Ссылки для упрощенного доступа

logo-print

Сходство геномов рыбы и человека. Расовый фактор в медицинских исследованиях


Темы передачи: поразительное сходство геномов японской рыбы и человека, расовый фактор в медицинских исследованиях, а также короткие медицинские новости.

Евгений Муслин: Полное раскрытие генома человека, завершившее многолетние и очень дорогостоящие исследования ученых разных стран внесло немало новых и подчас сенсационных положений в понимание механизмов эволюции живой материи. Недаром главные итоги этой работы были оглашены в 2000-м году, в день рождения творца эволюционной теории Чарльза Дарвина - 12 февраля.

Мы попросили профессора Даниила Голубева рассказать о новом исследовании такого же рода, также выполненном большим коллективом ученых, посвященном раскрытию генетического кода одного из видов рыб и итоги которого оказались тесно связанными с результатами изучения генома человека.

Даниил Голубев: Только что опубликованное исследование выполнено совместно 42 учеными из 11 лабораторий США, Великобритании и Сингапура и посвящено раскрытию последовательности нуклеотидов в геноме рыбы ФУГУ. Эта крайне ядовитая рыба (являющаяся, тем не менее, одним из самых излюбленных деликатесов японской кухни), компактностью своего генома давно привлекала внимание одного из корифеев современной молекулярной биологии доктора Сиднея Бреннера, работающего в Институте Солка в Калифорнии. По мнению доктора Бреннера, рыбе фугу суждено выполнить в молекулярной генетике человека примерно такую же роль, какая принадлежит плодовой мушке дрозофиле, ставшей с 1908-го года по инициативе создателя хромосомной теории наследственности Томаса Гента Моргана незаменимой моделью для исследований в области классической генетики.

Евгений Муслин: Поясните, пожалуйста, что означает выражение "компактный" геном?

Даниил Голубев: Геном - это молекула ДНК, представляющая собой цепочку связанных между собой особой химической связью "кирпичиков наследственности" - нуклеотидов. Три рядом расположенных нуклеотида кодируют одну аминокислоту, а цепочки аминокислот в своей совокупности составляют белковую молекулу. Но далеко не все сочетания нуклеотидов несут "смысловую" нагрузку, то есть кодируют конкретные белки. В структуре генома немало и "бессмысленных" участков, которые ничего не кодируют и, вроде бы, не несут никаких функций. Есть даже такое достаточно обидное обозначение: "джанк" ("мусорная") ДНК. Конечно, о ненужности таких участков не может быть и речи: геном человека или животного - это поистине совершенное творение природы, в нем не может быть ничего лишнего. Эти так называемые "бессмысленные" участки выполняют свои специфические, как правило, регуляторные функции, но конкретных белков они не кодируют.

Геном рыбы фугу состоит сплошь из "смысловых" генов, кодирующих конкретные белки. Эти гены расположены в геноме рыбы фугу в непосредственной близости друг к другу и могут быть поэтому легко выявлены и идентифицированы. В этом и состоит компактность генома этой рыбы, делающей ее геном удобной моделью для генетического анализа.

Евгений Муслин: Что же конкретно выявили в геноме этой рыбы доктор Бреннер и его коллеги и какое отношение их находки имеют к геному человека?

Даниил Голубев: Самое непосредственное! Коллектив ученых из США. Великобритании и Сингапура смог совместными усилиями идентифицировать в ДНК рыбы фугу 31.059 генов, что вполне сопоставимо с тем количеством генов, которое были выявлены в геноме человека усилиями куда более многочисленных коллективов, занятых в течение многих лет разработкой проекта "Геном человека". Напомним, что в рамках этого проекта был идентифицирован 29.181 ген. И дело не только в формальном количественном тождестве. Около трёх четвертей "рыбьих" и "человеческих" генов оказалось близкородственными между собой, и это несмотря на 450 миллионов лет самостоятельной эволюции человека и рыб от общего позвоночного предка. И в этом нет ничего невероятного. По мнению доктора Бреннера, весь основной набор генов позвоночных, сложившийся за сотни миллионов лет эволюции, не превышает 40 тысяч определенных генных структур. Именно поэтому Бреннер настойчиво предлагал двум основным учреждениям, руководившим изучением генома человека 0 Национальному Институту Здоровья США и Британскому консорциуму "Велком Траст" начать реализацию всего проекта с исследования именно генома рыбы фугу.

Евгений Муслин: Ну, и какова же была реакция на это предложение?

