ЧТО ГЕН ГРЯДУЩИЙ НАМ ГОТОВИТ?

http://www.ras.ru/digest/showdnews.aspx?id=96498ce0-882e-4e77-88e8-e75a6c0a0c4f&print=1
© 2024 Российская академия наук

«Аргументы недели» начинают цикл бесед с академиками РАН. Их постоянными участниками будут: известный во всём мире кардиолог, академик Юрий Иосифович БУЗИАШВИЛИ (у него ведущая роль – модератора), главный редактор Андрей Угланов и специальный корреспондент Михаил Смиренский.

Первый участник разговора с этой «тройкой» – российский учёный в области молекулярной биологии, генетической инженерии и биотехнологии, доктор биологических наук, профессор (1986), академик РАН и РАСХН Константин Георгиевич СКРЯБИН.

«АН»: Сделаем очевидное допущение в разговоре сразу с двумя академиками РАН: мы не специалисты ни в генетике, ни в кардиологии. Отсюда первый и очевидный вопрос: что сегодня представляет собой генетика? Для большинства населения понятие «ген» остаётся чистой абстракцией.

Константин Скрябин: Ничего абстрактного в нём нет. Начнём с того, что визитная карточка XXI века – это чтение генетической информации. Живое, в том числе человек, отличается от неживого наличием генетической информации, заложенной природой, родителями в его генетическом аппарате. Эта информация по наследству передаётся следующим поколениям.

С одной стороны, казалось бы, положительное явление. С другой – если у человека есть генетическое заболевание, велика вероятность его передачи детям. Это очень большая проблема. Её начали понимать в XX веке, а уже в XXI веке учёные научились читать «книгу» генетической информации. К примеру, если в этой книге в словах «война и мир» поменять одну букву, то получится «война и мор». Ощущаете разницу между миром и мором? «Мор» (изменилась лишь одна буква) – и ваш ребёнок обречён на болезнь!

Есть около 10 тысяч таких моногенных наследственных заболеваний, при которых замена одного гена может привести к трагедии.

– Да. Одна замена в чтении генетических «букв».

–Немногим более 20 тысяч, а число генов составляет 1,5–3% от генома человека. Весь геном представлен комбинацией четырёх «букв» – нуклеотидов, которые соединены друг с другом в цепочку. Геном человека насчитывает 3,2 миллиарда таких «букв». Что же делают остальные 97%? Их функция не очень понятна. Мы думаем, что большой объём ДНК, иными словами – генетической информации, нужен для того, чтобы включать-выключать все 20 тысяч активных, «рабочих», генов, чтобы они работали в разных органах: одни – в мозге, другие – в печени, третьи – в лёгких и т.д.

– Этот самый ген можно где-то увидеть? Скажем – в микроскоп?

– Тогда как его себе представляют сами генетики? Всё же – как абстракцию? Своеобразный математический допуск, придуманную константу?

– Правильный вопрос. Мы научились расшифровывать генетическую информацию. Напомню, только в 1950–1960-х годах прошлого века было окончательно установлено, что именно ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) является носителем генетической информации.

Мой учитель, академик А.А. Баев, получил Государственную премию за то, что был третьим в мире, кто расшифровал транспортную РНК. Это последовательность «букв»-нуклеотидов – A, У, G, C – всего 70 с небольшим букв. Это было выдающееся достижение. Первый, кто расшифровал в 1970-х годах структуру транспортной РНК, получил Нобелевскую премию.

Считается, что геном человека состоит из 3 миллиардов «букв». Теперь представьте разницу – между 70 и 3 миллиардами нуклеотидов!

– И всё же. Геном человека – это понятие философское или физическое? Это какая-то мелкая частица, которая словно электрон или протон взаимодействует с другими частицами?

– Нет, организм человека состоит из клеток. Каждая клетка имеет ядро, в котором содержатся хромосомы, несущие всю генетическую информацию. В ДНК хромосом зашифрованы наследственные свойства человека.

– То есть геном – это то, из чего состоит хромосома?

– Основу генома представляет молекула ДНК, уложенная в хромосомах и управляющая всеми жизненными процессами и наследственностью. У человека 23 хромосомы. Представьте, что вы взяли в библиотеке книгу. Текст этой книги и есть генетическая информация.

– Это как-то связано с тем, что человек – мыслящее существо?

