Геном человека: десять лет спустя
Первое секвенирование генома человека стало триумфальным событием 2000 года, многообещающим в плане расширения и детализации наших знаний в областях биологии человека, медицины и эволюции. В специальном выпуске журнала Nature The Human Genome at Ten, вышедшем 31 марта, обсуждаются результаты, полученные за первое «постгеномное» десятилетие, и оценивается научная значимость результатов секвенирования.
Во вступительной статье редакция отмечает, что надежды, первоначально возлагавшиеся на секвенирование генома как на начало новой эры в молекулярной медицине, подразумевавшей создание эффективных способов профилактики, диагностики и лечения многих заболеваний, оправдались пока лишь частично.
В статье Life is complicated Эрика Хайден (Erika Hayden) обобщает развитие биологической науки: чем детальнее биологи изучают жизнь, тем более усложняют устоявшиеся парадигмы. Геном, вопреки ожиданиям, оказался не простой программой человеческого существа, а гораздо более сложным объектом, и его секвенирование принесло больше вопросов, чем ответов, усложнив биологию на порядки. Сама концепция «гена» оказалась гораздо более сложной, чем это принято было считать. В своей статье автор пытается ответить на вопрос: можно ли найти способы упрощения биологической картины мира?
В статье The human race (race – это и «раса», и «гонка») Элисон Эбботт (Alison Abbott) берет интервью у участников «гонки секвенирования», освещая трудности, с которыми им пришлось столкнуться тогда, и те проекты, которыми они занимаются сейчас. Редколлегия выпуска интересуется не только мнением непосредственных исполнителей проекта по секвенированию генома, высказанным в статье Эбботт, но и мнением всех ученых, интересующихся этой проблемой. Заинтересованные исследователи могут принять участие в он-лайн опросе на тему «Что означал геном человека для Вас?». Результаты опроса будут использованы в качестве материалов к статье, посвященной оценке значимости секвенирования генома человека для научной общественности и для современных исследований, которая выйдет в одном из следующих номеров Nature.
Успех проекта по секвенированию генома человека вдохновил ученых на запуск других подобных проектов, таких как International HapMap Project, сфокусированный на тех участках генома, которые наиболее часто различаются между индивидуумами, и Encyclopedia of DNA Elements (ENCODE), нацеленный на определение функциональных элементов в геноме человека. Стремительное развитие технологий секвенирования и их сопутствующее удешевление привело к накоплению генетических данных, включая более двух десятков опубликованных и около 200 неопубликованных геномов людей, описанных в заметке Тhe sequence explosion (основное ее содержание – это сложный, но наглядный график, смотрите сами).
Для большинства интеллектуальной общественности вопрос о пользе секвенирования генома для медицины остался так до конца и не выясненным. Фрэнсис Коллинз (Francis Collins), руководитель Human Genome Project – общественного международного проекта по секвенированию генома, и основатель частного проекта Celera Genomics Крэйг Вентер (Craig Venter) однозначно ответили этот вопрос: «не очень». Несомненно, некий прогресс в направлении клинической практики есть – секвенирование генома позволило разработать лекарства от некоторых типов рака и препараты, применяемые при некоторых редких наследственных заболеваниях. Но в целом сложность постгеномной биологии не оправдала надежд на возможность быстрой разработки тактик лечения при различных заболеваниях человека. Ассоциативные исследования генома, направленные на выявление генетических вариантов, характерных для распространенных заболеваний, пока увенчались лишь частичным успехом. Установление того факта, что большинство онкологических заболеваний возникает на основе уникальных генетических изменений, также не позволяет разрабатывать методики лечения на том уровне, на который надеялись ученые при запуске проектов секвенирования генома. Подробно с мнениями Коллинза и Вентера можно ознакомиться в статьях Has the revolution arrived? и Multiple personal genomes await.
Два ученых высказывают противоположные точки зрения о подходе к исследованию рака на геномном уровне. Роберт Вайнберг (Robert Weinberg) обосновывает в своей статье Point: Hypotheses first мнение о том, что метод проб и ошибок в геномных исследованиях рака непродуктивен. А Тодд Голуб (Todd Golub), напротив, считает, что широкомасштабные исследования генома могут привести к разработке новых направлений в терапии рака. С его мнением можно ознакомиться в статье Counterpoint: Data first.
Крупным биотехнологическим компаниям, таким как Celera, deCODE Genetics в Рэйкьявике и Human Genome Sciences в Роквилле (штат Мэрилэнд), пришлось пересмотреть идею о том, что коммерческое использование персональной генетической информации людей может приносить доход. Мьюин Кхаури (Muin Khoury), Джеймс Иванс (James Evans) и Вайли Бюрк (Wylie Burke) обсуждают плюсы и минусы использования персональной генетической информации в клинической практике в своей рецензии A reality check for personalized medicine на книгу Хамида Болоури (Hamid Bolouri) «Personal Genomics and Personalized Medicine».
Накопление генетической информации привело к появлению следующей проблемы: стало непонятным, какую функцию выполняют обнаруженные генетические элементы? Авторы статьи Phenotypic profiling of the human genome by time-lapse microscopy reveals cell division genes попытались частично решить эту проблему, систематически подавляя экспрессию каждого из 21000 кодирующих генов человека с последующей визуализацией с помощью микроскопа изменений происходящих в клетках.
Соревнование исследовательских групп в секвенировании генома продемонстрировало высокую компетенцию ученых и их огромные возможности в кооперации и скорости получения результатов. По мнению редакторов выпуска, успех проекта «Геном человека» укрепил в обществе мнение о том, что науке все подвластно. За прошедшее со времени первого секвенирования генома человека десятилетие технологические возможности и объем доступной информации многократно выросли. Редакция надеется, что последующее десятилетие ознаменуется созданием не менее ошеломительных методик, направленных на сохранение здоровья человека.
Дарья Червякова
Портал «Вечная молодость» по материалам Nature: The human genome at ten
06.04.2010