|
|
|
Расшифровка генома человека
Что необходимо знать о перспективах завершения первого этапа расшифровки генома
человека?
В течение ряда лет в научной печати и в СМИ неоднократно сообщалось об активном
изучении генома человека. При этом постоянно подчеркивалось, что завершение этой
работы сулит человечеству самые разнообразные блага. И вот совсем недавно
появились сообщения о том, что расшифровка этого генома, так сказать, досрочно
завершена. Мы попросили профессора Даниила Голубева прокомментировать эти
последние сообщения и уточнить: в чем же именно состоит сенсационная новизна
этого этапа работы. Неужели действительно абсолютно все о геноме человека
известно?
Даниил Голубев:
Нет, так категорически говорить, конечно, нельзя, хотя прогресс в познании
структуры генома бесспорен. Но позвольте вначале напомнить наиболее важные этапы
изучения этой проблемы в прошлом, поскольку без этого невозможно оценить
современный этап исследований.
Изучение геномов вообще началось в 1866-м году, когда Грегор Мендель открыл
существование дискретных частиц, передающих наследственные свойства и названных
позднее генами. В 1910-м году Томас Гент Морган начал изучать геном плодовой
мушки дрозофилы, что привело к созданию хромосомной теории наследственности.
Согласно этой теории, гены линейно расположены в ядерных хромосомах, и их
последовательность может быть расшифрована (картирована).
В 40-е годы было установлено, что гены состоят из ДНК, а в 1953-м году Уотсон,
Крик и Уилкинсон установили структуру этой ДНК и ее пространственную
конфигурацию - так была открыта "двойная спираль". Каждая нить этой спирали
представляла собой линейную молекулу, состоящую из углевода, остатка фосфорной
кислоты и одного из азотистых оснований: аденина (А), тимина (т), гуанина (Г),
или цитозина (С).
Затем было установлено, что именно ДНК является матрицей для репликации, то
есть, умножения числа молекул самой ДНК, и транскрипции, то есть, "превращения"
информации, содержащейся в ДНК, в белковые молекулы с помощью так называемых
информационных рибонуклеиновых кислот ( РНК).
В 60-е - 70-е годы были разработаны методы препаративной работы с ДНК, то есть,
ее научились резать на фрагменты, сшивать их друг с другом, а затем и определять
последовательность отдельных нуклеотидов в каждом участке. Так была расшифрована
структура первого живого объекта - вируса бактерий - бактериофага. Установление
же последовательности чередований этих оснований в генах всех 23 пар хромосом
человека и есть раскрытие генетического кода генома человека. Всего в этом
геноме содержится примерно 3,5 миллиарда оснований ("генетических букв", то есть
- А, Т, Г,С) составляющих многие десятки тысяч различных генов. Каждый ген
кодирует структуру и свойства всего организма.
Евгений Муслин:
Когда началась планомерная расшифровка всего генома человека?
Даниил Голубев:
Инициатором всей этой работы стало Министерство энергетики США, которое в 1986-м
году выступило с идеей осуществить полную расшифровку генома человека и тем
самым открыть новую эру в биологии и медицине. В 1988-м году Джеймс Уотсон
становится директором проекта "Геном человека" Национального Института Здоровья
США, Согласно первоначальным расчетам, работа по расшифровке генома человека
должна была окончиться в 2005-м году и стоить в общей сложности 3 миллиарда
долларов.
В 1993-м году во главе Проекта встал доктор Фрэнсис Коллинз, и вскоре одна из
лабораторий, финансируемых проектом, сообщила о первой крупной победе - полной
расшифровке генома так называемого прозрачного червя. Этот геном состоит из 97
миллионов "генетических букв".
Евгений Муслин:
Из сообщений печати известно, что у Общественного проекта "Геном человека"
появился мощный конкурент - компания "Селера".
Даниил Голубев:
Совершенно верно. Еще в 1990-м году один из сотрудников Национального Института
Здоровья США доктор Крэг Вентер разработал ускоренный, так называемый
"шрапнельный" метод расшифровки структуры целого гена на основе анализа
какого-то одного специально выбранного его фрагмента. В 1995-м году на основе
этого метода в Институте геномных исследований, независимом от Общественного
проекта, была осуществлена идентификация генома бактерии "Хемофилис Инфлуенца".
Позднее, в 1997-м - 1998-м годах доктор Вентер предложил свой самостоятельный
проект расшифровки генома, основанный на методе анализа, с планом завершить всю
работу к 2001-му году. Выполнять эту работу стала созданная Вентером частная
компания "Celera Genomics". Возникла очень серьезная конкуренция Общественному
проекту.
Евгений Муслин:
Ну и каков же был ответный "ход" доктора Коллинза?
Даниил Голубев:
Самый решительный! Еще в 1998-м году Коллинз и другие руководители
международного консорциума "Геном человека" решили ускорить темпы работ по
расшифровке генома, и к 2001-му году расшифровать 90 процентов генома человека,
а к 2003-му году завершить работу на 99,99 процента.
