Главная страница

Что необходимо знать о перспективах завершения первого этапа расшифровки генома человека? - рекомендации системы МИР

В течение ряда лет в научной печати и в СМИ неоднократно сообщалось об активном изучении генома человека. При этом постоянно подчеркивалось, что завершение этой работы сулит человечеству самые разнообразные блага. И вот совсем недавно появились сообщения о том, что расшифровка этого генома, так сказать, досрочно завершена. Мы попросили профессора Даниила Голубева прокомментировать эти последние сообщения и уточнить: в чем же именно состоит сенсационная новизна этого этапа работы. Неужели действительно абсолютно все о геноме человека известно?
Даниил Голубев:
Нет, так категорически говорить, конечно, нельзя, хотя прогресс в познании структуры генома бесспорен. Но позвольте вначале напомнить наиболее важные этапы изучения этой проблемы в прошлом, поскольку без этого невозможно оценить современный этап исследований.
Изучение геномов вообще началось в 1866-м году, когда Грегор Мендель открыл существование дискретных частиц, передающих наследственные свойства и названных позднее генами. В 1910-м году Томас Гент Морган начал изучать геном плодовой мушки дрозофилы, что привело к созданию хромосомной теории наследственности. Согласно этой теории, гены линейно расположены в ядерных хромосомах, и их последовательность может быть расшифрована (картирована).
В 40-е годы было установлено, что гены состоят из ДНК, а в 1953-м году Уотсон, Крик и Уилкинсон установили структуру этой ДНК и ее пространственную конфигурацию - так была открыта "двойная спираль". Каждая нить этой спирали представляла собой линейную молекулу, состоящую из углевода, остатка фосфорной кислоты и одного из азотистых оснований: аденина (А), тимина (т), гуанина (Г), или цитозина (С).
Затем было установлено, что именно ДНК является матрицей для репликации, то есть, умножения числа молекул самой ДНК, и транскрипции, то есть, "превращения" информации, содержащейся в ДНК, в белковые молекулы с помощью так называемых информационных рибонуклеиновых кислот ( РНК).
В 60-е - 70-е годы были разработаны методы препаративной работы с ДНК, то есть, ее научились резать на фрагменты, сшивать их друг с другом, а затем и определять последовательность отдельных нуклеотидов в каждом участке. Так была расшифрована структура первого живого объекта - вируса бактерий - бактериофага. Установление же последовательности чередований этих оснований в генах всех 23 пар хромосом человека и есть раскрытие генетического кода генома человека. Всего в этом геноме содержится примерно 3,5 миллиарда оснований ("генетических букв", то есть - А, Т, Г,С) составляющих многие десятки тысяч различных генов. Каждый ген кодирует структуру и свойства всего организма.
Евгений Муслин:
Когда началась планомерная расшифровка всего генома человека?
Даниил Голубев:
Инициатором всей этой работы стало Министерство энергетики США, которое в 1986-м году выступило с идеей осуществить полную расшифровку генома человека и тем самым открыть новую эру в биологии и медицине. В 1988-м году Джеймс Уотсон становится директором проекта "Геном человека" Национального Института Здоровья США, Согласно первоначальным расчетам, работа по расшифровке генома человека должна была окончиться в 2005-м году и стоить в общей сложности 3 миллиарда долларов.
В 1993-м году во главе Проекта встал доктор Фрэнсис Коллинз, и вскоре одна из лабораторий, финансируемых проектом, сообщила о первой крупной победе - полной расшифровке генома так называемого прозрачного червя. Этот геном состоит из 97 миллионов "генетических букв".
Евгений Муслин:
Из сообщений печати известно, что у Общественного проекта "Геном человека" появился мощный конкурент - компания Селера
Даниил Голубев:
Совершенно верно. Еще в 1990-м году один из сотрудников Национального Института Здоровья США доктор Крэг Вентер разработал ускоренный, так называемый "шрапнельный" метод расшифровки структуры целого гена на основе анализа какого-то одного специально выбранного его фрагмента. В 1995-м году на основе этого метода в Институте геномных исследований, независимом от Общественного проекта, была осуществлена идентификация генома бактерии "Хемофилис Инфлуенца". Позднее, в 1997-м - 1998-м годах доктор Вентер предложил свой самостоятельный проект расшифровки генома, основанный на методе анализа, с планом завершить всю работу к 2001-му году. Выполнять эту работу стала созданная Вентером частная компания "Celera Genomics". Возникла очень серьезная конкуренция Общественному проекту.
Евгений Муслин:
Ну и каков же был ответный "ход" доктора Коллинза?
Даниил Голубев:
Самый решительный! Еще в 1998-м году Коллинз и другие руководители международного консорциума "Геном человека" решили ускорить темпы работ по расшифровке генома, и к 2001-му году расшифровать 90 процентов генома человека, а к 2003-му году завершить работу на 99,99 процента.
В марте 1999-го года под руководством доктора Коллинза был создан международный консорциум, включающий в себя Центр Сэнгера в Великобритании, ряд университетов в разных странах и Национальный Институт Здоровья США. Этот консорциум провозгласил, что первый вариант полного генома человека будет выполнен уже к весне 2000-го года.