Даниил Голубев: Абсолютно негативная. Оба учреждения "пошли другим путем", сосредоточили все внимание, все материальные и финансовые ресурсы на изучении последовательности расположения 3-х миллиардов нуклеотидов в геноме человека и сравнительно недавно фактически выполнили эту задачу. Но вот теперь оказывается, что в предложениях доктора Бреннера было немало ценного и полностью их отвергать было неправильно.

Евгений Муслин: Что именно вы имеете в виду?

Даниил Голубев: А вот судите сами: доктор Бреннер и его коллеги идентифицировали большее количество генов (31 тысячу против 29 тысяч) из общего пула генов позвоночных, чем их куда более многочисленные коллеги. Но мало этого: исследуя модель генома рыбы фугу, они впервые идентифицировали 961 новый человеческий ген, ни один из которых до этого не был известен. Немаловажно, что истратили они при этом в сто (!) раз меньше денег, чем огромные коллективы, объединенные под эгидой упомянутых учреждений и коммерческих компаний США и Великобритании, занимавшихся проектом "Геном человека". И доктор Бреннер, и его ближайший коллега по этой работе доктор Самуэль Апарицио уверены в том, что, если бы их предложение было принято 8 лет тому назад, то это изменило бы - ускорило и удешевило - весь характер работ по рашифровке генома человека.

Евгений Муслин: Ну, это все же из области предположений, а что непосредственно вытекает из результатов исследований доктора Бреннера и его коллег?

Даниил Голубев: Прежде всего, позвольте повториться: исследования доктора Бреннера и его коллег показали, что, несмотря на 450 миллионов лет их самостоятельной эволюции от общего позвоночного предка и человеческий геном, и геном рыбы фугу содержит в своем большинстве одинаковые гены. Это поразительное явление. Кажется невероятным, но геном рыбы фугу содержит в своем составе почти столько же смысловых генов, сколько и: геном человека, но по размерам это геном составляет не более одной восьмой части генома человека. Это обусловлено тем, что геном рыбы лишен массы "мусорной" ("джанк") ДНК, которая, казалось бы, беспорядочно размещена в разных участках генома, но на самом деле выполняет уникальные регуляторные функции, которые, строго говоря, и делают человеческий организм резко отличным (если так можно выразиться) от деликатеса японской кухни, хотя и имеющего в своей структурной основе те же самые "смысловые" генные блоки.

Евгений Муслин: Какие еще принципиальные научные выводы можно сделать на основании изучения генома рыбы фугу?

Даниил Голубев: Ну, во-первых, сходство геномов очень существенно с точки зрения теории происхождения и эволюции всей жизни на земле. Давно известно, что всего 4 азотистых основания - аденин, гуанин, тимин и урацил - в разных своих сочетаниях формируют все мыслимые гены; всего 20 аминокислот образуют все существующие животные и растительные белки, а теперь становится очевидным, что и количество самих генов, определяющих структуру и функции разных организмов тоже ограничено.

Во-вторых, эта работа может много дать медицинской практике? Отметим, что открыт 961 неизвестный ранее человеческий ген. Предстоит детальная идентификация свойств и функций каждого из них. Наверняка среди этих сотен есть десятки генов наследственных заболеваний или предрасположенности к ним, а это значит - десятки новых целей для лекарств, которых еще сегодня нет, но которых никогда бы и не синтезировали, если бы: не рыба с экзотическим названием фугу.

Лилия Шукаева: "С биологической точки зрения деление человечества на расы бессмысленно". Это широко распространенное среди политических активистов и даже среди многих биологов убеждение, по мнению ведущего специалиста по генетике человека профессора Нила Риша из Стенфордского университета в Калифорнии, совершенно неверно. Ибо при всем политическом равноправии и интеллектуальной равноценности людей, относящихся к разным расам, этнические различия между ними очень даже существенны с точки зрения подверженности различным заболеваниям и реакции на лекарственные препараты.

С точки зрения доктора Риша, генетические различия возникли среди людей, живших на разных континентах, и соответственное отнесение человека к определенной расе, а значит, и к географии его происхождения, является рациональным методом учета этих различий.

Позиция доктора Риша была дополнительно стимулирована редакционной статьей, опубликованной в прошлом году в авторитетном "New England Journal of Medicine", в которой утверждалась "биологическая бессмысленность деления на расы" и статьей в журнале "Nature Genetics", автор которой предупреждал об "опасности путаницы и потенциально вредных побочных эффектах от использования понятия расы в качестве фактора в медицинских исследованиях".

