Ссылки для упрощенного доступа

logo-print

Расшифровка мышиного генома. Новый "эликсир молодости"?


Темы передачи: расшифровка мышиного генома и роль мышей в биомедицинских исследованиях, новый "эликсир молодости" в США, а также короткие медицинские новости.

Евгений Муслин: После того, как человеческий геном был полностью расшифрован, и все 3 миллиарда составляющих его нуклеотидов были индивидуально идентифицированы, казалось, что никаких новых сенсаций в генетике уже не будет. Но даже на фоне этих достижений, недавно опубликованные сведения о поразительной близости геномов человека и мыши, не могут не поразить воображение. Мы попросили профессора Даниила Голубева рассказать об этих результатах.

Даниил Голубев: Действительно, есть чему поразиться. Завершение проекта "Мышиный геном", в работе над которым принимали участие ученые разных стран, привело к установлению целого ряда новых и очень важных положений.

Прежде всего, необходимо подчеркнуть, что, несмотря на гигантские различия людей и мышей, геномы этих столь отличных друг от друга видов млекопитающих, практически соизмеримы по общему запасу генетического материала. В мышином геноме содержится 2,5 миллиарда единиц ДНК, а в геноме человека - 2,9 миллиарда таких единиц. И хотя в человеческом геноме все же на 14 процентов ДНК больше, но большая часть этого избытка не функционирует. Так что, как это ни парадоксально, у человека и мыши примерно одинаковое количество функционирующих генов. Такое невозможно было даже предположить, но факты, как говорится, упрямая вещь.

Евгений Муслин: По-видимому, гены человека более активны в функциональном отношении?

Даниил Голубев: И это - совершенно естественное, казалось бы, предположение, было существенно уточнено и дополнено. Было обнаружено, в частности, что некоторые мышиные функции намного более активно выражены, чем аналогичные человеческие. Соответственно с этим и генетическая регуляция таких функций в мышином геноме в количественном и качественном отношении превалирует. Так, у мышей выявлено более 25 специальных генетических центров, которые самым разнообразным образом обеспечивают способность животного дифференцировать разные запахи. Ничего даже отдаленно похожего в геноме человека нет. У мышей также очень развита система генетической регуляции секреции так называемых феромонов - гормонов, принимающих участие в реализации генетических потенций. Очень разнообразны генные структуры, определяющие обмен веществ, иммунную защиту против токсических и бактериальных вредностей и многое другое. Так что было бы совершенно неправильно представлять систему генетического регулирования мышей как упрощенную или примитивную.

Евгений Муслин: Сказанное вами касается различий геномов человека и мыши. А насколько большое между ними сходство?

Даниил Голубев: Колоссальное! И не только по общему количеству генетического материала, а и по его качеству. Из примерно 30 тысяч генов, составляющих полный мышиный геном, только 300, то есть всего лишь 1 процент, не имеют прямого сходства с генами человека. 99 процентов генов таким структурным сходством обладают! И это составляет главную ценность проделанной работы.

Евгений Муслин: А как вообще мыслится родство человека и мыши, с точки зрения эволюции?

Даниил Голубев: Люди и мыши происходят от одного и того же примитивного млекопитающегося - предшественника, появившегося на земле примерно 75 миллионов лет тому назад, в конце эры динозавров. Так что предшественник у людей и мышей один, и они между собой родственники, своего рода "кузены", но не близкие. Все эти десятки миллионов лет люди и мыши эволюционировали независимо друг от друга, что не может вызывать никаких сомнений, но, тем не менее, 99 процентов мышиных генов имеют прямое родство и сходство с генами человека, и эти факты имеют огромное и общебиологическое, и сугубо практическое, можно сказать, прикладное медицинское значение.

Что касается эволюции, то совершенно очевидно, что все живое состоит из однотипных "кирпичиков жизни", и природе не надо было каждый раз заново изготовлять новый строительный материал, создавая на протяжении эволюционной истории все более и более сложные живые системы. Вот почему имя Дарвина вновь стало особенно часто упоминаться в связи с современными генетическим исследованиями. Идея эволюции живого стала на мощный молекулярный фундамент. Недаром же оглашение итогов раскрытия человеческого генома было произведено в день рождения Чарльза Дарвина - 12 февраля.

Евгений Муслин: Сделаны ли какие-либо принципиально новые важные открытия в процессе изучения мышиного генома?

Даниил Голубев: Да, сделаны. К такого рода принципиально новым научным фактам можно отнести открытие на модели мышиного генома существования так называемых "РНК-овых генов". Рибонуклеиновая кислота (РНК) - это наиболее древняя, по сравнению с ДНК, форма существования молекул генетической памяти. Так, например, РНК-овые вирусы - более древние, чем ДНК-овые вирусы. По мере того, как в процессе эволюции материи возникла ДНК - как универсальная форма сохранения генетической информации, РНК сохранилась в клетках, в основном, как форма передачи информации от ДНК в рибосомы для синтеза белка. Иными словами: на молекуле ДНК как на матрице возникает ее зеркальная копия в виде молекулы РНК - так называемый транскрипт, который в рибосомах, в свою очередь, служит матрицей для синтеза соответствующих белковых молекул.

