Современная, или, как её ещё называют, молекулярная генетика, по сравнению с другими, наука молодая, но, несмотря на это, дала миру уже много настоящих учёных. Одним из них по праву можно назвать гомельчанина Григория Гончаренко - члена-корреспондента Национальной академии наук Беларуси, доктора биологических наук, профессора, заведующего кафедрой зоологии и охраны природы ГГУ имени Ф. Скорины, автора более 300 научных работ, в том числе более 30 монографий и учебных пособий. Мы решили с помощью Григория Григорьевича немного приоткрыть завесу над тем, что изучает современная генетика в общем и в частности.- Григорий Григорьевич, где «копают» генетики, и что эта наука может дать для здоровья человека?
- Заголовки печатных и Интернет изданий, посвященных достижениям современной генетики, как правило, выглядят так: «Открыт ген психического заболевания», «Выделен ген рака почек», «Новый ген болезни Аль-цгеймера», «Генетика маниакального поведения». Создаётся неверное впечатление, что гены - это возбудители данных болезней.
Но это совсем не так. Причиной наследственных заболеваний являются мутации (поломки) в генах, а не сами гены. А ген - это участок молекулы ДНК, несущий информацию об одном конкретном белке в организме. Молекула ДНК - это длинная полимерная цепочка, состоящая из чередующихся четырёх химических мономеров нукле-отидов, для простоты называемых А, Т, Г и Ц. После успешного завершения проекта «Геном человека» в 2000 году стало ясно, что человеческая ДНК в каждой клетке содержит три миллиарда нуклеотидов и включает более 30 тысяч отдельных генов. Расшифровка генома человека дала возможность учёным и медикам понять механизм ряда наследственных заболеваний на молекулярном уровне и в нескольких случаях впервые позволила добиться успеха в их идентификации и излечении.
- Расскажите хотя бы об одном конкретном случае.
- Одним из самых загадочных и страшных наследственных заболеваний человека до настоящего времени остаётся так называемая хорея (пляска - греч.) Хантингтона. Болезнь поражает людей обычно во второй половине их жизни, когда они уже обзавелись семьёй и детьми. Заболевание начинается с лёгких нарушений интеллектуальных способностей, затем следует тремор в руках и ногах, непроизвольные гримасы лица, глубокая депрессия. Болезнь завершается полным психическим расстройством и смертью через 10-15 лет после её начала. Хорея Хантингтона - это крайний случай генетических заболеваний, абсолютный фатализм. Хорошая медицина, денежный достаток, здоровая пища, любящая семья не могут никак повлиять на зловредную мутацию. Судьба человека в данном случае только в его генах.
- Почему «хорея Хантингтона»?
- Болезнь названа по имени американца Джорджа Хантингтона, который первым описал её в 1872 году. Ещё мальчиком, сопровождая отца врача во время визита к больному, в одном из переулков Лонг-Айленда он увидел двух высоких и худых женщин - мать и дочь, которые гримасничали и во время ходьбы совершали непроизвольные конвульсивные движения. Эта случайная встреча произвела на мальчика такое сильное впечатление, что он поклялся стать врачом и выяснить природу данной болезни. Дальнейшие исследования показали, что больные Лонг-Айленда были лишь ветвью более широкого генеалогического древа, корни которого уходят в Новую Англию. В двенадцати поколениях этого рода зафиксированы тысячи случаев болезни. Все больные были потомками двух братьев, эмигрировавших в Америку ещё в 1630 году из английского графства Саффолк.
- Как развивались события дальше?
- Болезнь Хантингтона была первым описанным примером доминантного генетического заболевания людей. Она вновь привлекла широкое внимание после смерти известного американского певца Вуди Гатри в 1967 году. Вдова певца создаёт специальный комитет по борьбе с болезнью Хантингтона. В комитет вошёл и доктор Векслер, жена которого страдала этим заболеванием. Их дочь Нэнси, зная, что может с вероятностью 50 процентов унаследовать этот страшный ген, несмотря на то, что она получила докторскую степень по клинической психологии, переходит в стан генетиков, и поиск гена Хантингтона становится смыслом её жизни. Ей говорили, что шансы найти этот ген появятся только через несколько лет, когда будут разработаны более совершенные генетические методы и приборная база. Сейчас искать ген - это всё равно, что искать иголку в стоге сена. Но Нэнси отвечала: «Если у вас болезнь Хантингтона, то у вас нет нескольких лет, чтобы ждать».
- И она не стала ждать?
- Нет. Вопреки всем уговорам - не стала. В 1979 году Нэнси с помощниками вылетает в Венесуэлу и работает в трёх деревушках, затерянных на берегу залива Маракайбо. По опубликованным данным, среди жителей этих деревень, которые приходятся друг другу родственниками, широко распространена болезнь Хантингтона. Нэнси Векслер удалось установить родословную семей, страдающих этой болезнью, до женщины Марии Консепсьон, проживавшей ещё в начале XIX века. Векслер насчитала 11 000 прямых потомков этой женщины в восьми поколениях, из которых в 1981 году в живых было 9000. Она выяснила, что более 370 потомков на тот момент, страдали болезнью Хантингтона и ещё у 3600 был серьёзный риск заболеть этой болезнью.
