Практическое значение результатов секвенирования генома человека

С результатами секвенирования генома человека связаны надежды на возможность лечения генетических заболеваний. К настоящему времени в мире идентифицировано множество генов, ответственных за болезни человека, в том числе болезнь Альцгеймера, болезнь Гоше, атаксию, муковисцидоз, мышечную дистрофию Дюшенна, дистонию, гемофилию А и В, фенилкетонурию, серповидно-клеточную анемию, талассемию, синдром хрупкости Х-хромосомы, наследуемый рак молочных желез и яичников и др. Структуры этих генов расшифрованы, и сами они клонированы. Это позволяет проводить эффективную раннюю и даже пренатальную диагностику и лечение.

Тестирование будущих родителей на высокий риск генетического заболевания теперь может осуществляться для постоянно растущего числа генов. При этом типичным подходом является использование исследований при помощи гибридизации или ПЦР-анализа.

Можно протестировать здорового человека из семьи, где встречался, например, кистозный фиброз, и определить, есть ли у него копия дефектного гена или нет. Если неблагополучного сочетания генов избежать не удалось и оба потенциальных родителя являются носителями рецессивного дефекта, они должны сами решать, рисковать ли им, чтобы иметь детей. В любом случае раннее начало профилактического лечения ребенка позволит предотвратить начало заболевания или отодвинуть начало его проявления.

В настоящее время в практику медико-генетического консультирования введены десятки систем для генодиагностики наиболее распространенных наследственных заболеваний. Установленная последовательность генома поможет идентифицировать новые гены и выявить среди них те, что обусловливают предрасположенность к тем или иным заболеваниям.

Как было отмечено ранее, в ходе выполнения проекта «Геном человека» были установлены последовательности целого ряда организмов - бактерий, среди которых немало патогенных, дрожжей, круглого червя Caenorhabolits elegans (нематоды), дрозофилы, мухи, москита, мыши, крысы, собаки, шимпанзе, рыбы-собаки и растений - арабидопсиса, тополя и двух видов риса.

Полученная информация (большую часть которой еще предстоит осмыслить) открыла новые возможности для развития сравнительной геномики. Оказалось, к примеру, что из 269 генов человека, мутации которых приводят к болезням, 177 генов имели родственные гены в геноме дрозофилы. Сравнение мышиного генома с человеческим показало, что около 200 геномных блоков у человека и мыши содержат одинаковые гены (хотя и в разных хромосомах).

Количество генов у нематоды только в 4-5 раз меньше, чем у человека, и часть из них также являются общими. Это позволяет изучать функции новых генов человека и последствия мутаций известных генов, прослеживая изменение свойств организма в опытах с экспериментальными животными и экстраполируя полученные результаты на человека.

В процессе прочтения генома был выявлен еще один механизм генетического разнообразия, так называемый однонуклеотидный полиморфизм (фактор СНП, по английской транскрипции). СНП - это изменение «буквы» генетического кода без «последствий для здоровья».

Считается, что у человека СНП встречается с частотой 0,1 %, т.е. каждый человек отличается от других одним нуклеотидом на каждую тысячу нуклеотидов. У шимпанзе, представляющей собой более древний вид и к тому же гораздо более гетерогенный, число СНП при сравнении двух разных особей достигает 0,4 %. Но если различия в СНП не сказываются на здоровье особей, то чем они интересны и важны?

Оказалось, что практическое значение СНП велико. Известно, что самые распространенные лекарства эффективны не более чем для четверти нуждающегося населения. Минимальные генетические отличия, обусловленные СНП, определяют эффективность лекарств и их переносимость в каждом конкретном случае.

Например, в одном из генов, кодирующих синтез рецептора адреналина, выявлено 13 СНП, которые могут комбинироваться друг с другом, давая 8 192 различных варианта (гаплотипа). Среди астматиков довольно популярно лекарство албутерол, которое взаимодействует с указанным рецептором адреналина и подавляет приступ удушья.

Однако из-за разнообразия гаплотипов людей лекарство действует не на всех, а некоторым больным оно вообще противопоказано. Это обусловлено СНП: люди с последовательностью букв в одном из генов ТЦТЦЦ (Т - тимин, Ц - цитозин) не реагируют на албутерол, если же концевой цитозин заменен на гуанин (ТЦТЦГ), то реакция есть, но частичная.

Для людей же с тимином вместо концевого цитозина в этом участке - ТЦТЦТ - лекарство токсично! Необходимо отметить, что развитие и достижения геномики человека, в свою очередь, обеспечили новые возможности для развития целого ряда других научных направлений (рис. 3.4).

Определение нуклеотидной последовательности человека является событием исторического масштаба, но между тем необходимо знать не только порядок следования звеньев в цепи ДНК и не только взаимное расположение генов и их функции. Важно выяснить характер связей между ними, который определяет, как гены будут работать в конкретных условиях - внешних и внутренних: ведь многие болезни человека обусловлены не дефектами в самих генах, а нарушениями их согласованных действий, системы их регуляции.