Труден путь к "магической пуле"
|
Даже самый пытливый врач, занятый лечебным процессом, проблемы вселенской затеи с геномом человека вряд ли связывает с больничными буднями, относя их исключительно к фундаментальной науке. Когда и как наступит прорыв в медицину, в клиническую практику программы "Геном человека", над которой работают второе десятилетие ведущие биологи мира? За ответом мы обратились к академику РАН и Европейской академии Льву КИСЕЛЕВУ, руководителю российского научного совета международного проекта "Геном человека".
- Это просто на словах. Легко объяснить, но трудно сделать. Есть больные гены - что это значит? Ген по тем или иным обстоятельствам "сломался". Не будем разбираться - разных причин может быть много - ген делает плохой продукт (белок), и это становится источником болезни. Например, есть болезнь - мышечное бессилие, миодистрофия Дюшенна. Этот недуг связан с тем, что повреждается огромный ген, в котором записана информация о белке дистрофине, без выработки которого мышцы не сокращаются. В результате у мальчиков (а эта болезнь сцеплена с полом) не поднимается грудная клетка, они не могут дышать, не сокращается сердце, не работают ноги. Гибель неизбежна. Что делать? Теория говорит о том, что надо вместо больного гена вставить здоровый. Точно так же, как вместо удаленной почки пересаживают здоровую. Можно синтезировать точно такой же ген и ввести его в клетки мышц больного. Есть способы доставки этого гена в клетки, есть способы заставить его работать, и таким образом теоретически должно наступить излечение. Но существуют две проблемы колоссальной технической сложности. Поэтому терапия генами или, как ее называют, генная терапия, или генотерапия, пока продвигается крайне медленно, несмотря на гигантские финансовые вливания. - Не в деньгах счастье?.. - В деньгах. Увы, в деньгах. Но, слава Богу, далеко не только в них. Наша первая проблема - очень трудно "засунуть" здоровый ген во все клетки. Просто нет такой техники, поэтому попадает он только в часть клеток, получается смесь клеток - вылеченных и больных. И эффект резко ослабляется. Вторая проблема - клетка очень умная. Она опознает, что ей что-то подсунули, и стремится очистить себя от этой дополнительной информации. Клетка не знает, какой ген мы ей ввели, - хороший или плохой. На всякий случай она пытается от него избавиться и включает соответствующий клеточный механизм. Ген держится в клетках пару месяцев, а потом мы его не находим. Поэтому излечение достигается только в части клеток и временно. Через некоторое время все процедуры придется повторять. Эти проблемы, я надеюсь, будут постепенно решены. Работает армия ученых, вкладываются огромные средства. Мы обречены на успех, вопрос в том, как быстро и для каких болезней будут сделаны такие генные лекарства. Ясно, что генотерапией в первую очередь будут лечить болезни, связанные с повреждением одного гена. Легче вылечить один больной ген, чем много. Это понятно всем. - Излечение миодистрофии Дюшенна, конечно же, не главная задача генной терапии. Вероятно, ей подвластны и другие нозологии, более массовые? - Сегодня мы знаем примерно 3 тыс. болезней, в которых "виноваты" повреждения генов. Например, гемофилия. Вместо того чтобы вводить больному фактор свертываемости крови, медики сегодня стремятся ввести ген, который отвечает за нормальный синтез этого фактора. Сейчас активно развивается генная терапия рака, когда вместо "испорченных" генов пытаются ввести здоровые. Совсем другая ситуация с атеросклерозом, гипертонией, диабетом - эти болезни связаны с повреждением многих генов. И мы пока не знаем, каких именно. - Но если уже известно, что болезнь вызывается определенным геном, то зачем было расшифровывать весь геном человека? Разве нельзя просто взять здоровый ген, размножить его и поместить обратно в клетку? - В принципе, можно иметь просто ген, не зная его структуры, и с ним манипулировать. Но! Очень важно знать, как устроен ген и как он сломан. Потому что - это моя идея - генная терапия будет более эффективной, если не вводить здоровый ген извне, а лечить больной прямо в клетке. В некоторых случаях такой подход может сработать. Но для этого нужно знать структуру и больного, и здорового генов. - Что представляет собой российская геномная программа? - Российская программа "Геном человека", как и американская, началась в 1988 году. Тогда, по счастливому стечению обстоятельств, на нее вскоре было выделено около 20 млн долл. Закуплено оборудование, на котором ученые работают до сих пор, и самое главное, удалось привлечь талантливую молодежь. Однако спустя два года финансирование катастрофически упало и достигло в 2001 г. суммы 250 тыс. долл. В США это составляет бюджет одного-двух человек, проводящих исследования генома, а в России таких было больше 400. Разница минимум в 200 раз! По имеющимся данным, шесть стран, которые участвовали в расшифровке генома человека, суммарно истратили около 6 млрд долл. Геном человека - это более 3 млрд нуклеотидов, значит, каждая пара нуклеотидов стоила мировому сообществу примерно 2 долл. Конечно, эти затраты выгодны, потому что в течение следующих десятилетий деньги начнут возвращаться. В первую очередь, через фармацевтические фирмы. За прошлый век мы изобрели всего пять сотен видов лекарств. А сейчас фармакологи предсказывают, что за ближайшие 10 лет будет составлено еще 500 новых снадобий. Геном содержит около 40 тыс. генов, следовательно, мы сможем в отдаленной перспективе предложить десятки тысяч новых лекарств - по одному на ген. Но было бы очень неправильно и наивно думать, что все сводится к лекарствам. На самом деле геномные исследования служат своеобразным локомотивом, к которому можно прицепить много