В марте 1999-го года под руководством доктора Коллинза был создан международный
консорциум, включающий в себя Центр Сэнгера в Великобритании, ряд университетов
в разных странах и Национальный Институт Здоровья США. Этот консорциум
провозгласил, что первый вариант полного генома человека будет выполнен уже к
весне 2000-го года.
Однако, в том же марте доктор Вентен сообщил о том, что Celera" совместно с
Институтом "Геном дрозофилы" полностью расшифровали геном этой плодовой мушки,
являющейся классическим объектом генетических исследований во всем мире в
течение почти целого столетия. Это окончательно подтвердило ценность
оригинального метода расшифровки структуры геномов, принятого на фирме "Celera
Genomics".
И вот, в июне конкурирующие коллективы - "Celera Genomics" и международный
консорциум объединили свои данные и объявили о том, что их совместными усилиями
в целом завершено создание генетической карты человека. Расшифрована структура
50 тысяч генов, в которых идентифицирована последовательность расположения 3,5
миллиардов "генетических букв", то есть, нуклеотидов, содержащих в своем составе
те или иные азотистые основания. Несмотря на координацию усилий между
участниками остаются определенные разногласия.
Евгений Муслин:
В чем же суть этих разногласий?
Даниил Голубев:
Их, к сожалению, много, но я позволю себе выделить 2 основных момента. Первый
касается сугубо юридических, если угодно - финансовых аспектов. Доктор Вентер и
его компания "Селера" настаивают на праве индивидуального владения всеми
данными, полученными при установлении последовательности нуклеотидов, и
возможности получать коммерческую выгоду от всех видов использования этих
материалов. Руководители Общественного проекта считают, что результаты
расшифровки генома должны быть доступны всем ученым и использоваться ими без
всяких ограничений. Спор достиг такого накала, что в марте этого года президент
США Клинтон и британский премьер-министр Блэр выступили с совместным заявлением,
в котором поддержали позицию руководителей Общественного проекта. Такую же
позицию занял Конгресс США. Хочу заметить, что в истории США есть известный
прецедент такой ситуации. В начале 50-х годов в США была впервые разработана
совершенно уникальная для того времени методика приготовления инактивированной
вакцины против полиомиелита ("вакцина Солка"). Правительство и Конгресс США в то
время решили сделать эту технологию всеобщим достоянием и не просто продавать
вакцину Солка в разные страны, а предоставить всем желающим возможность готовить
эту вакцину в своих странах, бесплатно ознакомившись с американской технологией.
Именно тогда в США побывала в частности делегация советских ученых - академики
Смородинцев и Чумаков, и в СССР был открыт специальный Институт полиомиелита,
где было развернуто производство полиомиелитных вакцин. К сожалению,
предполагаю, что ни этот прецедент, ни позиция Клинтона и Блэра, нисколько не
повлияют на позицию "Селеры", и спор между этой компанией и руководством
Общественного проекта будет продолжаться, Помимо этих финансовых проблем между
участниками "генетической гонки" существуют и чисто научные разногласия, и они
более существенны.
Евгений Муслин:
В чем же они состоят?
Даниил Голубев:
Расшифровка генома человека включает в себя ряд этапов, причем установление
последовательности генетических букв в том или ином гене есть только самый
первый шаг в такой расшифровке. Вторым "шагом" является предварительная
характеристика функции этого гена, полученная на основании его химической
структуры, по аналогии с другими генами. Третьим и последним "шагом" является
полная идентификация функций такого гена на основании специальных биохимических,
биологических или генетических исследований. Само собой разумеется, что этот
"последний шаг" в идентификации генов является в то же время "первым шагом" на
пути создания нового поколения "молекулярных" лекарств, предназначенных для той
или иной коррекции конкретных генов. По мнению доктора Джона Салстона,
руководителя "Геномного треста" Кембриджского университета в Великобритании,
связанного с Общественным проектом Национального Института Здоровья США, патенты
должны выдаваться только на такие работы, которые удовлетворяют признакам этого
третьего шага. В этом случае все разногласия были преодолены. Но будем
справедливы: и работа по расшифровке генома человека, и споры вокруг этой работы
продолжаются, хотя решающая часть первого этапа действительно пройдена.
Евгений Муслин:
Когда же можно ожидать практических итогов этих, в общем-то, пока чисто
теоретических исследований?
Даниил Голубев:
Эта тема требует специального освещения - не надо ни приуменьшать, ни
преувеличивать возможности сегодняшнего этапа. Думается, что наиболее полно
отвечает на этот вопрос доктор Коллинз. Он говорит: "Мы должны быть реалистами и
признать, что полная медицинская отдача от расшифровки человеческого генома
произойдет не раньше, чем через 20-30 лет. Несомненно, медицина переживает
сегодня величайшую революцию. Со времен открытия антибиотиков, но это не из тех
революций, что происходят за одну ночь". Заметим, что доктор Коллинз говорит о
полной отдаче - частичная отдача началась уже сейчас, но это, повторяю,
заслуживает специального разговора.
|
|
|
