Геномика против орфанных заболеваний
Предсказать и победить
Илья Носырев, «Русская планета»
Центр живых систем МФТИ – один из наиболее передовых биотехнологических научно-исследовательских центров в России: здесь ведутся разработки по диагностике и лечению болезней, с которыми медицина пока не умеет справляться. Среди них так называемые орфанные заболевания (от англ. orphan – сирота) – редкие недуги, которые вызываются мутациями в геноме (Геном – совокупность наследственного материала, заключенного в клетке организма. – РП.). Они неизлечимы, и людям с такими мутациями приходится всю жизнь прибегать к особой терапии, включающей лекарства и медицинские процедуры. Однако от ранней и правильной диагностики тут зависит многое: если вовремя не определить недуг правильно, человек может погибнуть. Среди таких заболеваний, например, муковисцидоз, при котором врожденные дефекты функционирования желез внешней секреции провоцируют тяжелые нарушения в работе легких и желудочно-кишечного тракта. Если поставить диагноз вовремя, то можно свести проявления ряда болезней к минимуму.
Диагностика этих болезней сама по себе до недавнего времени была дорогим и сложным делом, но все меняется прямо на глазах. «Наша лаборатория секвенирования и математического моделирования транскриптома по заказу Министерства промышленности и торговли разработала тест-системы, позволяющие диагностировать болезни на основе особенностей генома», – рассказывает научный сотрудник лаборатории Геномного центра живых систем МФТИ Камиль Хафизов. Система, созданная в рамках двухлетнего контракта, который только недавно завершился, позволяет проверять мутации по списку из 60 болезней. «Нет необходимости прочитывать весь геном, что долго и дорого, – достаточно лишь прочесть только те его участки, где присутствуют конкретные мутации. Это гораздо дешевле и быстрее», – говорит Хафизов. А главное – пациенту нет даже необходимости приезжать сюда: доктора со всей России присылают лишь образцы (слюну или кровь) пациентов. Лаборант выделяет из образцов ДНК и загружает в прибор, который за один прием может прочесть около 200 участков генома. Результаты теста загружаются в компьютер, затем на их основе формируется отчет, который отправляют врачу на электронную почту.
Благодаря тщательному подбору небольших (порядка 200 нуклеотидных оснований) фрагментов ДНК, содержащих позиции, где наиболее часто случаются патогенные мутации, система диагностики «Орфаген» значительно снизила стоимость генетической диагностики и ускорила сам процесс, позволяя выявлять до 2000 мутаций в 61 гене человека, ответственных за 60 наследственных заболеваний. Подобные тест-системы стали возможными в последние 2–3 года, когда появились приборы, способные быстро читать отдельные участки генома. В целом же они входят в число инструментов, которыми располагает так называемая постгеномная медицина – направление в медицине, которое использует результаты исследования генома конкретных пациентов. «В списке болезней, по которым мы проводим диагностику, есть более распространенные: муковисцидоз, фенилкетонурия, синдром Фабри, болезнь Крона, – а есть и те, что встречаются нечасто», – поясняет Хафизов. Раньше на каждую мутацию делали ПЦР-анализ (Полимеразная цепная реакция – метод исследования, позволяющий увеличить в исследуемых образцах малые концентрации определенных фрагментов ДНК. – РП.), что обходилось дорого и занимало массу времени. Благодаря новым технологиям теперь можно посмотреть сразу несколько десятков мутаций, которые ассоциированы с данным заболеванием.
Конечно, все эти недуги неизлечимы, но можно проводить для пациентов заместительную терапию, поддерживая определенный уровень жизни. «Болезни эти довольно редкие, а фармацевтические компании не заинтересованы проводить исследования для небольшой аудитории, – поясняет Камиль Хафизов. – Если же они и делают такие исследования, то стоит все это очень дорого. Иными словами, этим может заниматься либо государство, либо такие научные центры, как наш. Коммерческой выгоды от нашей деятельности большой нет – больных не так много, но главное, чтобы она хотя бы окупала саму себя». Часть реагентов импортные, и сейчас ведется работа над тем, чтобы заменить их более дешевыми отечественными аналогами. Сами приборы для чтения участков генома обходятся в миллионы рублей, и тенденции к их удешевлению нет: в этом опять-таки не заинтересованы их производители.