Евгений Муслин: Это обычная, так сказать классическая форма реализации генетической информации: ДНК-РНК-белок. А что же было открыто принципиально нового при изучении мышиного генома?

Даниил Голубев: В классической форме реализации генетической информации, о которой вы говорили, отсутствует понятие "РНК-овый ген". Возникшая на матрице ДНК молекула РНК носит название информационной и после синтеза в рибосоме белковой молекулы перестает существовать. На модели мышиного генома было показано, что часть "РНК-овых транскриптов" продолжает свое индивидуальное существование вне всякой связи с синтезом белка. Возникнув на матрице молекулы ДНК, эти транскрипты превращаются в стабильные "РНК-овые гены", выполняющие свои самостоятельные генетические функции, причем разные: в мужских хромосомах - одни, а в женских - другие. Это совершенно новый элемент в молекулярной генетике.

Евгений Муслин: Ну, а в чем заключается практическая полезность этих теоретических работ?

Даниил Голубев: Структурное сходство 99 процентов мышиных генов с генами человека создает колоссальные возможности для расшифровки механизмов биосинтеза человеческих белков и моделирования на этих лабораторных животных патологических процессов, близких по своей природе к болезням человека. Так, представляется возможным избирательно действовать на тот или иной мышиный ген определенными физическими или химическими факторами и вызывать в них определенные изменения (мутации). Возникнув, эти мутации приводят к соответствующим изменениям в фунционировании тех или иных органов или систем животного, то есть, к моделированию того или иного патологического процесса. В силу структурного сходства генов мыши и человека этот процесс оказывается аналогичным определенным заболеваниям человека, и, таким образом, создается уникальная возможность моделирования этих заболеваний. Это особенно ценно для изучения болезней, имеющих сложную генетическую природу, то есть зависящих от мутаций в целом ряде генов. Создаются уникальные возможности моделирования на мышах таких "человеческих" заболеваний как астма, ожирение, гипертоническая болезнь, диабет.

Соответственно с этим возникает возможность избирательно "выправлять" эти генные нарушения, воздействуя на конкретные мутировавшие гены экспериментальными лекарственными препаратами и выявлять, тем самым, их перспективность как лечебных факторов для людей. В целом создаются принципиально новые возможности для отбора и тестирования новых лекарственных средств.

Евгений Муслин: Какие именно ученые принимали участие в расшифровке структуры мышиного генома и выявлении его родства с геномом человека?

Даниил Голубев: Эта работа велась на протяжении нескольких лет целым рядом научных коллективов. Большой раздел исследований был выполнен в американской компании "Целера дженомик" под руководством доктора Крега Вентера параллельно с исследованиями им человеческого генома. Помимо этого активно исследовал мышиный геном доктор Майкл Чанг в Национальной лаборатории в Колд-Спринг-Харбор, под Нью-Йорком, доктор Иошида Хайшизаки в японской компании "Рикен Дженомик", а также объединенный консорциум ученых США и ряда европейских стран.

Важно подчеркнуть, что различия в результатах, полученных в разных научных коллективах, не превышали 10 процентов, что свидетельствует о большой достоверности полученных данных. Так, например, по данным компании "Целера", мышиный геном представляет собой молекулу ДНК, содержащую 2,510 миллионов единиц, а по данным ученых объединенного концорциума, - 2,475 миллионов, что практически - то же самое. Проделана огромная и очень ценная работа.

Лилия Шукаева: Доктор Рон Ливси страдал от ожирения, от переутомления и вообще был не в форме. В свои 49 лет он чувствовал, что лучшая часть его жизни уже позади. И вот в один прекрасный день, 7 лет назад, по дороге на работу он зашел в кабинет одного врача, и тот впервые сделал ему гормональную инъекцию.

На следующий день, рано утром, доктор Ливси пошел на научный симпозиум. Он сидел а затемненном помещении, где докладчик показывал на экране слайды, поясняющие лекцию, и, к своему удивлению, почувствовал себя таким бодрым и восприимчивым, каким не чувствовал себя уже много лет. И он стал продолжать гормональное лечение.

"Мои знакомые и коллеги удивлялись моей вновь обретенной энергии", - говорит доктор Ливси. Новая энергия побудила его начать усиленную физическую тренировку и сесть на эффективную диету, позволившую ему сбросить почти 20 кг.