Нэнси с невероятным упорством и энтузиазмом продолжала перебирать стог сена в поисках злосчастного гена-иголки. На следующем этапе она взяла образцы крови у 500 человек и отправила их для анализа в генетическую лабораторию Джима Гуссела в Бостон. Вместе с сотрудниками он начал поиск специфических генетических маркеров - случайно выбранных участков ДНК, которые могут быть специфичными для больных людей. В 1983 году Гуссел нашел маркерную последовательность ДНК и установил, что данная последовательность находится в длинном плече хромосомы 4. В конце концов, ему удаётся сократить область поиска нужного гена на хромосоме до одного миллиона нуклеотидов. Учитывая, что у человека в хромосомах три миллиарда нуклеотидов, это был несомненный успех. Стог сена стал значительно меньше, однако и через восемь лет точное местонахождение гена оставалось тайной.
- И тем не менее...
- Тем не менее, упорные многолетние усилия молекулярных генетиков и Нэнси Векслер, в конце концов, привели к победе. В 1993 году ген был найден, вся его последовательность ДНК прочитана, и мутация, вызывающая заболевание, установлена. Оказалось, что ген содержит многократно повторяющийся фрагмент: ЦАГ, ЦАГ, ЦАГ, ЦАГ... Этот «триплет» повторяется в гене иногда шесть раз, иногда 30, а иногда больше 100. Как выяснилось, здоровье и жизнь людей находятся в руках этой повторяющейся последовательности. Если фрагмент повторяется 35 раз или меньше, то всё в порядке. У большинства людей в данном гене содержится 10-15 повторов фрагмента ЦАГ. Если этот фрагмент повторяется 39 раз или больше, то в середине жизни или ближе к старости человек вдруг начинает деградировать, постепенно утрачивает контроль над собой и преждевременно умирает. Не важно, курите вы или нет, как вы питаетесь, насколько тяжело и где вы работаете. Возраст, в котором наступит заболевание Хантингтона, зависит лишь от того, сколько раз в гене повторился фрагмент ЦАГ. Если в гене 39 повторов, то с огромной уверенностью можно утверждать, что безумие наступит в 75 лет, а первые симптомы появятся в 66. Если 40 повторов, то к 59 годам человек превратится в «растение», если 41 - то к 54 годам, если 42 - к 37 годам и так далее.
- Да уж, как в гороскопе...
- Никакой гороскоп не может похвастаться такой точностью прогноза. Никаким пророкам и ясновидящим с картами и магическими кристаллами не удавалось определить год смерти человека, да ещё и получить точное научное подтверждение этого. Удивительно, как много могут значить повторы фрагментов в одном гене. Во всём этом есть такая огромная доля злого рока.
- Научные исследования в этом направлении идут и дальше?
- Да. Причём с возрастающей интенсивностью. Недаром XXI век считается веком молекулярной генетики, генной инженерии, геномики. Атаки учёных на, казалось бы, абсолютно неприступную крепость страшного мистического заболевания Хантингтона усиливаются. Исследования при серьёзной финансовой поддержке ведутся в нескольких ведущих генетических лабораториях мира. Только с 1995 по 2005 годы в самых престижных мировых научных журналах на эту тему было опубликовано более 200 статей.
За последние годы удалось установить, что ген кодирует белок, которому было дано название хан-тингтин. Повтор фрагмента ЦАГ в середине гена ведёт к тому, что в середине белка появляется длинная цепочка из аминокислоты глутамин (поскольку триплет ЦАГ кодирует глутамин). Чем больше молекул глутамина в цепочке, тем быстрее развивается у человека болезнь Хантингтона. Можно предположить, что мутантная форма белка хантингтина постепенно накапливается в клетках, что приводит их к коллапсу. Аналогичный механизм действует, например, в случае с болезнью Альцгеймера и коровьим бешенством.
При болезни Хантингтона поражаются в первую очередь клетки мозга, управляющие координацией движений, что приводит сначала к дрожанию рук, ног, мышц лица, а затем - к параличу. Но в человеческом мозге около 100 миллиардов нервных клеток. Как войти в каждую из них и укоротить последовательность ЦАГ в гене Хантингтона? Это одна из проблем, над которой продолжают интенсивно работать лучшие молекулярные генетики в разных странах мира.
- А что же Нэнси Векслер?
- Сейчас ей 68 лет, она профессор генетики и нейрофизиологии в Колумбийском университете (США). Она не унаследовала смертельный ген Хантингтона от матери. За её огромный вклад в раскрытие наследственных механизмов и разработку диагностики болезни Хантингтона Нэнси Векслер стала лауреатом престижной премии Ласкера и награждена медалью Бенджамина Франклина за выдающиеся достижения в биологии.
Беседовал Сергей ВЕРШИНИН