– Гены есть у всего живого. И человек мыслит потому, что у него есть специальная генетическая информация.

– То есть человек отличается от овоща определённым набором 20 тысяч «базовых» генов из 3 миллиардов?

Юрий Бузиашвили: Или последовательностью их включения. Если сравнить этот процесс с игрой на фортепиано, то это отличие хроматической гаммы от мелодии. Хроматическая гамма – это последовательный набор звуков, а мелодия – это определённая очерёдность в наборе всё тех же звуков.

Изучить и спрогнозировать эти наборы, их сочетание – равнозначно созданию искусственного человека или его интеллекта. Считал и считаю, что подобное невозможно. Ибо один сантиметр человеческого тела намного сложнее всех прогнозируемых и уже имеющихся изобретений техники за всю человеческую историю.

Изучить, облегчить состояние, даже улучшить некоторые функциональные возможности органов человека вполне допустимо, что мы и наблюдаем. За последние 100 лет медицина более чем в два раза продлила жизнь человеческого индивидуума и, что не менее важно, улучшила качество его жизни и адаптировала старость к приемлемым для среднего возраста условиям.

Не буду перечислять эти возможности – они на виду. Чего стоит только сюжет сопровождения реактивного самолёта человеком в специальном индивидуальном скафандре с двигателем. Вся фантастика XIX–XX веков воплощается сегодня в жизнь.

– 20 тысяч генов – это «гамма», а все остальные варианты – это слепой случай. Так и рождаются монстры? Так и получаются генно-модифицированные продукты?

Константин Скрябин: На самом деле очень важно понимать, что это за процесс, а не повторять расхожее: «ГМО – это ужасно».

Константин Скрябин: Сейчас мы говорим о генетике и человеке. В организме все 20 тысяч генов разные. Например, есть ген, который кодирует определённую информацию. Он состоит, скажем, из 1000 «букв»-нуклеотидов, и одна «буква» вдруг изменилась. А этот ген синтезирует такой белок, который утилизирует лактозу женского молока. При кормлении младенца материнским молоком оно не усваивается, если у ребёнка изменён данный ген, и это может привести к летальному исходу. Таких моногенных наследственных заболеваний, с заменой одной «буквы» в геноме, – около 10 тысяч. Скажем, если бы царевич Алексей не страдал гемофилией, история России могла пойти по-другому. Сейчас бы мы его вылечили с помощью ГМО и генотерапии.

– Его можно просто вводить в кровь? Это как медицинский препарат?

Константин Скрябин: В этом и есть триумф XXI века.

Юрий Бузиашвили: Всё, чем занимаются мои коллеги, учёные-генетики, в конечном итоге в той или иной форме приходит к нам, практикующим врачам.

Перед медиками стоит архисложная задача: все эти данные понять, оценить и суметь применить во благо.

Многие направления в этих исследованиях мы разрабатываем и планируем совместно, исходя из возможностей генетиков и нашей ежедневной необходимости. Например, нам, кардиологам, очень важно понять, есть ли у человека генетическая предрасположенность к раннему (до 40 лет. – «АН») инфаркту миокарда. Ведь мы уже научились по количеству особого белка в крови предсказывать, будут ли у человека серьёзные проблемы с сердцем в ближайшие пять лет!

Многие из новых технологий уже успешно используются в профилактических целях. И этот процесс только набирает скорость.

– То, что вы рассказываете о генетических кодах любого индивидуума, на взгляд обывателя, просто невозможно достигнуть путём загадочной эволюции превращения одноклеточной амёбы в человека. Поэтому можно предположить, что человек и вообще все живые существа – это биороботы, кем-то сделанные. Комбинации из 3 миллиардов букв могут быть порождены только некой математической моделью. Математики знают, что количество комбинаций, которые можно составить из 3 миллиардов букв, уходит в бесконечность. Нащупывание только силой природы неких вполне красивых форм жизни – того же человеческого тела – не могло стать следствием слепой случайности.

Юрий Бузиашвили: Но этот хаос разложен по времени. Создание человека произошло не за месяц, не за год, даже не за десять тысяч лет. Это миллионы лет эволюции. И вы представьте себе, что жизнь всегда отбирает лучших – более приспособленных, более выживающих. Но это уже другие законы, мы сегодня говорим о современной генетике.

