МОСКВА, 19 мая — РИА Новости, Альфия Еникеева. У каждого человека тысячи генетических мутаций, способных при определенных условиях вызывать серьезные заболевания, в том числе рак. Одним плохие гены достались от родителей, у других возникли спонтанно на стадии формирования зародыша. И если поломку гена исправить практически невозможно, то не допустить передачу мутаций детям реально уже сейчас. РИА Новости рассказывает, как медицинские генетики помогают создавать поколение здоровых людей.
Она возглавляет лабораторию молекулярно-генетической диагностики в Медико-генетическом научном центре (МГНЦ). Именно здесь, в святая святых отечественной медицинской генетики, расшифровывают геномы россиян, чтобы отыскать в ДНК бомбу замедленного действия. Лаборатория занимает два этажа МГНЦ и состоит из нескольких изолированных помещений. Биологические образцы, взятые у пациента (чаще всего это кровь), пройдут через каждое из них, прежде чем врач узнает, что скрыто в генах.
Облачко ДНК
Сначала сотрудники лаборатории выделяют из ядра клеток ДНК, добавляя в кровь вещества, разрушающие клеточную оболочку. Полученную ДНК очищают от продуктов разложения с помощью изопропилового и этилового спирта.
"Подождите, сейчас вы все увидите", — улыбается Щагина, бережно раскачивая маленькую пробирку с бесцветным спиртовым раствором.
От плавных ритмичных движений в середине пробирки образуется маленькое белое облачко.
"Это и есть ДНК. Она бесцветная, но вот так мы можем ее на мгновение увидеть", — объясняет она.
Мои попытки сфотографировать спираль безуспешны, облачко пропадает так же быстро, как сформировалось. А пробирка с прозрачной жидкостью и содержащейся в ней кислотой отправляется в центрифугу, которая отделит биологическую молекулу от спиртов.
Размножить и прочитать
Через несколько минут сотрудники лаборатории достают пробирки с очищенной ДНК из центрифуги и относят их в другое помещение, где молекулу размножат, пометят и доведут до состояния, когда ее можно будет прочесть в секвенаторе — шифровальной машине генома.
"Если мы хотим прочитать небольшой отрезок гена, то проводим секвенирование по Сэнгеру. Кстати, именно таким способом в 2003 году была впервые расшифрована последовательность человеческой ДНК. Мы разбиваем ген на маленькие фрагменты, размножаем их при помощи полимеразной цепной реакции и получаем очень большое число копий для исследования. Этот метод работает, когда мы понимаем, где надо искать. Например, известно, что фенилкетонурия в 95 процентах случаев вызывается мутацией в гене PAH. Если же нужно прочитать сразу несколько генов или даже полный геном, то используется секвенирование нового поколения", — рассказывает Щагина.
Несколько небольших серых приборов со встроенными дисплеями в просторном помещении на первом этаже МГНЦ и есть секвенаторы последнего поколения. С ними управляется хрупкая Ольга Миронович, научный сотрудник лаборатории ДНК-диагностики МГНЦ.
"Мы смешиваем реактивы с подготовленными образцами ДНК, вставляем их в секвенатор, туда же помещаем специальный чип. Реактивы и ДНК переносятся на чип, и все это много-много раз фотографируется. Программное обеспечение трансформирует полученные снимки в данные, которые можно читать и интерпретировать". Миронович тщательно закрывает крышку прибора и запускает секвенатор.
"Конкретно эта ДНК будет расшифрована через двадцать один час. Затем биоинформатики займутся интерпретацией полученных результатов", — добавляет она.
Читать научились, а понимать не всегда
"Анализ экзома, то есть генов, отвечающих за кодирование белков, занимает как минимум три недели. Это если на всех этапах все шло хорошо и более-менее понятно из клинического анамнеза, что искать. В России, да и во всем мире, не так много специалистов, способных понимать расшифрованные гены", — объясняет генетик Оксана Рыжкова, руководитель центра коллективного пользования МГНЦ.
Именно к ней и ее сотрудникам попадают данные с секвенатора после того, как он заканчивает работу.
"Смотрите, вот у меня на компьютере результаты расшифровки клинического экзома пациента — 6300 генов, патогенные варианты в которых приводят к развитию наследственных заболеваний. Это изменения, выявленные в сравнении с референсным геномом (эталоном генома, составленным учеными как общий репрезентативный пример генетического кода). Всего 13 129 замен. Узнать, какой из этих вариантов и есть причина заболевания, очень сложно. Поэтому мы подключаемся к международным базам данных, где выложены как патогенные варианты генов и ассоциированные с ними заболевания, так и варианты, описанные как доброкачественные, не приводящие к клиническим проявлениям, и сравниваем с ними наши варианты. После этапа "фильтраций" по патогенности, частоте встречаемости и многим другим остается 15-30 изменений. Дальше будем анализировать их максимально подробно, используя дополнительные базы данных и программы определения патогенности, читать статьи, сравнивать симптомы пациента с теми, которые описаны в литературе. Только после этого можно сделать вывод, каким именно вариантом вызвано заболевание", — уточняет Рыжкова.
Как открывают наследственные болезни
Во время таких исследований ученые открывают новые генетические взаимосвязи.
"В год мы описываем около десятка новых генов, виновных в наследственных заболеваниях. Вот совсем недавно обнаружили, что мутация в гене KIAA1019 вызывает нарушения развития плода, несовместимые с жизнью. В МГНЦ обратилась пара, у которой три беременности прерывались на ранних сроках. Мы секвенировали ДНК плода и нашли новые мутации в совсем не изученном гене KIAA1019. Проведя эксперименты на клеточных линиях, доказали, что найденные у родителей мутации приводят к полной поломке гена KIAA1019, что вызывает множественные пороки развития у плода. А когда известна мутация, ею можно управлять. В следующую беременность врачи провели раннюю пренатальную диагностику, плод оказался носителем мутации только в одном гене. Значит, в этой семье на свет появится совершенно здоровый ребенок. Если бы мутация пришла от обоих родителей, то беременность была бы прервана", — рассказывает Михаил Скоблов, заведующий лабораторией функциональной геномики.
Скоблов уверен, что будущее медицинской генетики именно в такой профилактике наследственных генетических заболеваний. Похожих взглядов придерживаются и сами пациенты. По словам председателя Всероссийского общества орфанных заболеваний Ирины Мясниковой, семьи с генетическими проблемами должны иметь возможность провести бесплатную предгестационную и пренатальную диагностику.
"Стоимость такой диагностики и стоимость терапии для больных наследственными заболеваниями несопоставимы. Это всем выгодно: и государству, потому что не понадобится тратить ресурсы на терапию, и семьям, потому что у них будут здоровые дети", — заключает Мясникова.