Еще больше этических и моральных вопросов порождает генотерапия. Однако и в этой области наметилась определенная эволюция взглядов как специалистов, так и широкой общественности. От полной неприемлемости такого подхода в 70-80-х годах уходящего века до признания безопасности (при соблюдении необходимых правил) генноин-женерных манипуляций на соматических клетках. Между тем логика подсказывает, что по мере того, как все большее число соматических мутаций удастся исправить с помощью генной терапии, значительнее будет их вклад на уровне половых клеток. Тем больше будет шанс того, что при вступлении в брак гомозигот по аутосомно-рецессивным заболеваниям (а вероятность такого события будет возрастать по мере совершенствования методов лечения генетических болезней), все дети будут здоровы, хотя и получат от своих родителей мутантные гены. Это станет особенно реальным в связи с успешной разработкой методологии доимплантационной диагностики наследственных болезней. Поэтому в научной литературе все настойчивее звучит тема генокоррекции на уровне половых клеток или ранних зародышей человека. Современный методический уровень пока еще не позволяет с абсолютной уверенностью осуществлять направленный перенос гена в половые клетки и клетки дробящихся зародышей. Пока этого удалось достичь только в экспериментах с эмбриональными стволовыми клетками, причем на 1-м этапе возникший организм в действительности является мозаиком по введенному гену. Естественно, это не означает, что проблема гомологичной рекомбинации нормального и мутантного гена на уровне половых клеток и ранних зародышей принципиально неразрешима. Однако потребуется еще много времени, возможно, не одно десятилетие XXI в., прежде чем эта задача будет успешно решена. В настоящее время мнение специалистов и широкой общественности - максимально предотвратить возможность попадания чужеродного генетического материала в половые клетки с тем, чтобы избежать непредсказуемых, а скорее всего весьма печальных последствий для человечества такого трансгеноза.
воскресенье
«Генетический паспорт новорожденных»
Да, уже сейчас вполне реально говорить о «генетическом паспорте новорожденных», т. е. о том, что уже вскоре после рождения с помощью автоматизированной системы удастся проанализировать весь спектр наиболее частых мутаций широко распространенных заболеваний как моногенной, так и мультифакториальной природы, в том числе и генов, мутации которых с высокой вероятностью могут привести к раку молочной железы, толстого кишечника, к атеросклерозу, диабету и многим другим тяжелым недугам. Жить, ни в чем себя не ограничивая, засунув как страус голову в песок, либо, зная, что имеешь мутацию в гене глута-тионтрансферазы (а, следовательно, высокую вероятность болезней легких, особенно рака), воздержаться от курения? Что лучше, добровольные ограничения и периодические осмотры или состояние счастливого неведения, грозящее неминуемой катастрофой? А скольких мультифи-акториальных заболеваний можно избежать, зная о слабых и сильных сторонах своего генома! В настоящее время в США проводятся массовые опросы населения, цель которых выяснить целесообразность досимптоматической диагностики в семьях высокого риска, доступность или конфиденциальность этой информации для членов семьи, нанимателей, страховых компаний и пр. Иными словами, практически овладев плодом Древа Познания - собственным геномом - человечество поставлено перед дилеммой: как сделать так, чтобы польза от него оказалась много весомее, чем потенциальный вред. Не случайно, сегодня уже на новом, молекулярном уровне всплывают идеи «улучшения человеческой породы» Фрэнсиса Гальтона, правда, не имеющие ничего общего с примитивной евгеникой прошлого. Обрели реальность и казавшиеся невозможными в недалеком прошлом идеи патентования отдельных генов и их фрагментов, потенциально особенно перспективных для молекулярной диагностики и биотехнологий. Несмотря на протесты руководителей программы «Геном человека» Фрэнсиса Коллинса, Томаса Каски и широкой научной общественности, патентоспособность генома человека, по крайней мере, его отдельных фрагментов, генов (например, гена BRCA-1- мутации которого резко увеличивают вероятность рака молочной железы) получила одобрение законодательных комитетов США.