Обратное утверждение доктора Риша, высказанное им в статье, опубликованной в Интернет-журнале "Genom Biologics", совпадает по направлению с работой исследователей и медиков по интерпретации данных, которые определенно указывают на различие в строении молекул ДНК у различных этнических групп.

В принципе генетическое наследие и набор генов у всех людей одинаковы. Но из-за мутаций, вносящих изменения в ДНК, у каждого гена появляется несколько слегка отличающихся разновидностей, и эти разновидности иногда реже, а иногда чаще встречаются у представителей отдельных этнических групп. Подобные генетические различия часто имеют медицинское значение, поскольку некоторые из них возникают в генах, влияющих на подверженность болезням и на реакцию на медикаменты.

Медицинская статистика уже давно показывала, что некоторые болезни распространяются неравномерно. Так, например, мутация, вызывающая гемохроматоз, то есть, нарушение метаболизма железа, очень редко встречается или вообще отсутствует у жителей Индии и китайцев, но поражает 7,5% шведов. А весьма распространенная мутация, вызывающая тяжелую болезнь крови, серповидную анемию, чаще всего бывает у негров.

Лактозная нетерпимость, то есть, неспособность переваривать лактозу после прекращения кормления грудью, характерна для людей всех рас, но у жителей северной Европы такая способность часто сохраняется и во взрослом возрасте. Причина этого заключается в мутации, возможно, оказавшейся благоприятной для древних скотоводов.

Очевидная корреляция между расой, генетическими данными и болезнями способствовала возникновению по крайней мере двух школ медицинских исследований. Представители одной школы считают, что понятие расы слишком неопределенно, что оно не может служить надежной биологической концепцией и поэтому, по возможности, вообще должно быть исключено из научного лексикона. Такова, в частности, точка зрения авторов статьи в "New England Journal of Medicine".

Однако, многие специалисты по популяционной генетике считают, что учитывать расовое и этническое происхождение очень важно для понимания специфики заболеваемости и для наиболее полного использования всего потенциала геномной медицины на благо всех этнических групп.

Утверждая, что понятие расы весьма важный фактор в медицинских исследованиях, доктор Риш вторгся в область, которую многие исследователи просто опасаются затрагивать. Согласно представлениям доктора Риша, расы возникли в результате накопления множества мелких генетических различий у людей, живших в разных географических регионах. Многочисленные исследования показали, что эти различия сконцентрировались в пять основных групп, соответствующих пяти главным континентальным регионам.

После того, как люди вышли из Африки и распространились по всему земному шару, эти пять человеческих групп в течение многих поколений жили в сравнительной изоляции друг от друга и постепенно накапливали генетические различия. По подсчетам доктора Риша, достаточно протестировать ДНК любого индивидуума в 100 произвольных или 30 специально выбранных точках генома, чтобы найти различия, характерные для основных расовых групп. А 50 специальных точек дают возможность определить этническую группу внутри расы. Доктор Риш считает, что каждая отдельная раса, определяемая в основном местом своего формирования, характеризуется своими генетическими отличиями, включая и отличия, важные для понимания некоторых медицинских аспектов заболеваний.

Несмотря на разногласия с ним, даже научные противники доктора Риша согласны с некоторыми его доводами. Так, редактор журнала "Nature Genetics", доктор Бетте Фимистер говорит, что "утверждение доктора Риша о наличие сильной корреляции между расой и генетической структурой людей убедительно обосновано, и мы с этим согласны".

Вместе с тем некоторые исследователи, в частности, доктор Дэвид Голдстейн из Лондонского университетского колледжа, считают, что генетические различия между людьми можно изучать, и не прибегая к понятию расы. Голдстейн приводит данные прошлогодних генетических исследований, в которых участвовали люди восьми этнических групп. Когда этих людей перегруппировали согласно их генетическим данным, эти данные оказались более важными с точки зрения их реакции на лекарства, чем принадлежность испытуемых к своим этническим группам.

Доктор Риш тем не менее не согласен с пренебрежением расовой принадлежностью испытуемых, поскольку такое пренебрежение может привести исследователей к игнорированию многих других факторов, помимо генетических, также связанных с расой.

В последние годы расовая и этническая принадлежность стали важными факторами для биологов, которые занимаются поиском переменчивых генов, предрасполагающих их владельцев к широко распространенным болезням. И пренебрежение этническим фактором может недопустимо исказить результаты исследования, особенно если изучаемая болезнь неравномерно распространена в разных этнических группах.