Если её приблизить к медицине, я бы сказал, что мы обсуждаем огромную Вселенную, как бесконечность и миллиарды звёзд на небе. Это абсолютно идентично. Почему? Генетика по-настоящему мыслит о том, что было, что есть и что будет. Генетику можно сравнить, например, с изучением космоса. И здесь наша страна, увы, не в передовиках. Почему?

Потому что науке до сих пор уделяется мало внимания. А ведь наука – это наше будущее! Например, коллектив российских учёных во главе с Константином Скрябиным ещё восемь лет назад расшифровал в России геном человека! А для медиков, в том числе кардиологов, повторюсь, генетические открытия очень важны.

Юрий Бузиашвили: Извольте. Сегодня уже нам известно о многих генах, прямо связанных с патологией сердечно-сосудистых заболеваний. Мы знаем о так называемых моногенных неисправностях, вызывающих синдром удлинённого интервала QT, который сигнализирует врачам о возможной аритмии, вещи коварной и очень опасной. Известны и гены, изменения в которых взаимосвязаны с кардиомиопатией (это медленная деградация клеток миокарда).

Сегодня исследование именно «сердечных» генов во многих развитых странах показано для людей, которые испытывают регулярную физическую нагрузку, к примеру, спортсменов.

При атеросклерозе, например, мы можем говорить о дефектах сразу нескольких генов. Сегодня медики могут нейтрализовывать «нехорошие гены» и запускать нужные и т.д. Уверен, эти и многие сопутствующие направления будут иметь, да и уже имеют очень прогрессивное развитие.

Буквально на днях группа молекулярных генетиков под руководством Константина Скрябина добилась успеха в расшифровке генома мамонтёнка.

Константин Скрябин: Нет, более поздний мамонтёнок – Хрома.

Генетика – это наука, своим остриём направленная в далёкое будущее. Нельзя при этом забывать и «генетическое прошлое». Для этого учёные и изучают древнюю ДНК. Мы спрашиваем себя – откуда мы? Если в истории век от века меняются культуры, то что-то должно этот процесс определять.

– То есть в предки человека явно не годится. Может быть, наши предки вообще проживали где-то на альфе Центавра? Сплели нас, грешных, на досуге?

Юрий Бузиашвили: Да перестаньте! Сомнительно, конечно, что мы произошли от обезьяны, это не так. У нас иные общие родственники. Недавно на острове в Индонезии нашли метровых людей. Осталось прочитать генетическую информацию и посмотреть, что общего между ними, обезьянами, неандертальцами и нами – людьми мыслящими. В чём важность этих познаний для нас, медиков? В том, что каждая среда обитания имеет свои особенности. Расовые, например. И это мы обязательно принимаем во внимание при лечении.

Константин Скрябин: Есть темы, важнейшие сегодня для познания. Этогенетика – генетическая инженерия и иммунитет. Их понимание и развитие особенно привлекательны для учёных, с учётом знания того, что геномы у всех людей разные.

– В чём же тогда смысл расшифровки генома, если на Земле живёт около 7 миллиардов человек? Это надо же расшифровывать 7 миллиардов геномов?

Константин Скрябин: Мы к этому и идём. У вас геном содержит 3 миллиарда «букв», и у меня 3 миллиарда. Эта цифра у всех одинаковая. Но, предположим, я хромаю, а вы нет. Мы спрашиваем у врача: «Почему?» Для ответа можно поставить эксперимент. Привлечь к нему 100 хромающих людей и 100 здоровых и сравнить их геномы. Найденные генетические отличия и определят причину хромоты.

Константин Скрябин: Но сколько нужно взять больных? Недавно президент США Обама заявил, что в Америке расшифруют геномы 2 миллионов человек!

Юрий Бузиашвили: Могу лишь позавидовать тем американцам (а их будут миллионы), которые смогут избежать многих болезней, о лечении которых сегодня мечтают не только больные, но и врачи. В том числе и потому, что вложенные сейчас в эти исследования сотни миллиардов долларов будут оправданы здоровьем и жизнями будущих поколений.

– Обыватели говорят, что американцы, которые употребляют много продуктов из ГМО, мало того что толстые, так в придачу их тела в могиле не разлагаются. Вы слышали про это?