После всего этого доктор Ливси, работавший тогда терапевтом в Нью-Гемпшире, решил начать собственную практику. И вместе со своим сослуживцем доктором Джозефом Рафаэлем, который также прошел курс гормонального лечения, они организовали в Нью-Йорке, в Манхэттене, Клинику по омолаживанию организма. Таких клиник, в которых врачи предлагают своим клиентам гормонозаместительную терапию, обещая им восстановить бодрость и энергичность, становится сейчас в США все больше.

До недавнего времени большинство специалистов приравнивали омолаживающие виды лечения к знахарству. Но сегодня мало кто из них сомневается, что ростовой гормон и тестостерон действительно способны улучшить состояние стареющего тела.

Но противодействует ли это старению, пока неизвестно. Неизвестен и долговременный риск такого лечения. Медики не знают, правильно ли считать старение такой же свирепой болезнью, как рак, чтобы бороться с ней любыми, самыми рискованными способами. "Все дело в том, на какой риск вы согласны пойти",- говорит доктор Хюбер Вернер из Национального института старения.

Однако, основатель и директор Американской академии омолаживающей медицины чикагский врач доктор Рональд Клац говорит, что пациенты не могут ждать завершения долговременных исследований, которые займут годы и десятилетия, и пока даже и не планируются.

Многие пациенты и не ждут. Омолаживающая академия, которая в 1993-го года начала с 12 сотрудников-докторов, насчитывает сейчас 8 тысяч членов врачей в США.

Курс омолаживающего лечения не дешев: тысяча долларов в месяц за необходимые лекарства и диетологические добавки, включая человеческий ростовой гормон и тестостерон и для мужчин, и для женщин, эстроген и прогестерон для женщин, причем врачи говорят, что их "биоидентичные" гормоны для них безопасны, а также мелатонин, витамины и антиоксиданты.

Неожиданным героем сегодняшнего омолаживающего движения оказался академический исследователь из Висконсинского медицинского колледжа доктор Даниэл Рудман, заинтересовавшийся возможностью преодоления эффектов старения у пожилых мужчин с помощью ростового гормона.

С возрастом, отмечает он, люди теряют мышцы, которые заменяются жировой тканью, их кожа становится тоньше, а кости слабее. В то же время уровень ростового гормона постоянно падает. Доктор Рудман также заметил, что признаки старения появлялись и у молодых людей, у которых содержание этого гормона падало по медицинским причинам.

Тогда он попробовал вводить ростовой гормон 12 пожилым мужчинам в течение полугода. У его пациентов прибавилось мускулов и убавилось жира. А у контрольной группы из 9 человек подобных изменений не произошло. Статью об этом исследовании, опубликованную им в престижном "New England Journal of Medicine" 5 июля 1990-го года, доктор Рудман закончил словами: "Эффект от 6-месячного введения ростового гормона на мышечную и жировую ткани пациентов был количественно эквивалентен изменениям, происходящим за 10-20 лет естественного старения".

Доктор Клатц, основавший потом Академию омоложения, назвал эту статью настоящим "ударом грома" в медицине. "Это была первая клиническая работа в ведущем американском медицинском журнале, показавшая, что существуют доступные методы радикального влияния на физиологию старения", - писал доктор Клатц.

Человеческий ростовой гормон был одобрен Федеральным агентством по контролю качества лекарств, FDA, для лечения некоторых болезней. А по американским правилам врачи имеют теперь право прописывать его для чего угодно по своему усмотрению.

"Я была потрясена новой концепцией омоложения", - говорит доктор Максайн Пападакис из Калифорнийского университета в Сан-Франциско. Правда, у нее оставались некоторые сомнения, связанные с немногочисленностью экспериментальной группы и с тем, что исследование проводилось без двойного слепого контроля. Сама доктор Пападакис провела испытания с ростовым гормоном на 52 участниках в возрасте от 70 до 85 лет, причем они не знали, вводился ли им настоящий гормон или просто плацебо.

Публикуя полученные результаты в 1996-м году, доктор Пападакис сообщала, что ростовой гормон действительно увеличивал мышечную массу и уменьшал жир, но парадоксальным образом не способствовал увеличению физической силы. Испытуемые утверждали, что ростовой гормон повышал их сообразительность, но испытания этого не подтвердили. Зато было отмечено некоторое ухудшение памяти. У участников эксперимента также опухали ноги и болели суставы, из-за чего 25% пациентов пришлось уменьшить вводимые дозы. Однако, энтузиасты гормонального лечения не признали ее результаты, говорит доктор Пападакис, потому что не хотели отказываться от своих теорий.

Другие медики высказывались против такого лечения, основываясь на экспериментах с животными. "Я согласен, что мыши и крысы, - это не люди, - говорит доктор Уорнер, - но мыши, не синтезирующие гормона роста, живут дольше мышей, у которых содержание гормона повышено. Тоже самое относится к мухам-дрозофилам и к червям-нематодам.

