Генная абэвэгэдэйка

Ген для сборки

В июне 2000 года Крейг Вентер и Фрэнсис Коллин, руководитель проекта "Геном человека", осуществлявшегося в национальных институтах здоровья США, объявили о событии, названном ими первой сборкой генома человека. Исследование дало удивительные результаты.

- человеческий геном состоит из 3164,7 млн. химических нуклеотидных соединений (A, C, T, и G);
- средний ген – из 3 000 соединений, но его размер может достигать 2,4 млн. соединений;
- общее количество генов оценивается в 30 000 (намного меньше, чем по прежним подсчетам – до 140 000);
- порядок практически всех (99.9%) нуклеотидных соединений ДНК абсолютно одинаков у всех людей;
- не известны функции более 50% обнаруженных генов;
- менее 2% генома кодируют выработку белка;
- повторяющиеся соединения, не кодирующие выработку белка, составляют более 50% человеческого генома.

После завершения в 2006 году проекта "Геном человека" ученые стремительно продвигаются в изучении так называемых снипов. Лишь немногие профессоры и академики настроены скептически. Большинство ученых утверждает: исследование снипов произведет революцию в профилактической медицине и диагностике опасных заболеваний.

Секретный код жизни
Что же это за чудо-снип? Объяснять придется издалека. ДНК в каждой клетке организма состоит из последовательности так называемых нуклеотидов, или азотистых соединений. Их существует четыре вида: A, C, T и G. То, в какой последовательности они связаны и отличает человека, от, скажем, листка подорожника. При этом у большинства людей последовательность этих соединений приблизительно одинакова. Однако, как недавно выяснили ученые, один нуклеотид внутри ДНК может быть заменен другим. Эту рокировку ученые-генетики и называют SNP — single nucleotide polyphormisme, или однонуклеотидный полиморфизм, а попросту говоря — снип.

После открытия снипов некоторые СМИ поспешили сообщить, что ген вовсе не является носителем информации, передаваемой по наследству. Но ученые доказывают, что это не так. Исследования снипов развивают генетику, а не разрушают прежние представления о ней. С открытием SNP эта наука стала сложнее, но появились и технологии, позволяющие разобраться в самых тонких материях.

— Великое достижение нашей эры в том, что больше не нужно угадывать, где искать, — говорит Эрик Лэндер, директор-основатель Общего института Гарвардского университета. — Если мы, например, изучаем рак, то можем сразу исследовать все хромосомы на предмет мутаций. Раньше мы о таком и мечтать не могли.

Как квантовая механика не отменяет значения атома, так и ген остается последней целостной и неделимой частицей. Если расщепить атом, совокупность его частиц не будет иметь его свойств. Соответственно, сумма нуклеотидов не будет обладать особенностями отдельно взятого гена. За наследственные признаки отвечает последовательность букв A, C, T и G внутри генов. В этом и состоит секрет генетического кода человека.

Укрощение плохих нуклеотидов
Основная масса снипов — не хорошие и не плохие. Именно снипам мы обязаны карим или голубым цветом глаз, разницей в росте и формой ушей.

Однако ученые научились выявлять и вредоносные SNP, которые могут быть связаны с заболеваниями человека. За последние годы в сотрудничестве с медиками генетики совершили настоящий переворот в исследовании влияния снипов на возникновение заболеваний.

Основоположник сниповского движения, уроженец Исландии Кари Стефанссон, ставил опыты по выявлению SNP на себе. Со временем он основал компанию deСODE и начал секвенировать, то есть определять генную структуру, многих исландцев. Ученый добился значительных успехов, выявив связь между снипами и 28 "национальными" заболеваниями.

— Сейчас мы изучаем генетические механизмы недугов широкого спектра — инфаркта, инсульта, ревматоидного артрита, — говорит Кари Стефанссон, — и разрабатываем диагностические тесты. Скоро, я думаю, сможем определить генотип любого человека.

Раз уж ученым удается найти плохие снипы в генах, почему бы их не выключить с помощью новых технологий? Но не так все просто.