Константин Скрябин: Абсолютный бред. Мы в институте создали картофель, устойчивый к колорадскому жуку. Внесли ген, который определяет устойчивость растения к насекомому. Все журналисты написали, что это был ген скорпиона – «Ужас!» А ведь это неправда!

– Чьи же гены вы в картошку вживили? Что-то вы не договариваете…

Константин Скрябин: Мы внесли в геном картофеля известный ген из микроорганизма Bacillusthuringiensis, чья генетическая структура хорошо изучена. Этот почвенный микроб вырабатывает вещество, убивающее только колорадского жука. В течение последних 100 лет микроорганизм широко применяется в агробиологии. Инсектицид давным-давно разбрызгивают на полях самолётов. Есть фирмы, которые его производят. Конечно, компаниям невыгодно, чтобы у вас был картофель, который сам себя защищает. Тогда они не смогут продавать этот яд. Вот они и распространяют информацию про скорпионов. А что может быть хуже скорпиона?

Мы же этот генно-модифицированный картофель три года испытывали.

Но дело ещё вот в чём: есть одна очень энергичная дама – бывший председатель профкома одного из российских академических институтов. Теперь она переключила свою энергию на критику использования ГМО и выдала обществу надуманную «горячую» информацию о том, что в её эксперименте по кормлению мышей генно-модифицированной соей половина их погибает, а другая половина даёт потомство с угрозой заболевания раком.

Юрий Бузиашвили: Это сродни тому, как человек может заболеть после приёма у врача. Достаточно посмотреть на его кардиограмму и сказать глубокомысленно: «Да-а…» Всё! Потом это «Да-а…» вы не выбьете у него из головы в течение 6 месяцев очень подробного лечения и ежедневного наблюдения.

Константин Скрябин: Я закончу рассказ про энергичную даму. Это очень важно. Она вскоре заявила: «Все мыши в моих опытах умирают, но у меня ни одной статьи в журналы не берут, потому что эти скрябины и прочие академики меня к публикации не допускают».

Знаменитый журнал Nature опубликовал статью, в которой ведущие учёные с мировым авторитетом ей предлагают: «Мадам! Получите нормальное образование. Если мышей кормить сухой соей, они в любом случае умрут…»

– Кстати, сейчас российские депутаты обсуждают законопроект, который предусматривает полный запрет на выращивание растений и животных, генетическая программа которых изменена с использованием методов генной инженерии. Ваше мнение?

Константин Скрябин: Псевдонаучность этой идеи в том, что любой скороспелый запрет в науке – уже фатальная ошибка. Дикарь боится молнии, так как её разряд может причинить боль, и он не понимает почему. Это естественно. Но это не значит, что на планете надо запретить электрический ток. Учёные должны понять и предложить способы его использования и регулирования, как и любых инновационных научных достижений, сопряжённых с потенциальным риском. Это тоже естественно, в том числе и для генетики.

Константин Скрябин: Сопротивляется, но не запрещает. А зачем европейцам ГМО? У них есть общий рынок с США. Если производить продукты с использованием ГМО, это дешевле, чем обычно. Американцы имеют право продавать свои сельхозпродукты в Европу дешевле, чем европейцы, где всё сельское хозяйство дотируется. Единственная возможность остановить еду из Америки – сказать, что она опасна. Потому что ты обязан либо купить такой продукт, либо декларировать, что он опасен и его нужно исследовать. Другого пути по нормам ВТО нет.

Юрий Бузиашвили: Есть старое доброе правило: если что-то происходит – ищи, кому выгодно. Китай со своим огромным населением принял ГМО и вкладывает в их исследования неимоверные деньги.

Константин Скрябин: Китай заплатил 43 миллиарда долларов, чтобы купить зарубежную компанию «Сингента». Это вторая после «Монсанто» компания, которая производит трансгенные растения.

– А почему у нас так сопротивляются? У нас не хватает еды?

Юрий Бузиашвили: Да у нас половина полей пустует, просто до сих пор мы не научились, как управлять землёй.

Константин Скрябин: Министерство сельского хозяйства намерено вообще запретить все ГМО. Но как?

Вы знаете, сколько в мире производится генно-модифицированной сои? 98%! Все животные в мире едят генно-инженерную сою, потому что другой просто нет. И у нас едят генно-инженерную сою. Мы её покупаем.

