Абигейл Сэлиерс – одновременно бесстрашный пионер и прагматичный экспериментатор – провела нас по лаборатории и коридорам, заставленным артефактами ее ранних экспериментов с микрофлорой. На вопрос, почему она взялась за Bacteroides, Сэлиерс ответила, что работать с ними было проще всего, потому что они выживали при контакте с кислородом. (Многие другие значимые кишечные бактерии погибают вне бескислородной среды кишечника.) Одно из ее ключевых открытий: многочисленная группа кишечных бактерий приспособлена для усвоения пищевых волокон[11]. Сэлиерс и ее современники уже знали, как много разных видов бактерий живет в кишечнике, питаясь частями растений, которые люди не могут самостоятельно переварить. Однако в то время существовали ограничения из недостатка инструментов и сложности работы с теми или иными бактериями в лабораторных условиях. Эта область ожидала новых технологий, которые могли бы продвинуть ее вперед.
Трамплин для такого прыжка появился в конце 1980-х годов вместе с проектом «Геном человека» – международной программой, направленной на секвенирование всех генов человеческого генома. Процесс секвенирования занял примерно 13 лет и обошелся в один миллиард долларов. Над расшифровкой терабайта данных ученые работают до сих пор. Важность этого геномного скачка, подстегнувшего научные открытия, бесспорна, хотя многие считают, что описание генома человека не принесло ощутимой выгоды в краткосрочном периоде. А ведь многие надеялись именно на это, учитывая стоимость вложений. Геном человека важен для разработки новых методов лечения и понимания заболеваний, но громкие обещания «персонализированной медицины» – лечения, подобранного с учетом генома каждого человека, – выполняются намного медленнее, чем предсказывала догеномная шумиха.
Неожиданным и крупным результатом проекта стало развитие технологий секвенирования ДНК[12]. С современными технологиями, которые в большинстве своем связаны с «геномом человека», весь процесс можно закончить за неделю, потратив 5000 долларов. Однако инновационная активность участников проекта не снижается, и в ближайшем будущем каждый из нас сможет секвенировать свой геном за один день и 1000 долларов.
Секвенирование генома – особая веха в науке и медицине. Новые открытия позволили осознать, что человек – не только продукт своих генов. Для полного понимания генетического материала нужно секвенировать геномы наших бактерий – из кишечника, с кожи, из носового канала, ротовой полости и мочеполовых путей. В 2008 году национальные институты здравоохранения США запустили проект «Микробиом человека». Его цель – описать бактериальную жизнь, связанную с организмом человека, используя технологии проекта «Геном человека». Если современные оценки объема генетического материала микрофлоры человека верны, то секвенирована всего одна сотая связанных с нами генов. Однако ученые узнали больше о микробах, обитающих в нашем организме, и проложили путь новой, более полноценной персонализированной медицине.
Персональный микробиом (превышающий геном человека более чем в сто раз) обеспечит нас поразительным количеством информации о сообществах микробов, которых мы приютили. Теперь мы можем задавать более четкие вопросы. Каким образом изменяется микрофлора у людей с определенной болезнью? Как на микрофлору влияют различные факторы, от общения с собакой до питания водорослями? Насколько быстро изменится микрофлора после корректировки диеты?
Сейчас в крупнейших мировых лабораториях ведется перепись всех обитателей кишечника с помощью технологий секвенирования. Многие ученые не ограничиваются работой с последовательностями ДНК. Они исследуют химические вещества, которые микробы производят внутри нашего организма. В следующем десятилетии наши знания взаимодействия с микрофлорой, возможно, повлияют на профилактику и лечение многих заболеваний.
Очерчивая границы новой области, ученые избегают чересчур оптимистичных прогнозов преобразований в медицине. Легко представить себе негативную реакцию, если ожидания оправдаются нескоро. Микрофлора – сложная биосистема, и внедрение открытий в медицинскую практику займет немало времени. Однако сдерживать энтузиазм, снижать активность научных работ по теме, вдохновляющей ученых и обычных людей, – это все равно что припарковать у дома новую «Феррари» на шестнадцатый день рождения ребенка и попросить дилера прислать ключи через несколько лет. Представьте, исследователь говорит родителям ребенка с аутизмом: «Да, мы нашли связь между заболеванием вашего ребенка и микрофлорой кишечника, мы исследуем ее и сообщим вам подробности лет через десять».
11
Salyers, A. A., et al. “Fermentation of Mucin and Plant Polysaccharides by Strains of Bacteroides from the Human Colon”. Appl Environ Microbiol 33.2 (1977): 319–322. Print.
12
Финальная стадия процесса расшифровки генома, определение нуклеотидного ряда молекулы ДНК.