«Геном человека»
Однако само по себе завершение гигантского по замыслу и грандиозного по реализации научного проекта «Геном человека» отнюдь не означает, что процесс познания генома завершен. Уже сейчас становится очевидным, что не существует какого-то усредненного генома человека: каждый геном, как и каждый человек, сугубо индивидуален. Эта индивидуальность генома проявляется не только на уровне отдельной личности, но и на уровне этнических групп, наций, отдельных популяций и рас [Cavalli-Sforsa L.L., 1993]. Геном человека как система динамичная очень разнообразен. Анализ этого разнообразия (diversity) - одно из важнейших продолжений программы «Геном человека». Еще более актуальным является выяснение «функциональной карты генома». Секвенирование позволит расшифровать порядок всех 3,5x109 нуклео-тидов. Но ведь это только начало. Определить границы генов, выяснить положение многочисленных регуляторных элементов, их интронно-экзонную структуру и, наконец, функциональное назначение каждого из 60 000 генов, роль которых пока неизвестна, - вот следующая, поистине глобальная задача молекулярной генетики. Вполне вероятно, что именно на этом пути удастся решить загадку «избыточной ДНК», понять эволюцию (филогенез) генома человека и, возможно, расшифровать партитуру симфонии жизни - т. е. последовательность включения и выключения генов в ходе онтогенеза.
На генетические карты человека уже в 1994 г. нанесены 933 гена, мутации которых приводят к различным наследственным заболеваниям, причем более 400 из них проклонированы, т. е. выделены в чистом виде и размножены вне организма человека в составе ДНК фагов, вирусов, дрожжей и бактерий. Для многих из этих генов, в особенности сопряженных с наиболее частыми, социально значимыми заболеваниями, подробно изучены спектры мутаций, охарактеризованы аллельные полиморфизмы и разработаны схемы молекулярной диагностики. Причем, если в 1993 г. таких заболеваний было около 130 (R. Williamson), то в 1994 г. - более 600. По сути уже сегодня каждый наследственный недуг, ген которого картирован, доступен молекулярной диагностике прямыми или косвенными методами.
Помимо моногенных болезней, проблемы молекулярной диагностики которых в значительной степени уже решены, все больше внимания сегодня уделяется мультифакториальным заболеваниям. На повестке дня молекулярная диагностика предрасположенности к таким широко распространенным недугам, как атеросклероз, ишемия сердца, онкологические, психические заболевания, диабет и мн. др. Выяснение генетической природы этих болезней, равно как досимптоматическая диагностика многих моногенных болезней с поздней манифестацией, ставит перед исследователями, т. е. молекулярными биологами и врачами, проблему целесообразности такой досимптоматической диагностики, права личности на исключительность знаний о собственном геноме, точнее о тех мутациях и генетических предрасположенностях, которые закодированы в нем еще до рождения. Для некоторых заболеваний (муковис-цидоз, фенилкетонурия) такая ранняя диагностика, безусловно, целесообразна, так как позволяет начать лечение до начала заболевания. Для тех же нозологии, где реальной терапии пока нет (хорея Гентингтона, другие болезни «экспансии», миодистрофия Дюшенна и др.), целесообразность такой диагностики и, главное, конфиденциальность полученной информации широко обсуждаются.
Международная программа «Геном человека»
Справедливости ради, надо сказать, что серьезное отставание в адекватной информации широкой общественности о возможностях молекулярной диагностики, перспективах генной терапии и революции в генетике, связанной с реализацией Международной программы «Геном человека», характерно не только для нашей страны, но констатируется и в глобальном масштабе. Службы научной информации передовых западных стран, прежде всего США, намечают целую серию общеобразовательных мероприятий в масштабе государства с целью подготовить мировую общественность к тем возможным сюрпризам как позитивного, так и негативного свойства, которые может повлечь за собой расшифровка генома человека, идентификация всех его генов, возможности их клонирования и использования для коррекции наследственных дефектов. Медицинские, социальные, правовые, этические и многие другие вопросы, которые возникают по мере познания генома человека, должны занять достойное место и в медико-генетической службе нашей страны. В определенной мере именно этой цели и служит данная монография.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
При всем разнообразии тем, затронутых в монографии, весь изложенный в ней материал по сути касается трех основных проблем:
¦ генетического картирования и генома человека;
¦ молекулярной диагностики генных болезней;
» генокоррекции наследственных дефектов и генотерапии.
В решении каждой из названных проблем достигнуты серьезные успехи. Напомним некоторые из них.