– Мы с вами отдали дань расхожим разговорам. Давайте вернёмся к науке генетике. Поговорим снова о мамонтёнке, его генетическом коде. Нельзя сказать, чем он отличается от современных мамонтов, поскольку их нет, но хотя бы родственников мамонта – слонов?

Константин Скрябин: Одну секундочку. Есть Чикагский университет, который расшифровал двух мамонтов. Мы расшифровали третьего.

– В Америке могут напечатать сколько угодно денег. Почему это интересно?

Константин Скрябин: По ряду причин. Например, можем ли мы останки, пролежавшие в земле 50 тысяч лет, заставить жить и работать. Но сначала надо прочесть геном. В целом, если можно прочесть и сравнить генетическую информацию современных и древних организмов, значит, можно понять, в чём состоят их генетические отличия.

– Именно так сейчас можно идентифицировать останки родственников?

Константин Скрябин: Это проще. Мы, кстати, сделали такую работу. Россия – это больше 80 национальностей! Разные они или одинаковые? Как и откуда произошли и куда двигались? Ещё Карамзин сказал, что если поскрести русского, то найдёшь татарина. Мы сейчас сделали этническую карту…

– Поскрести русского… А разве генокод отличается у русского и татарина?

Константин Скрябин: А кто такой татарин? Татарин, который был раньше, это не современный татарин. Найдите захоронения времён Чингисхана и определите, что это за национальность. Потом сравнивайте. Мы очень похожи на поморов, но ближе к уграм и т.д. Может быть, и татаро-монгольского нашествия не было, а это русские сражались с русскими, используя татар?

Юрий Бузиашвили: Вернёмся к науке. Смерть – это заболевание с инкубационным периодом длиною в жизнь? Шизофрения – это норма или не норма? Эпилепсия – это норма или не норма? Многие великие люди были эпилептиками. Наполеон был эпилептиком. Я говорю про то, что есть болезни, которые определяются одной буквой, одним геном. Это так называемое моногенное заболевание. Когда один ген определяет одну болезнь.

А диабет второй степени, ранние инфаркты, сердечно-сосудистые заболевания, раковые заболевания, которых множество, – это полигенные заболевания.

Константин Скрябин: Есть много генов, которые определяют, есть ли у вас ансамбль генов, способных изменяться. А для этого нужна статистика. Поэтому и 2 миллиона американцев, о которых мы недавно упомянули, будут использованы для чтения их генетического кода. Но есть ещё и другая сторона вопроса.

Недавно в Гарвардском университете собрались 150 человек. 14 мая они опубликовали в «Нью-Йорк таймс» статью о том, что нужно создать синтетический, химический геном человека. Cобрать химиков в одной лаборатории для проведения такого синтеза. Вы спрашиваете, что такое геном? Геном – это соединение нуклеотидов A, T. G, C – четырёх «букв», которые химически соединены в цепочку. Это полимер. Как нейлон, как шёлк. Те, кто опубликовал статью в «Нью-Йорк таймс», говорят, что прочли геном. Пора заказать его у химиков, чтобы они его синтезировали. Цена вопроса – 90 миллионов долларов.

В свою очередь, с предложением выступили этики: «Мы выкопаем из могилы Эйнштейна, как мамонта. Определим структуру его генома, прочтём его и синтезируем. Потом вырастим ребёнка. Но будет ли он Эйнштейном или окажется каким-то тупицей, вот в чём вопрос».

– До этого нам далеко. Но вернёмся к еде с ГМО.

Константин Скрябин: Мы взяли генно-модифицированную картошку и сравнили с той, что продаётся у нас на рынке. Это страшное дело – то, что продаётся на рынке. В ней один свинец, потому что зачастую растёт эта картошка рядом с дорогами. У нас же бензин содержит свинец. У нас нет, как в Америке или в Европе, катализаторов – очищающих фильтров.

Мы потребляем все тяжёлые металлы и всю химию, которую бабушки прыскают вениками против колорадского жука. А генная инженерия, как принято считать в массах, – это вред. На самом деле вредно совсем другое.

– Один из последних вопросов. Вот существует в Петербурге хранилище семян. Как говорят, это генетический фонд растений всего человечества. Он создавался академиком Н.И. Вавиловым много десятилетий. Скажите, с точки зрения генетика, спасёт эта «кубышка» человечество после Судного дня? Поможет она новым неандертальцам?

