, полногеномное секвенирование станет еще доступнее. «Вполне вероятно, что за счет развития технологий и увеличения числа исследований будут открыты новые заболевания, которые ранее не диагностировались. Профилактика, внедрение скрининга позволят избавиться от существующих заболеваний», – заключает эксперт.

«Вероятно, мы покончим с болезнями, увеличим продолжительность жизни на века и отправимся к звездам. Говоря о такой теме, не стоит мелко мыслить, ведь будущее наступает несмотря ни на что, – делится мыслями аспирантка Медицинского института СВФУ Сайына Васильева. – То, что раньше было научной фантастикой, вскоре станет нашей новой реальностью. Реальностью, полной возможностей и препятствий».

Фото: Мичил Яковлев, Светлана Павлова, Вадим Скрябин, из архива редакции корпоративных медиа СВФУ; из открытых источников

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.