разных вагонов. Например, выведение новых сортов и пород для сельского хозяйства. С помощью исследований генома можно в будущем изготовить "магическую пулю", которая будет лечить болезнь строго избирательно, бить точно в цель. Биология - дорогая наука. К сожалению, существует обывательское представление о биологии, которое заключается в том, что она изучает цветочки, лепесточки, кроликов и мышек, и это все очень дешево по сравнению с физикой, которая оперирует гигантскими ускорителями. Расшифровка генома должна сломать это представление о биологии, потому что сейчас очевидно, что биология - это мировой лидер в естествознании. Это признано не только биологами. Наиболее дальновидные отечественные ученые понимают, что наступил век биологии. За рубежом это уже давно признано. Российские ученые в установлении последовательности нуклеотидов генома человека участия почти не принимали. Как только финансирование было сведено к абсолютному минимуму, стало необходимо полностью перестроить программу геномных исследований в России. И мы сделали упор на те направления изучения генома, которые не связаны с безумными затратами. Сейчас очень важно понять, что именно мы расшифровали. Сложилась парадоксальная ситуация: мы знаем гораздо больше, чем мы понимаем. Никогда в биологии не было такого положения. Раньше у нас было мало фактов, но было огромное количество гипотез. Теперь буквально за несколько лет биология из бедной фактами превратилась в богатую данными. Возникла новая наука - биоинформатика, которая пытается с помощью математических методов осмыслить, что же все-таки мы расшифровали. В России для развития биоинформатики есть все: первоклассные математики и биологи, национальные традиции, понимание проблемы, доступ к базам данных, есть математическое обеспечение. Поэтому неудивительно, что позиции российской биоинформатики - на мировом уровне. Есть несколько школ, признанных во всем мире. Андрей Миронов, Михаил Гельфанд, Михаил Ройтберг - это представители новой московской школы. В Новосибирске, в Институте цитологии и генетики Сибирского отделения РАН продуктивно функционирует и занимает лидирующее положение в мире школа Николая Колчанова. Группа Владимира Блинова в Государственном научном центре вирусологии и биотехнологий под Новосибирском создала компьютерную программу, с помощью которой можно сразу "увидеть" весь геном одной хромосомы. Владимир Туманян со своими сотрудниками в Институте молекулярной биологии РАН разработал программу, которая считается одной из лучших в мире для быстрого распознавания генов в ДНК. Я считаю, что многие проблемы с развитием биоинформатики в России могут быть решены выдачей грантов сравнительно узкому кругу профессиональных ученых. И тогда программные продукты, ими созданные, с избытком возместят государству первоначальные затраты. - Весь ученый мир в эти дни говорит о юбилее ДНК. Это же на нашей - биологической и медицинской - улице великий праздник. Не так ли, Лев Львович? - 25 апреля 1953 года в американском журнале "Nature" ("Природа") была опубликована статья Джеймса Уотсона и Френсиса Крика "Структура дезоксирибонуклеиновой кислоты". Публикация занимала чуть больше одной странички, в ней был всего один очень простой рисунок. Так впервые была предложена модель пространственной структуры ДНК, которая оказалась абсолютно верной. Мы узнали, как устроен наследственный материал клетки. С этого момента началась новая биология, которую называют обычно молекулярной биологией. А за эти 50 лет стало ясно, что это открытие изменило всю биологию, не только молекулярную, и оказалось важнейшим для медицины. Сейчас биомедицина - новое направление между биологией и медициной, которое в своей исходной точке имеет эту самую двойную спираль, то есть двухтяжевую или двуцепочечную структуру ДНК. Эта структура объяснила, как происходит передача наследственного материала через размножение этих молекул. Двойная спираль раскручивается, и на каждой нити образуется дополнительная нить, таким образом, из одной двойной спирали получается две одинаковых двойных, которые попадают в дочерние клетки. Теперь мы знаем, что ДНК - это гены, и они могут болеть. А начало всей этой долгой истории - начало биомедицины уходит своими корнями в ту самую статью Уотсона и Крика. В 1962 году они за это открытие вместе с Морисом Уиткинсом, специалистом по рентгеноструктурному анализу, получили Нобелевскую премию. Это одно из самих заметных событий вообще в истории естествознания ХХ века. Это признано всеми. Кстати, "на нашей улице" два юбилея. В апреле родился Уотсон, один из отцов двойной спирали. В этом году ему исполняется 75 лет. Статья была направлена в печать 2 апреля 1953 года, а 6 апреля ему исполнилось 25 лет. Конечно, это фантастическая удача для молодого стажера. Уотсон по образованию биолог, а Крик - физик, поэтому это открытие - симбиоз биологии и физики. Крик намного старше, но еще здравствует, судя по последнему номеру журнала "Nature". - Напоследок позвольте, Лев Львович, откровенно обывательский вопрос, на который хотелось бы услышать ученый ответ: овечку Долли жалко? Убавила ли ее гибель энтузиазм биологов? - Клонирование живых организмов - это совершенно другая проблема. Это не геном, и даже не молекулярная биология. Это из другой оперы, где я не профессионал. Мне Долли, как любое другое живое существо, жалко. А за биологию не беспокойтесь, она набрала такую высоту и скорость, что ее теперь уже ничто не остановит. Жаль, если российской биологии там не будет достаточно места. Потенциал российского биологического сообщества все еще (несмотря на утечку мозгов) достаточно велик, но, увы, он остается пока не востребованным... Беседу вел Юрий БЛИЕВ, обозреватель "МГ". |