|
Расшифровка генома человека Что
необходимо знать о перспективах завершения
первого этапа расшифровки генома человека? В
течение ряда лет в научной печати и в СМИ
неоднократно сообщалось об активном
изучении генома человека. При этом
постоянно подчеркивалось, что завершение
этой работы сулит человечеству самые
разнообразные блага. И вот совсем недавно
появились сообщения о том, что расшифровка
этого генома, так сказать, досрочно
завершена. Мы попросили профессора Даниила
Голубева прокомментировать эти последние
сообщения и уточнить: в чем же именно
состоит сенсационная новизна этого этапа
работы. Неужели действительно абсолютно
все о геноме человека известно? Даниил
Голубев: Нет,
так категорически говорить, конечно, нельзя,
хотя прогресс в познании структуры генома
бесспорен. Но позвольте вначале напомнить
наиболее важные этапы изучения этой
проблемы в прошлом, поскольку без этого
невозможно оценить современный этап
исследований. Изучение
геномов вообще началось в 1866-м году, когда
Грегор Мендель открыл существование
дискретных частиц, передающих
наследственные свойства и названных
позднее генами. В 1910-м году Томас Гент
Морган начал изучать геном плодовой мушки
дрозофилы, что привело к созданию
хромосомной теории наследственности.
Согласно этой теории, гены линейно
расположены в ядерных хромосомах, и их
последовательность может быть
расшифрована (картирована). В
40-е годы было установлено, что гены состоят
из ДНК, а в 1953-м году Уотсон, Крик и Уилкинсон
установили структуру этой ДНК и ее
пространственную конфигурацию - так была
открыта "двойная спираль". Каждая нить
этой спирали представляла собой линейную
молекулу, состоящую из углевода, остатка
фосфорной кислоты и одного из азотистых
оснований: аденина (А), тимина (т), гуанина (Г),
или цитозина (С). Затем
было установлено, что именно ДНК является
матрицей для репликации, то есть, умножения
числа молекул самой ДНК, и транскрипции, то
есть, "превращения" информации,
содержащейся в ДНК, в белковые молекулы с
помощью так называемых информационных
рибонуклеиновых кислот ( РНК). В
60-е - 70-е годы были разработаны методы
препаративной работы с ДНК, то есть, ее
научились резать на фрагменты, сшивать их
друг с другом, а затем и определять
последовательность отдельных нуклеотидов
в каждом участке. Так была расшифрована
структура первого живого объекта - вируса
бактерий - бактериофага. Установление же
последовательности чередований этих
оснований в генах всех 23 пар хромосом
человека и есть раскрытие генетического
кода генома человека. Всего в этом геноме
содержится примерно 3,5 миллиарда оснований
("генетических букв", то есть - А, Т, Г,С)
составляющих многие десятки тысяч
различных генов. Каждый ген кодирует
структуру и свойства всего организма. Евгений
Муслин: Когда
началась планомерная расшифровка всего
генома человека? Даниил
Голубев: Инициатором
всей этой работы стало Министерство
энергетики США, которое в 1986-м году
выступило с идеей осуществить полную
расшифровку генома человека и тем самым
открыть новую эру в биологии и медицине. В
1988-м году Джеймс Уотсон становится
директором проекта "Геном человека"
Национального Института Здоровья США,
Согласно первоначальным расчетам, работа
по расшифровке генома человека должна была
окончиться в 2005-м году и стоить в общей
сложности 3 миллиарда долларов. В
1993-м году во главе Проекта встал доктор
Фрэнсис Коллинз, и вскоре одна из
лабораторий, финансируемых проектом,
сообщила о первой крупной победе - полной
расшифровке генома так называемого
прозрачного червя. Этот геном состоит из 97
миллионов "генетических букв". Евгений
Муслин: Из
сообщений печати известно, что у
Общественного проекта "Геном человека"
появился мощный конкурент - компания "Селера".
Даниил
Голубев: Совершенно
верно. Еще в 1990-м году один из сотрудников
Национального Института Здоровья США
доктор Крэг Вентер разработал ускоренный,
так называемый "шрапнельный" метод
расшифровки структуры целого гена на
основе анализа какого-то одного специально
выбранного его фрагмента. В 1995-м году на
основе этого метода в Институте геномных
исследований, независимом от Общественного
проекта, была осуществлена идентификация
генома бактерии "Хемофилис Инфлуенца".
Позднее, в 1997-м - 1998-м годах доктор Вентер
предложил свой самостоятельный проект
расшифровки генома, основанный на методе
анализа, с планом завершить всю работу к 2001-му
году. Выполнять эту работу стала созданная
Вентером частная компания "Celera Genomics".