Известно, что первый ген человека (ген цветной слепоты - дальтонизма) картирован на Х-хромосоме человека в 1911 г., первый ауто-сомный ген - только в 1968 г. К 1973 г. на всех хромосомах человека было картировано всего 64 гена, а к 1994 г. на генетических картах уже локализованы свыше 60000 маркерных ДНК-последовательностей (главным образом, фрагментов кДНК экспрессирующихся генов -EST, см. главу 3), а также более 5000 полноразмерных структурных генов. Благодаря многочисленным полиморфным сайтам и, главным образом, микросателлитным молекулярным маркерам, созданы подробные (1,5-2 сМ) генетические карты для каждой хромосомы человека. Это позволило перейти от функционального к позиционному картированию, т. е. картированию новых генов непосредственно на физической карте ДНК целого генома.
По мнению авторитетных специалистов по генетическому картированию, таких как Питер Гудфеллоу, Поль Вайссенбах и других, дальнейшее наращивание плотности молекулярных маркеров на хромосомах человека уже лишено смысла, тем более, что в процессе идентификации все новых и новых генов методом EST новые полиморфные сайты все равно будут найдены. Не менее оптимистично обстоят дела и с секвени-рованием, т. е. выяснением первичной нуклеотидной последовательности всей двухметровой молекулы ДНК человека. Достаточно заметить, что первоначальная стоимость секвенирования одной пары нуклеотидов оценивалась в 1 $, сейчас она составляет уже около 40 центов и продолжает снижаться. Причина этого - широкая автоматизация монотонного процесса секвенирования. Так, 10 роботов фирмы Applied Biosystems за одну неделю секвенируют более 30 000 000 пар оснований. Дальнейшее совершенствование технологии секвенирования, создание принципиально новых подходов (метод «чипов» - А.Д. Мирзабеков, Ed. Southern),
Уникальные особенности в организации медико-генетической службы
Вполне естественно, что в зависимости от географических, исторических и социальных особенностей в каждом регионе и в каждом крупном городе существуют свои уникальные особенности в организации медико-генетической службы, в том числе и службы пренатальнои диагностики. Например, структура службы пренатальнои диагностики в Санкт-Петербурге существенно отличается от таковой в Москве. Исторически сложилось так, что именно в Ленинграде, благодаря усилиям работавшего здесь после войны выдающегося невропатолога и генетика С.Н. Давиденкова, уже в 1960 году, впервые в СССР, была организована медико-генетическая консультация, превратившаяся со временем в Медико-генетический Центр города. В 1989 г. на базе лаборатории прена-тальной диагностики НИИАГ им. Д.О. Отта РАМН был организован Городской центр пренатальной диагностики наследственных и врожденных болезней. Именно эти два учреждения и составили основу медико-генетической службы города. Их содружество с другими научными и высшими учебными заведениями города (лабораторией биохимической генетики НИИЭМ РАМН, отделом биологии Института ядерной физики им. Н. Константинова, кафедрой генетики Педиатрической медицинской академии и др.) позволило значительно расширить число диагностируемых нозологических форм, а их научные разработки явились серьезным стимулом к развитию молекулярных исследований в области медицинской генетики в стране.
Вместе с тем нельзя не отметить наметившийся и быстро увеличивающийся разрыв между научными разработками передовых центров и лабораторий и практической службой медицинской генетики в области молекулярной диагностики. Благодаря своей универсальности, методы ДНК-диагностики могут быть использованы для диагностики самых разных наследственных заболеваний, список которых по мере увеличения числа картированных и клонированных генов стремительно нарастает. Их число приближается уже к тысяче. В то же время число реально диагностируемых молекулярными методами болезней в России не превышает 20. Причина этого, как ни парадоксально, в отсутствии уже отобранных и диагностированных клинически либо иными методами семей высокого риска, т. е. в низком уровне медико-генетической службы и особенно ее биохимических отделов в масштабах всей страны. До сих пор медико-генетическая служба России не располагает оперативными (компьютеризированными) региональными и, следовательно, федеральными регистрами наследственных болезней. Нам неизвестны реальные потребности того или иного региона страны в молекулярной диагностике, в том числе и в пренатальной, даже тех нозологии, для которых уже существуют и широко используются молекулярные исследования. Плохая осведомленность не только населения, но даже врачей, включая работников медико-генетической службы, о реальных возможностях пренатальной диагностики наследственных болезней в нашей стране зачастую ведет к досадным недоразумениям, когда семьи высокого риска, обратившись за помощью в зарубежные центры, получают рекомендацию провести необходимые исследования в России, где запрашиваемая диагностика не только вполне осуществима, но и проводится бесплатно.