Большая статья в защиту гормонального лечения недавно была опубликована в журнале Американской медицинской ассоциации. Авторы статьи доктор Митчел Харман из исследовательского Института долголетия в городе Фениксе и доктор Марк Блэкман из Национального центра альтернативной медицины при Национальном институте здоровья писали, что у пожилых мужчин и женщин, которым вводили ростовой гормон, увеличивалась мышечная масса и уменьшался жир безо всякой диеты и физических упражнений. Тем не менее, факт, что у многих участников испытаний возникали те же осложнения, что и у пациентов доктора Пападакис. Правда, потом эти осложнения проходили.

Американская академия омоложения выпустила по этому поводу специальное заявление, в котором говорилось, что гормональные дозы в экспериментах были слишком высокими и что при уровне гормона, соответствующем молодому возрасту, никаких осложнений быть не должно.

Однако, доктор Пападакис утверждает, что ее дозы как раз такими и были. "Возможно, мы вообще не знаем, какими должны быть правильные дозы. Но как тогда мы можем лечить пациентов", -говорит она.

Владельцы Нью-йоркской клиники омоложения доктора Ливси и Рафаэль ожидали, что большинство их пациентов будут пожилыми людьми, желающими приобрести достаточно силы, чтобы самостоятельно вставать со стула, или людьми среднего возраста, которые хотят выглядеть моложе. Вместо этого к ним повалили сравнительно молодые люди послевоенного поколения.

"Перед тем как прийти к нам, - говорит доктор Рафаэль, - они уже подвергались косметическим операциям, и им впрыскивали ботулиновый токсин ботокс для разглаживания морщин. Теперь они стремятся повысить качество своей жизни. Причем они скрывают даже от близких друзей, что обращались в нашу клинику".

В качестве примера можно привести 50-летнюю нью-йоркскую жительницу, побывавшую в клинике год назад. "Я была в отчаянии", - говорит она, не сообщая своего имени, поскольку скрывает свое лечение даже от близких. Она была в депрессии, набирала вес, чувствовала себя старой и переутомленной. Но, говорит она, начав принимать ростовой гормон, эстроген и прогестерон, она сразу же почувствовала улучшение настроения и прилив энергии. У нее появилась воля и энтузиазм, она села на диету и стала ходить в спортивный зал и сбросила 5 кг веса. К ней возвратилось половое влечение, у нее начали расти волосы и даже уменьшились косточки на ногах, так что она опять смогла носить туфли на высоких каблуках.

Что стало причиной подобного улучшения - лекарства или самовнушение, диета и физические упражнения или ростовой гормон? Не заболеет ли она в результате рискованного лечения серьезной болезнью или останется здоровой и бодрой до глубокой старости? Этого никто не знает, говорят медики, и поэтому требуются серьезные дополнительные исследования.

"Наши сомнения связаны с тем, - говорит доктор Уорнер, -что свидетельства об успешном лечении чаще всего основаны на субъективных показаниях пациентов, а не на объективных данных. Людей сравнительно легко убедить в эффективности той или иной терапии, особенно если они платят врачам приличные деньги".

Аналогичные опасения высказывает и геронтолог больничной системы для американских ветеранов войны доктор Альвин Мацумото. "Каждый пациент, - говорит он, - должен уметь разобраться в том, стремится ли врач соблюсти его подлинные интересы. Зачастую это непростая задача".

Евгений Муслин: И в заключение нашей передачи сообщение о необычном характере работы мозга в пожилом возрасте.

Пожилые люди, использующие оба мозговых полушария, справляются с некоторыми умственными заданиями лучше, чем те, у кого работает только одна половина мозга. Об этом говорится в новом исследовании, опубликованном в журнале "NeuroImage".

Подобные факты подтверждают теорию, что по мере старения мозга умственная работа более равномерно распределяется между его половинами. Ведущий автор исследования доктор Роберта Кабеза из Неврологического центра при университете Дюка сравнивает этот процесс с тем, как поступают пожилые люди, когда у них слабеют мускулы: вместо того, чтобы поднимать груз одной рукой, они берут его двумя руками.

Идея об изменении характера функционирования мозга в зависимости от возраста относительно нова и не всеми понимается одинаково. Некоторые ученые считают, что такие изменения просто отражают постепенное разрушение мозга. Другие считают, что мозг делает, что ему и положено: компенсирует эффекты старения.

В исследованиях участвовали две группы 60-70-летних людей, причем одна группа хорошо справлялась с запоминанием последовательностей слов и с другими заданиями на проверку умственных способностей, а другая - плохо. Во время выполнения контрольных заданий мозг участников подвергался электронному сканированию. Тест показал, что у самых успешных экзаменуемых электрическая активность распределялась наиболее равномерно по всему мозгу.

XS
SM
MD
LG