Наука Десять лет назад было объявлено об открытии новой эры в человеческой биологии и медицине, поскольку две команды ученых опубликовали свои первые доклады об их успехах на почве секвенирования генома человека.
Геном состоит из молекул ДНК, которые, в свою очередь, состоят из четырехбуквенного кода. Геном, полная картина генетических составляющих определенного человека, состоит из 3,2 миллиардов "символов", по две копии которых содержатся в ядре каждой клетки нашего тела.
Десять лет спустя мы решили выяснить, к чему же за это время удалось прийти науке, причем ниже представлен далеко не исчерпывающий перечень.
Мы должны переосмыслить, кто мы есть
"В нашем распоряжении сейчас находится не только эволюционный процесс развития приматов и млекопитающих, но и развитие жизни на Земле практически с самого начала, что оставило археологический след в наших ДНК", - говорит Рональд Коул-Тернер (Ronald Cole-Turner), профессор теологии и этики в Питтсбургской духовной семинарии. "Это показывает, насколько глубоко мы переплетаемся с историей жизни на земле".
С момента секвенирования генома, мы стали больше знать о нашей собственной истории происхождения, а границы между нами и другими видами стали более размытыми. Сравнение с геномом неандертальцев показали, что они, вероятно, были сопряжены с нашими предками, поскольку 1-4 процента ДНК, которым обладает современный человек, он получил именно от неандертальца. Удалось даже секвенировать геном первых амфибий, который так же показал невероятное сходство с человеческим геномом.
Люди делятся способностью пользоваться инструментами и создавать культуры с другими животными, но даже в этом совсем незначительные различия в ДНК позволили людям развивать искусство, культуру и, не в последнюю очередь, техническое мастерство для исследования подобного рода вопросов.
"Мы очень нечетко самоидентифицировались, чрезмерно отдалив себя от остальной жизни, при этом мы обладаем уникальными возможностями исследовать данные и обдумывать вопросы", - говорит Коул-Тернер. "Кто мы и кем будем в будущем?".
Эпоха геномной медицины еще не наступила
Секвенирование генома человека принесло с собой обещание революционных изменений в медицине, что и произошло на самом деле. К примеру, анализ генома 6-летнего мальчика, страдающего от воспалительных заболеваний кишечника, показал наличие мутации, связанной с тяжелым расстройством крови. Причем выход из ситуации был один – пересадка костного мозга, что и успешно сделала команда специалистов.
Ученый Крейг Вентер (Craig Venter), тем не менее, видит менее радужную картину происходящего. "Нам еще предстоит пройти долгий путь до того, как секвенирование генома сможет давать нам действительно полезную информацию, за исключением редких, одноразовых случаев", - говорит Вентер. Время и средства, необходимые для секвенирования отдельного генома резко сократились. Американское правительство в период с 1990 по 2003 год потратило на секвенирование и проведение соответствующих исследований около 3 миллиардов долларов, в то время как Вентер и его команда из Celera Genomics оценили свои работы по секвенированию генома в 100 миллионов долларов. В настоящее время цена расшифровки одного генома составляет 10000 долларов.
"Я очень разочарован тем, как мало научных достижений случилось за последнее десятилетие в этой области, чего не скажешь о развитии семимильными шагами отрасли технологий", - отмечает Вентер. Хотя на сегодняшний день при помощи расшифровки генома можно получить гораздо больше информации, чем 10 лет назад, но, тем не менее, его нельзя использовать в качестве диагностического инструмента. Он также добавить, что следует не только работать над точностью и качеством информации, но и над улучшением нашей способности интерпретировать полученную информацию.
"К примеру, специалисты говорят, что у определенной женщины риск заболеть раком молочной железы на 30 процентов выше. Что это означает? Это значит, что в вашем организме существует какое-то количество генов, связанных с этим заболеванием, но почему они не говорят о 100 процентах или о нуле процентов?" - вопрошает Вентер. Мы должны достичь определенного уровня базовых знаний не только относительно генов, относящихся к зоне риска, но и о защитных генах.
"Большая наука" может выиграть
Проект человеческого генома достался нам очень высокой ценой, тем не менее, многие ученые до сих пор не знают, на какие еще вопросы они могут получить ответы. "Это "незнание" спровоцировало появление оппозиции", - говорит Ричард Гиббс (Richard Gibbs), ректор медицинского колледжа Бэйлора по секвенированию генома человека. "Оппозиция геномного проекта была действительно основана на чрезмерном использовании ресурсов для получения ответов на вопросы, которые не были заданы", - поясняет Гиббс.
"Но исследование стало возможным, поскольку геномный проект подорвал возможность появления оппозиции в этой области науки, генерирующей информацию для ответа на вопросы, которые не могут быть предусмотрены заранее", - добавляет он. "Это развязало нам руки для того, чтобы реализовать очень большой эксперимент".
Первые результаты секвенирования генома немедленно вызвали такие вопросы. К примеру, как такая сложная система, как организм человека в состоянии функционировать только с 20000-25000 генов, что не намного больше, чем у скромной аскариды? Перед тем, как 10 лет назад были объявлены результаты расшифровки генома, среди ученых было распространено мнение, что человек обладает 100000 генами.
У нас есть своя темная материя
Согласно классической догме ДНК, последовательность – это тот порядок, в котором закодированы белки, строительные блоки ячеек. Эти последовательности, называемые генами, составляют приблизительно два процента от кода, который мы носим в наших клетках. Остальная часть ДНК считалась ненужной и неиспользуемой.
"Теперь же в нашем распоряжении есть последовательность генома, в том числе и 98 его процентов, считавшихся ненужными, и мы полагаем, что как минимум половина из 98 процентов функциональна. Все же, даже сегодня нам тяжело сказать, что же все-таки такое ген", - говорит Роберт Пломин (Robert Plomin), профессор института психиатрии при королевском колледже Лондона.
Так, среди "мусора" ДНК находится таинственная материя наших геномов. Вместо того, чтобы играть классическую роль кодировки белков, она занимается регулированием экспрессии генов. На самом деле, РНК (похожая на ДНК молекула), порожденная этой "темной материей" может оказывать влияние на 2 процента генов. "Мы уверены, что темная материя выполняет еще много функций", - подытожил он.
Некоторые гены значат больше, некоторые меньше, чем предполагалось
Когда дело доходит до влияния на развитие заболеваний, гены в этом случае делятся на две категории. Один ген может оказать серьезное воздействие на то, будет ли его носитель страдать от таких болезней, как серповидно-клеточная анемия или кистозный фиброз. Однако, оказывается, подобная ситуация происходит только с очень ограниченным количеством заболеваний. В большинстве случаев гены оказывают лишь ограниченное влияние. Это также касается и сложных наследственных черт, таких, как, к примеру, поведение.
"Теперь у нас есть инструменты для идентификации генов, но на самом деле очень сложно найти все гены, ответственные за наследственность, в действительности мы нашли очень мало", - рассказывает Пломин. "Поскольку оказание воздействия на человека гораздо ниже, чем мы полагали, выявить эти гены гораздо сложнее".
К примеру, изменения в так называемом гене FTO, связанного с процессом ожирения, на самом деле, как было недавно обнаружено, несут ответственность только в одном проценте случаев изменения массы тела. Тем не менее, все же с момента расшифровки генома 10 лет назад остается еще очень много вопросов, ответы на которые будут найдены в будущем. "Это не хаос, это очень сложный механизм работы. Мы понимаем как работают все гайки и болты этой системы, просто в ней настолько много движущихся деталей, что пока нам трудно сделать какие-либо окончательные выводы", - заключил он.