Консультативно-методический совет медико-генетической службы Минздрава РФ
Учитывая некоторые исторические особенности становления -пренатальнои диагностики в нашей стране [Баранов В. С, 1987; 1990; 1994], относительно высокую стоимость молекулярных исследований, кажется вполне оправданным наличие определенной комплементарности в распределении диагностируемых нозологии по центрам. Так, за нашим центром в Санкт-Петербурге, первым в стране начавшим использовать молекулярные методы в пренатальнои диагностике моногенных болезней, закрепилась молекулярная диагностика муковисцидоза, мио-дистрофии Дюшенна, гемофилии А и В, синдрома ломкой Х-хромосомы, фенилкетонурии, миотонической дистрофии. В лаборатории ДНК-диагностики МГНЦ РАМН (Москва ) успешно диагностируются спинальная амиотрофия Верднига-Гоффмана, адреногенитальный синдром, болезнь Вильсона-Коновалова, атаксия Фридрейха, синдром Аль-порта, некоторые формы агаммаглобулинемии, а также болезнь Шарко-Мари-Тус.
Помимо молекулярной диагностики, ФМГЦ (г. Томск) занимается разработкой и апробацией новых методов диагностики, лечения и реабилитации больных с наследственной патологией, подготовкой и повышением квалификации специалистов других медико-генетических учреждений, контролем за ведением региональных регистров семей с наследственными болезнями; созданием банка ДНК-данных по нозологи-ям, разработкой научно-практических программ.
Высшим звеном медико-генетической службы страны является Консультативно-методический совет медико-генетической службы Минздрава РФ, который состоит из ведущих ученых и практических работников по медицинской генетике. В задачу совета, состоящего из 18 человек, входят методическое руководство и оказание практической помощи медико-генетической службе страны; разработка планов централизованной закупки и распределения по центрам необходимого оборудования, реактивов, лекарств и лечебного питания, диагностикумов для проведения скринирующих программ; планы подготовки кадров; практическая помощь в создании компьютеризированных регистров; контроль за качеством и эффективностью работы всех уровней медико-генетической службы.
Медико-генетические консультации
Региональный уровень представлен медико-генетическими консультациями (центрами), которые формируются уже как самостоятельные учреждения или в составе лечебно-профилактичесих учреждений (ЛПУ) и выполняют такие важные функции, как:
¦ медико-генетическое консультирование с использованием специальных лабораторных методов для уточнения диагноза;
¦ скрининг беременных путем ультразвукового обследования и анализа сывороточных маркерных белков (ос-фетопротеина и хорио-нального гонадотропина) для выявления женщин, имеющих повышенный риск рождения детей с грубыми аномалиями центральной нервной системы и хромосомными болезнями;
¦ пренатальную цитогенетическую диагностику хромосомных болезней плода у женщин старшей возрастной группы (39 лет и более);
¦ селективный скрининг семей на наследственные метаболические болезни;
¦ массовый скрининг новорожденных на фенилкетонурию, гипотиреоз;
¦ ведение территориального регистра семей и больных с наследственной и врожденной патологией.
На базе научно-исследовательских институтов и областных МГК могут создаваться межрегиональные МГК, выполняющие помимо вышеперечисленных функций дополнительные виды специализированной диагностики сложных случаев, а также обеспечивающих лечение больных с фенилкетонурией. В стране насчитывается 16 региональных и межрегиональных МГЦ.
Наконец, приказом Минздрава РФ на базе ведущих НИИ России созданы шесть Федеральных медико-генетических центров: по одному в Санкт-Петербурге и Томске и четыре - в Москве. Существенно, что в особенно сложных случаях дифференциальная диагностика наследственной и врожденной патологии проводится с использованием не только цитогенетических и биохимических, но и молекулярных методов. Таким образом, практически только на федеральном уровне становится доступной молекулярная диагностика наследственных болезней как в пост-натальном периоде, т. е. у больных, так и на пренатальных стадиях развития, т. е. у ппода. Реально ДНК-диагностика моногенных болезней проводится только в двух федеральных центрах: в Санкт-Петербурге на базе лаборатории пренатальной диагностики НИИАГ им. ДО. Отга РАМН и в Москве - в лаборатории ДНК-диагностики МГНЦ РАМН. Первые попытки молекулярной диагностики отдельных нозологии предприняты в Институте медицинской генетики РАМН в ФМГЦ г. Томска. Ряд специализированных НИИ России также проводят молекулярную диагностику отдельных наследственных заболеваний