Исследователи говорят: убивать нормальные гены только потому, что они могут привести к болезни, — неправильно. Если белок, который синтезируют гены, нормальный, — человек здоров. Если некачественный — может возникнуть заболевание. Но если отключить ген совсем, пострадает одна из функций организма. Технологии вмешательства в связи с этим будут использоваться, только когда клетка уже больна и ее функция не выполняется, например, при раке.

Ученые находят у больных людей одинаковые последовательности нуклеотидов, которые называются маркерами. SNP случается даже не в самом гене, а рядом с ним, что указывать на мутацию. Чтобы точно определить, разовьется ли болезнь, таких маркеров, как и плохих генов, должно быть много.

— Даже для того, чтобы у человека был черный цвет волос, необходима уйма сочетаний генов, — объяснил Фокусу Станислав Рушковский, доцент кафедры генетики Киевского национального университета им. Тараса Шевченко. — Существуют гены, контролирующие рост и толщину волос, распределение пигмента и так далее.

Невероятно, но связь снипов с болезнями отличается у разных народов.
— SNP могут быть маркерами у одних, а у других — абсолютно ни о чем не говорить, — говорит г-н Рушковский. — Снип у украинца, к примеру, может стоять рядом с патологическим геном. А у калмыка соседствовать с нормальным. В этом случае его уже нельзя признать маркером.

Научный факт: гены шизофрении отличаются у многих этносов. Лишь когда снип находится внутри гена, возможно предсказать его поведение.

Точно зная, какие снипы отвечают за болезнь, медики могут прогнозировать обстоятельства, при которых она проявится. И предупредить: вам нельзя есть сладкое, а вам необходимо регулярно заниматься спортом.

Лотерея отменяется
Знания о снипах особенно полезны при диагностике раковых заболеваний. Онкозаболевание, как известно, возникает в результате накопленных в клетке мутаций. В здоровой клетке действует полноценная система защиты; если гены работают правильно, курящий человек никогда не заболеет раком легких. А вот другой, с несколькими вредными соседями-снипами — непременно падет жертвой недуга.

— Когда человек курит, клетки легких получают никотин и смолы, то есть вредные вещества, — объясняет Станислав Рушковский. — Задача клетки — переработать их и вывести из организма. Поскольку смолы не растворяются в воде, клетка должна перевести их в удобоваримое состояние. Даже если это удается, вещество остается токсичным и повреждает ДНК. От этой напасти клетку охраняет другая система. Она детоксицирует вещество, делает его безопасным. Если сбой происходит на второй стадии — вредные вещества остаются в клетке. Начинаются мутации и, как следствие, — болезнь.

Вот типичная ситуация: из-за замены, произошедшей в гене, он может функционировать чуть хуже. К примеру, с определенным количеством сигарет еще справляется, а с большим — уже сдает позиции. В этом случае особенно важно предупредить человека об опасности. Не говоря уже о том, что совершенно необходимо вовремя выявить людей с незащищенными генами в клетках легких. И такое бывает: следствие эволюции.

— Уже сегодня раковые заболевания диагностируют на ранних стадиях. Но это далеко не предел, — говорит Федор Урнов, профессор факультета молекулярной и клеточной биологии Калифорнийского университета Беркли. Возможно, лет через 5 можно будет выявлять болезнь задолго до ее развития, по пробе крови.

Пожалуй, не будет преувеличением сказать, что сегодня основная цель науки — развитие профилактической медицины. Ученые предпринимают для этого титанические усилия, нередко совершая подвиг. Известно, что некоторые из них начинали с проверки собственных генов.

— Пока исследования не дают нам ответов на все вопросы, — говорит Крейг Вентер, основатель института геномики. — Но чтобы избегать некоторых рисков, стопроцентная уверенность и не нужна. Полезной может оказаться даже статистическая информация.

Геном – весь генетический материал организма; ген – основная единица генетического материала

Должно быть, Крейг лукавит. Не таковы ученые, чтобы довольствоваться статистикой. А потому хочется верить: через каких-нибудь 10 лет родители смогут получать полную генетическую карту ребенка прямо в роддоме. И точно знать, ругать ли его за курение в подворотне.