АНАЛИЗЫ: Homo modificans
Автор: Александр Чубенко
Несбыточные мечты о всеобщей киборгизации человечества и фантастические прожекты о радикальных перестройках человеческого организма с помощью генной инженерии мы разобрали в предыдущих частях статьи («КТ» ##691, 692). Но совершенствовать человеческий организм можно и оставаясь в рамках генерального плана. Те же самые люди, только более здоровые, долговечные, умные, – мечта не только реалистичная, но во многом уже осуществимая. Правда, не так просто, как предлагает один из читателей…
ОБ АВТОРЕ
Александр Чубенко – главный редактор журнала "Коммерческая биотехнология" (www cbio ru).
"В компьютерную программу я могу заглянуть и посмотреть, в каком месте она выполняется. Если понадобится, можно сделать переход, чтобы программа продолжила свое выполнение где-нибудь в начальной точке… Почему бы не сравнить работу генома ребенка и взрослого человека. Узнать, в каком месте работает программа. Сделать безусловный переход на более раннюю стадию. И все! У человека начинают расти новые зубы, «спинахандрит» исчезает и т. д. Никак не могу понять, в чем проблема? Это же не так сложно – сравнить, сделать переход. Может, генетикам программистов не хватает?"
Без железа и софта, баз данных и Интернета были бы невозможны почти все нынешние и будущие чудеса биотехнологии. В основе генодиагностики, фармакогеномики, протеомики, метабономики и прочих «-омик» лежит биоинформатика. Программистов у генетиков вполне достаточно, а что не все об этом знают… Если на одной странице общеновостной ленты будут среди прочих стоять заголовки "Тест ДНК подтвердил, что Эдди Мерфи – отец дочери Мелани Браун!" и "Разработан новый софт для полного анализа геномов" – как вы думаете, на сколько порядков будет отличаться число прочтений обеих новостей?
Дело не в том, что программистов мало. Вы представляете, что нужно для того, чтобы хотя бы приблизительно понять функции одного-единственного гена? Например, недавно опубликованы первые результаты большого международного проекта ENCODE – ENCyclopedia Of DNA Elements. Почти четыре десятка исследовательских групп потратили почти четыре года на то, чтобы в самых общих чертах понять, как функционирует 1% человеческого генома. Цель «Энциклопедии» – вывести науку на новый уровень понимания механизмов работы генома и его взаимосвязи с биохимическими процессами, идущими в организме. И при этом чем больше мы узнаем, тем больше становится граница неизвестного.
К тому же геном устроен как текст, состоящий из сплошных гиперссылок. Все гены (включая значительную часть якобы «мусорной» ДНК) соединены в гиперсеть, где каждый элемент в той или иной степени, напрямую или через сложную цепочку передачи сигналов – белков и РНК – связан прямыми и обратными связями со всеми остальными элементами системы. Одна из функций этой программы – блокировать одни и активизировать другие гены в зависимости от множества факторов: типа клетки, состояния ее микроокружения, организма в целом и отдельных его систем и окружающей среды во всех ее проявлениях. В геноме есть «битые» ссылки (в опытах на животных иногда не удается обнаружить никаких результатов удаления некоторых генов и, соответственно, прекращения синтеза их белков), хранятся установочные файлы (например, гены, которые отработали при выращивании, а потом – при рассасывании у человеческого зародыша жабр и хвоста), есть элементы, без которых система, похоже, работает даже лучше (многие болезни можно вылечить, заблокировав синтез белка одного из генов), и т. д.
И наконец, что же это за программа, если 6,5 млрд. ее версий работают по-разному? Представьте стоящих рядом бушмена и шведа и медленно прочитайте вслух: набор генов у всех представителей вида Homo sapiens один и тот же!
ПРИКАЗ МЗ РФ от 26.02.2003 №67
О применении вспомогательных репродуктивных технологий (ВРТ) в терапии женского и мужского бесплодия
…При преимплантационной диагностике осуществляется диагностика моногенных и хромосомных дефектов у ооцитов и эмбриона, а также определение пола эмбриона для предупреждения наследственных заболеваний, сцепленных с полом…
Расовые различия внутри вида Человек разумный заметны невооруженным глазом, но их значение с точки зрения эволюции не больше, чем разница между кошками разных пород. И большинство этих отличий не приспособительные изменения, а случайные признаки доминантных самца и самки в стаях из пары десятков особей, пропутешествовавших когда-то из Африки до Гренландии, мыса Горн и Тасмании. Невидимые отличия в работе ферментов внутри одной и той же популяции могут быть гораздо сильнее и важнее, чем такие пустяки, как разные цвет кожи или разрез глаз.
Несколько десятков тысяч лет, с тех пор как человек стал существом не только разумным, но и социальным, на него почти перестал действовать один из принципов естественного отбора – выживание самых приспособленных. В результате все это время человечество накапливало груз генных мутаций. Генный полиморфизм – различия в последовательности нуклеотидов одного и того же гена – может заметно менять свойства соответствующего белка и организма в целом. Для этого часто достаточно замены всего одной «буквы» в гене, то есть в закодированном в нем белке одна аминокислота может замениться другой, форма белковой молекулы изменится, и белок будет работать более (а чаще – менее) эффективно, чем исходная версия. Или перестанет синтезироваться вообще.
Примерно четверть всех зачатий заканчивается тем, что девушки называют "задержкой", – нежизнеспособные из-за серьезных мутаций эмбрионы не имплантируются в стенку матки или отторгаются на самых ранних сроках еще даже не беременности. Но мутации далеко не всегда оказываются летальными. Некоторые неоптимальные варианты строения самых разных генов не слишком вредят их носителям. Некоторые – с той или иной (и чаще всего не стопроцентной!) вероятностью приводят к болезням, которые проявляются не сразу после рождения или в детстве, как большинство классических наследственных болезней, а в среднем возрасте и в старости, когда носители этих вариантов уже передали их своим детям. В результате в нашем геноме накопилась масса разных вариантов генов – не смертельных, но чаще всего и далеко не полезных.
В ноябре 2006 года специалисты из тринадцати исследовательских центров опубликовали в журналах Nature, Nature Genetics и Genome Research статьи, во многом меняющие старые представления о строении человеческого генома. Оказывается, многие гены в нем представлены не одной парой, а многократно повторяющимися копиями. От числа таких повторов (например, через количество синтезируемого белка) могут зависеть особенности и отдельных людей, и целых популяций.
Новые "гены болезней" открывают чуть ли не каждый день. Результат последнего из таких исследований опубликован в июне нынешнего года. Обратите внимание на цифры: за два года 220 британских ученых из пятидесяти лабораторий проанализировали около 10 млрд. фрагментов ДНК, полученных у 17 тысяч человек – больных и здоровых. В результате они подтвердили десять известных и выявили десять новых вариантов генов, которые заметно повышают риск заболевания ишемической болезнью сердца, ревматоидным артритом, гипертонией, диабетом первого и второго типа, маниакально-депрессивным психозом и болезнью Крона. Это, кстати, ответ на предположение, что генетикам не хватает программеров, – подумайте, какие массивы с трудом формализуемой информации приходится обрабатывать в молекулярно-биологических исследованиях!