Константин Скрябин: Не надо думать, что это самая большая в мире коллекция: аналогичная есть и у китайцев, и у американцев. Многие в мире собирают генетические коллекции. Для чего? Скажем, выживает растение в холоде. Почему? Генетика такая. Значит, у него в генетическом коде, в геноме, есть что-то такое, что позволяет ему расти в холоде. Правильно. Дальше вы берёте супервкусную клубнику и клубнику, которая выживает в холоде. Она невкусная, но… После их скрещивания в следующем году вы получаете много новых растений клубники. Дальше смотрите, какая из них будет жить в условиях холода. Потом вы ещё раз проводите скрещивание. И так через 5, 10, 15 лет получается районированная клубника. Так приходит к нам и пшеница. Поэтому важно иметь генетический источник – источник плохих в хозяйственном смысле растений, но с такими важными свойствами, как, например, устойчивость к вирусам, либо к фитофторе, либо к колорадскому жуку. Колорадский жук, к слову сказать, – это достижение социализма. Колорадского жука нет нигде в мире, кроме стран социализма.

– Да ладно! Не может такого быть. Есть же американский штат Колорадо, откуда он к нам прилетел или дополз.

Константин Скрябин: Это карантинное насекомое. В США и Западной Европе колорадский жук давно уничтожен. В ФРГ его не было, а в ГДР – был. В Польше есть, в России есть.

– Тяжёлое наследие социализма, хотите сказать?

Константин Скрябин: Потому что было плохое сельское хозяйство. Мы не боролись с инфекциями. Это карантинная вещь. Поэтому не надо бороться с жуком за урожай картошки ни в Америке, ни в Западной Европе. У них его просто нет.

– Резюмируя нашу встречу, хочется сказать, что у меня по сей день оставалась какая-то безнадёга на генетическом уровне. С тех ещё времён, когда народный академик Лысенко разгромил генетику. Но оказалось, вы даже расшифровали геном мамонта. Когда-нибудь расшифруете и геном самого Лысенко и даже клонируете для изучения его феномена. Стало быть, российская наука хоть и тяжело, но…

Юрий Бузиашвили: Это не российская, Константин Скрябин ещё советский учёный. Он в СССР начал свою научную карьеру: его корни уходят глубоко в Советский Союз.

– И всё же интересно – ваша наука сейчас может помочь только мамонтам или простым российским парням и девушкам тоже? Ведь сильно стареет население.

Юрий Бузиашвили: У меня сейчас в отделении лежат три человека старше 90 лет. И я рад тому, что могу продлить их жизнь.

Константин Скрябин: Сегодня есть одно «но» в демографии и генетике. Женщины стали рожать позже. А после 35 лет они попадают в зону риска. Возрастает опасность появления детей с наследственными заболеваниями. Если женщина в этом возрасте забеременела, ей надо делать пренатальное, дородовое, тестирование. Во всём мире гинеколог прежде всего хочет получить с неё «бабки». Говорит: «Сдайте «биохимию». Она сдаёт анализ крови, он резюмирует: «Вы знаете, 50%, что у вас всё плохо, а 50%, что всё нормально. Идите на УЗИ». Там ей говорят: «О-о-о. 50%, что у вас проблема; а 50%, что плод нормальный. Нужно делать прокол и околоплодную жидкость будущего ребёнка смотреть в микроскоп. Сколько у него хромосом».

Но когда делают прокол, существует 5% вероятности того, что плод может погибнуть. Это опасно.

Что будем делать мы сейчас для тестирования? Уже сделали. В России, например, обследовали 2,5 тысячи женщин, американцы – 700 тысяч, китайцы – 400 тысяч, европейцы – около 300 тысяч женщин. Почувствуйте разницу!

При тестировании у беременной женщины берём каплю крови. И по ней определяем геном мамы и геном ребёнка. При такой процедуре уже не надо делать прокол, рисковать и т.д. Мы производим 150 анализов в месяц, не больше. Мы думали, что у нас будет вал обращений. Но нет! Потому что, когда делается прокол, за эту операцию Минздрав платит, а за безвредную каплю крови – нет, не платит. Будущие родители должны сами заплатить 30 тысяч рублей. Вот и думайте…