Особенность технологии такова, что центру было бы выгоднее поставить ее на поток: дело в том, что себестоимость каждого анализа зависит от того, сколько именно образцов тестируются за каждый прием. Она обходится примерно в 50 тысяч рублей, но за эту сумму можно протестировать как образец одного пациента, так и пятидесяти, разделив таким образом стоимость на число пациентов. Конечно, задача собрать столько образцов пока трудновыполнима – замороженная кровь может храниться долго, но в интересах самих пациентов провести диагностику как можно быстрее. Да и потока пациентов пока нет: многие врачи морально не готовы к новым методам, предпочитают работать по старинке. И это при том, что аналогичных диагностических технологий в мире пока крайне мало.
В среднем та или иная орфанная болезнь встречается примерно у каждого тридцатого жителя Земли. С одной стороны, немного, с другой – общее число подверженных таким недугам исчисляется сотнями миллионов человек. Всего таких болезней известно свыше 7 тыс. В России от подобных наследственных недугов страдают около 15 тыс. человек, из них 6 тыс. – дети. Лаборатория, где работает Камиль Хафизов, составляла свой список, исходя из трех основных параметров. Прежде всего, выбирали болезни, распространенные в России: ведь в разных популяциях различные мутации встречаются с разной частотой. Все общедоступные базы данных по мутациям американские, и когда началась работа по составлению списка, выяснилось, что едва ли не большинство мутаций в этих базах данных у россиян почти не встречаются. Во-вторых, выбирают наиболее изученные болезни с понятным механизмом развития, чтобы было ясно, какая именно мутация к каким последствиям приводит. Наконец, отбирались такие болезни, при которых пациенту можно помочь: нет смысла диагностировать наследственное заболевание, если, по мнению медиков, дни пациента сочтены. В дальнейшем список может увеличиться на десятки других недугов. «Наш список болезней можно расширить, – говорит Камиль Хафизов. – Технически это не очень сложно: программисту нужно примерно полдня на то, чтобы изменить базу данных, плюс техническая работа, чтобы поменять участки ДНК, которые читает аппарат».
По словам ученого, подход, в развитии которого участвует его лаборатория, в перспективе может изменить саму систему лечения болезней. На смену нынешней медицине, стремящейся лечить всех одними и теми же лекарствами, придет персонализированная медицина, которая будет проводить лечение любой болезни в зависимости от особенностей генома пациента. Конечно, эта революция невыгодна крупным фармацевтическим компаниям, но сейчас активно появляются и другие компании, которые строят свой бизнес именно на предоставлении персонализированных услуг. А значит, со временем крупным компаниям будет все сложнее продавать одно и то же лекарство всем страждущим.
Постгеномная медицина отразится и на других сферах жизни, например на планировании семьи. Все орфанные болезни закладываются рецессивными генами, то есть генами, чья экспрессия подавляется, если парным геномом в геноме оказывается доминантный. Однако если пациенту не повезло и от родителей ему достались оба парных гена с вредоносной мутацией, у него непременно разовьется заложенный этой мутацией недуг. «Это означает, что тесты можно использовать для планирования семьи – изучив образцы семейной пары, мы сможем сообщить ей, с какой вероятностью у них может родиться ребенок, подверженный тому или иному недугу», – говорит Хафизов.
В Центре живых систем МФТИ есть и другие проекты, которые занимаются развитием других направлением постгеномных исследований. Один посвящен исследованию генома соматических клеток, на основе которых можно было бы построить надежную систему диагностики некоторых форм рака. Еще одна лаборатория занимается исторической генетикой – позволяет, например, определить для каждого обратившего за услугами человека, откуда происходят его предки, к каким этническим группам могут относиться.
В недалеком будущем постгеномные технологии смогут не только диагностировать недуги, но и вовремя предупреждать некоторые из них – например, изучение генома человека уже в раннем детстве позволит определить, есть ли у него предрасположенность к развитию сахарного диабета II типа, гипертонии или ожирения – и избежать развития этих синдромов при помощи правильного образа жизни. Многие из редких заболеваний, если их выявить в детском возрасте, поддаются излечению: при правильной терапии они могут никак не проявляться на протяжении всей жизни пациента.
«Сейчас активно развиваются и проекты, связанные с генетикой спорта: на основе изучения генома ребенка исследователи могут сказать родителям, к какому именно виду спорта он будет иметь наилучшие физические способности, – говорит Хафизов. – Конечно, пока такие анализы не самые дешевые, да и средний обыватель не готов отдать тысячу долларов непонятно за что». По его словам, ученым предстоит провести еще много исследований, чтобы такого рода анализы стали обладать подлинной полезностью. И все же результаты этой работы не за горами – XXI век, вне всякого сомнения, станет веком постгеномной медицины.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
10.06.2015