Однако, в том же марте доктор Вентен сообщил о том, что Celera" совместно с Институтом "Геном дрозофилы" полностью расшифровали геном этой плодовой мушки, являющейся классическим объектом генетических исследований во всем мире в течение почти целого столетия. Это окончательно подтвердило ценность оригинального метода расшифровки структуры геномов, принятого на фирме "Celera Genomics".
И вот, в июне конкурирующие коллективы - "Celera Genomics" и международный консорциум объединили свои данные и объявили о том, что их совместными усилиями в целом завершено создание генетической карты человека. Расшифрована структура 50 тысяч генов, в которых идентифицирована последовательность расположения 3,5 миллиардов "генетических букв", то есть, нуклеотидов, содержащих в своем составе те или иные азотистые основания. Несмотря на координацию усилий между участниками остаются определенные разногласия.
Евгений Муслин:
В чем же суть этих разногласий?
Даниил Голубев:
Их, к сожалению, много, но я позволю себе выделить 2 основных момента. Первый касается сугубо юридических, если угодно - финансовых аспектов. Доктор Вентер и его компания "Селера" настаивают на праве индивидуального владения всеми данными, полученными при установлении последовательности нуклеотидов, и возможности получать коммерческую выгоду от всех видов использования этих материалов. Руководители Общественного проекта считают, что результаты расшифровки генома должны быть доступны всем ученым и использоваться ими без всяких ограничений. Спор достиг такого накала, что в марте этого года президент США Клинтон и британский премьер-министр Блэр выступили с совместным заявлением, в котором поддержали позицию руководителей Общественного проекта. Такую же позицию занял Конгресс США. Хочу заметить, что в истории США есть известный прецедент такой ситуации. В начале 50-х годов в США была впервые разработана совершенно уникальная для того времени методика приготовления инактивированной вакцины против полиомиелита ("вакцина Солка"). Правительство и Конгресс США в то время решили сделать эту технологию всеобщим достоянием и не просто продавать вакцину Солка в разные страны, а предоставить всем желающим возможность готовить эту вакцину в своих странах, бесплатно ознакомившись с американской технологией. Именно тогда в США побывала в частности делегация советских ученых - академики Смородинцев и Чумаков, и в СССР был открыт специальный Институт полиомиелита, где было развернуто производство полиомиелитных вакцин. К сожалению, предполагаю, что ни этот прецедент, ни позиция Клинтона и Блэра, нисколько не повлияют на позицию "Селеры", и спор между этой компанией и руководством Общественного проекта будет продолжаться, Помимо этих финансовых проблем между участниками "генетической гонки" существуют и чисто научные разногласия, и они более существенны.
Евгений Муслин:
В чем же они состоят?
Даниил Голубев:
Расшифровка генома человека включает в себя ряд этапов, причем установление последовательности генетических букв в том или ином гене есть только самый первый шаг в такой расшифровке. Вторым "шагом" является предварительная характеристика функции этого гена, полученная на основании его химической структуры, по аналогии с другими генами. Третьим и последним "шагом" является полная идентификация функций такого гена на основании специальных биохимических, биологических или генетических исследований. Само собой разумеется, что этот "последний шаг" в идентификации генов является в то же время "первым шагом" на пути создания нового поколения "молекулярных" лекарств, предназначенных для той или иной коррекции конкретных генов. По мнению доктора Джона Салстона, руководителя "Геномного треста" Кембриджского университета в Великобритании, связанного с Общественным проектом Национального Института Здоровья США, патенты должны выдаваться только на такие работы, которые удовлетворяют признакам этого третьего шага. В этом случае все разногласия были преодолены. Но будем справедливы: и работа по расшифровке генома человека, и споры вокруг этой работы продолжаются, хотя решающая часть первого этапа действительно пройдена.
Евгений Муслин:
Когда же можно ожидать практических итогов этих, в общем-то, пока чисто теоретических исследований?
Даниил Голубев:
Эта тема требует специального освещения - не надо ни приуменьшать, ни преувеличивать возможности сегодняшнего этапа. Думается, что наиболее полно отвечает на этот вопрос доктор Коллинз. Он говорит: "Мы должны быть реалистами и признать, что полная медицинская отдача от расшифровки человеческого генома произойдет не раньше, чем через 20-30 лет. Несомненно, медицина переживает сегодня величайшую революцию. Со времен открытия антибиотиков, но это не из тех революций, что происходят за одну ночь". Заметим, что доктор Коллинз говорит о полной отдаче - частичная отдача началась уже сейчас, но это, повторяю, заслуживает специального разговора.



Используются технологии uCoz