Часто генетики изучают изменчивость генов у лабораторных животных, подвергая их искусственным мутациям с помощью радиоактивных и химических воздействий. Никто, конечно, не станет проводить подобные эксперименты на людях, да в этом нет и необходимости, поскольку природа уже сама проделала подготовительную работу, разделив человечество на группы с различной восприимчивостью к болезням. Эти генетические различия между расами генетики и стремятся использовать для исследовательских целей.

В заключение дискуссии генетик из Национального института рака доктор Стивен О'Брайен сказал, что мнение о несущественном значении фактора расы в медицинских исследованиях "исходит от честных и способных людей, но людей, не являющихся специалистами по популяционной генетике". В результате такой неоправданной "политической корректности" искажаются эпидемиологические оценки тех или иных заболеваний, что может повредить как раз тем самым этническим меньшинствам, которые слишком рьяные поборники расового равноправия стремятся защитить.

Что касается доктора Риша, то он остается при твердом убеждении, что для каждой расы и каждой этнической группы внутри этих рас характерен свой специфический набор заболеваний и клинических приоритетов, который следует учитывать при использовании нового арсенала генетических приемов и знаний. "Нам следует ценить наши расово-генетические различия, -говорит доктор Риш,- а не опасаться их. Игнорирование этих различий, даже с самыми похвальными намерениями, нанесет, в конечном счете, лишь вред расовым и этническим меньшинствам".

Евгений Муслин: И в заключение нашей передачи короткие медицинские новости.

Исследователи предполагают, что недостаточная концентрация калия в организме может повысить опасность инсульта, особенно если больной принимает мочегонные средства - диуретики. В таком случае снизить риск можно изменением диеты.

В исследовании, опубликованном в журнале "Неврология", собраны данные наблюдений над 5800 мужчинами и женщинами старше 65 лет на протяжении от 4 до 8 лет. Анализируя, у кого из них за эти годы случились инсульты, руководительница исследования доктор Дебора Грин из Медицинского центра в Гонолулу и ее коллеги пришли к выводу, что существенным элементом риска явилась нехватка калия. У лиц с наименьшим содержанием калия вероятность инсульта увеличивалась в два с половиной раза. По-видимому, ситуацию можно исправить, введя в диету такие богатые калием продукты, как бананы и апельсиновый сок.

Наибольшему риску подвергались пожилые люди, принимавшие диуретики - лекарства, применяемые для снижения кровяного давления, при сердечной недостаточности и болезнях почек, поскольку эти лекарства способствуют выводу из организма калия.

Американские исследователи впервые сумели недвусмысленно подтвердить, что глобальное потепление может действительно привести к большему распространению инфекционных болезней. Так, они обнаружили, что в годы, когда развивается глобальный метеорологический феномен Эль-Ниньо, приводящий к потеплению воды и воздуха, эпидемии холеры в Бангладеш усиливаются. Эта работа опубликована в Трудах Американской национальной академии наук.

Эль-Ниньо - это теплое сезонное течение поверхностных вод Тихого океана несколько южнее экватора, которое усиливается с периодичностью от 2 до 7 лет и начинает тогда оттеснять от побережья Южной Америки холодные воды Перуанского течения. Это приводит к повышению температуры и влажности воздуха и к засухам и хорошо коррелируется со вспышками лихорадки, холеры и малярии.

Чтобы уточнить связь между развитием Эль-Ниньо и вспышками холеры и выявить роль глобального потепления, доктор Мерседес Паскуаль из Мичиганского университета в Энн-Арборе и ее коллеги сопоставили медицинские и метеорологические данные за прошлое столетие. Оказалось, что в первой половине ХХ века Эль Ниньо практически не влияло на заболеваемость холерой. Однако в последние 20 лет почти 70% вариаций числа холерных заболеваний можно было отнести за счет Эль-Ниньо.

"Тот факт, что связь между климатическими изменениями и холерой в последние десятилетия резко усилилась, является первым прямым свидетельством о влиянии климата на инфекционные болезни", -говорит профессор Паскуаль.

Паскуаль и ее коллеги также отмечают, что течения Эль-Ниньо вместе с глобальным потеплением нагревают сушу и воды Индийского субконтинента, а это может приводить к большему размножению холерных вибрионов. Большинство специалистов считают, что в будущем влияние течений Эль-Ниньо на заболеваемость холерой усилится еще более.

XS
SM
MD
LG