Возникла очень серьезная конкуренция
Общественному проекту. Евгений
Муслин: Ну
и каков же был ответный "ход" доктора
Коллинза? Даниил
Голубев: Самый
решительный! Еще в 1998-м году Коллинз и
другие руководители международного
консорциума "Геном человека" решили
ускорить темпы работ по расшифровке генома,
и к 2001-му году расшифровать 90 процентов
генома человека, а к 2003-му году завершить
работу на 99,99 процента. В
марте 1999-го года под руководством доктора
Коллинза был создан международный
консорциум, включающий в себя Центр Сэнгера
в Великобритании, ряд университетов в
разных странах и Национальный Институт
Здоровья США. Этот консорциум провозгласил,
что первый вариант полного генома человека
будет выполнен уже к весне 2000-го года. Однако,
в том же марте доктор Вентен сообщил о том,
что Celera" совместно с Институтом "Геном
дрозофилы" полностью расшифровали геном
этой плодовой мушки, являющейся
классическим объектом генетических
исследований во всем мире в течение почти
целого столетия. Это окончательно
подтвердило ценность оригинального метода
расшифровки структуры геномов, принятого
на фирме "Celera Genomics". И
вот, в июне конкурирующие коллективы -
"Celera Genomics" и международный консорциум
объединили свои данные и объявили о том, что
их совместными усилиями в целом завершено
создание генетической карты человека.
Расшифрована структура 50 тысяч генов, в
которых идентифицирована
последовательность расположения 3,5
миллиардов "генетических букв", то
есть, нуклеотидов, содержащих в своем
составе те или иные азотистые основания.
Несмотря на координацию усилий между
участниками остаются определенные
разногласия. Евгений
Муслин: В
чем же суть этих разногласий? Даниил
Голубев: Их,
к сожалению, много, но я позволю себе
выделить 2 основных момента. Первый
касается сугубо юридических, если угодно -
финансовых аспектов. Доктор Вентер и его
компания "Селера" настаивают на праве
индивидуального владения всеми данными,
полученными при установлении
последовательности нуклеотидов, и
возможности получать коммерческую выгоду
от всех видов использования этих
материалов. Руководители Общественного
проекта считают, что результаты
расшифровки генома должны быть доступны
всем ученым и использоваться ими без всяких
ограничений. Спор достиг такого накала, что
в марте этого года президент США Клинтон и
британский премьер-министр Блэр выступили
с совместным заявлением, в котором
поддержали позицию руководителей
Общественного проекта. Такую же позицию
занял Конгресс США. Хочу заметить, что в
истории США есть известный прецедент такой
ситуации. В начале 50-х годов в США была
впервые разработана совершенно уникальная
для того времени методика приготовления
инактивированной вакцины против
полиомиелита ("вакцина Солка").
Правительство и Конгресс США в то время
решили сделать эту технологию всеобщим
достоянием и не просто продавать вакцину
Солка в разные страны, а предоставить всем
желающим возможность готовить эту вакцину
в своих странах, бесплатно ознакомившись с
американской технологией. Именно тогда в
США побывала в частности делегация
советских ученых - академики Смородинцев и
Чумаков, и в СССР был открыт специальный
Институт полиомиелита, где было развернуто
производство полиомиелитных вакцин. К
сожалению, предполагаю, что ни этот
прецедент, ни позиция Клинтона и Блэра,
нисколько не повлияют на позицию "Селеры",
и спор между этой компанией и руководством
Общественного проекта будет продолжаться,
Помимо этих финансовых проблем между
участниками "генетической гонки"
существуют и чисто научные разногласия, и
они более существенны. Евгений
Муслин: В
чем же они состоят? Даниил
Голубев: Расшифровка
генома человека включает в себя ряд этапов,
причем установление последовательности
генетических букв в том или ином гене есть
только самый первый шаг в такой расшифровке.
Вторым "шагом" является
предварительная характеристика функции
этого гена, полученная на основании его
химической структуры, по аналогии с другими
генами. Третьим и последним "шагом"
является полная идентификация функций
такого гена на основании специальных
биохимических, биологических или
генетических исследований. Само собой
разумеется, что этот "последний шаг" в
идентификации генов является в то же время
"первым шагом" на пути создания нового
поколения "молекулярных" лекарств,
предназначенных для той или иной коррекции
конкретных генов. По мнению доктора Джона
Салстона, руководителя "Геномного треста"
Кембриджского университета в
Великобритании, связанного с Общественным
проектом Национального Института Здоровья
США, патенты должны выдаваться только на
такие работы, которые удовлетворяют
признакам этого третьего шага. В этом
случае все разногласия были преодолены. Но
будем справедливы: и работа по расшифровке
генома человека, и споры вокруг этой работы
продолжаются, хотя решающая часть первого
этапа действительно пройдена. Евгений
Муслин: Когда
же можно ожидать практических итогов этих,
в общем-то, пока чисто теоретических
исследований? Даниил
Голубев: Эта
тема требует специального освещения - не
надо ни приуменьшать, ни преувеличивать
возможности сегодняшнего этапа. Думается,
что наиболее полно отвечает на этот вопрос
доктор Коллинз. Он говорит: "Мы должны
быть реалистами и признать, что полная
медицинская отдача от расшифровки
человеческого генома произойдет не раньше,
чем через 20-30 лет. Несомненно, медицина
переживает сегодня величайшую революцию.
Со времен открытия антибиотиков, но это не
из тех революций, что происходят за одну
ночь". Заметим, что доктор Коллинз
говорит о полной отдаче - частичная отдача
началась уже сейчас, но это, повторяю,
заслуживает специального разговора.
|
|
