Генетический набор будущего ребенка можно будет "создавать" на компьютере

Завершение работ по расшифровке генома человека, столь торжественно представленное во всем мире, можно по праву назвать новой "индустриальной революцией".
Так выглядит под микроскопом вирус иммунодефицита человека.
Так выглядит под микроскопом вирус иммунодефицита человека.
Гигантские инвестиции в новую "хай-тек" позволили создать новую индустрию биотехнологии. Уже через десять лет в распоряжении врачей будут десятки ДНК-тестов для выявления различных заболеваний, в том числе и рака. Не удивлюсь, если женщины будут пользоваться ими для раннего обнаружения мастопатии, как это они делают сегодня с тестами на беременность. В связи с этим развитым странам придется пережить жаркие дебаты по поводу защиты прав носителей генетической информации, что потребует разработки законов против дискриминации на основе доступа к ней.

Через два десятилетия можно ожидать эффективного лечения раковых заболеваний на основе ген-скрининга опухолевых клеток. Не за горами появление лекарств, учитывающих конкретный геном пациента. Будут также созданы безопасные методы ген-терапии на стадии половых клеток. К 2030 году здравоохранение перейдет на генетическую основу, что позволит увеличить среднюю продолжительность жизни до 90 лет!

Разразятся горячие дебаты по поводу дальнейшей "целенаправленной" эволюции человека. Детей, вернее их геном, можно будет "создавать" на стадии компьютерной разработки. Свыше 9% генов человека станут "мишенями" новых лекарств, что позволит дать в руки врачей более трех тысяч лекарств с известным действием и вариациями согласно "персонализированной медицине", то есть учитывая геном данного человека. Так что, как видим, работа предстоит гигантская.

В настоящее время завершается работа по расшифровке генома мыши, и уже создан международный консорциум по мутированию мышиного генома. Это позволит быстрее и дешевле распознать функцию каждого из 30 тыс. известных на сегодня генов млекопитающих. Началась также работа по "прочтению" генома шимпанзе, ДНК которого на 99% совпадает с ДНК человека. Сравнение нашего генома с ближайшим нашим "родственником" даст возможность узнать, что "есть человек" и как он эволюционирует.

Это далеко не только теоретический интерес, поскольку животный мир постоянно одаривает нас различными патогенами. Наиболее свежие примеры - вирусы СПИДа и Эболы. Прибавьте сюда до сих пор неизлечимые туберкулез, малярию, а также подверженность заражению различными вирусами. У нас на поверхности клеток нет некоторых сахаров, которые есть у шимпанзе. Имеет ли это какое-нибудь отношение к развитию человеческого мозга, а также подверженности человека различным ракам?

Геном человека имеет всего лишь 1% генов, уникальных для человека. У нас чуть меньше половины генов, которые сходны с таковыми у червячка, обитающего в почве. По составу генов мы имеем 60-процентное сходство со знаменитой плодовой мушкой дрозофилой и 90-процентное с мышью! У человека даже 223 гена - менее 1%, - доставшихся нам "в наследство" непосредственно от кишечной палочки, обитающей у нас в толстом кишечнике. Потому что мы живем с микробами в одном и том же квантовом мире и должны вместе с ними улавливать один и тот же фотон света.

Исследователей удивило, в общем-то, малое по сравнению с ожидаемым количество генов человека. Но не надо забывать о том, что наши гены имеют разные варианты, которые реализуются в различных тканях и органах. "У нас одинаковые гены с кошками и собаками, но они по-разному регулируются", - заявил по этому поводу Крэйг Вентер, один из героев расшифровки генома. Именно эта регуляция генов и уникальна для человека, делая его "венцом природы".

Основная функция гена - это кодирование белка подобно тому, как последовательности битов и байтов цифровой записи кодируют видео- и аудиосигнал. Непосредственно белковые части генов занимают не более 1,5% общей длины генома (в свое время физики были также поражены неизмеримо малыми размерами ядер атомов). Но говорить об остальной части генома как о "пустыне" вряд ли обоснованно. Мы пока просто плохо понимаем, чему служат эти участки.

В "пустыне" этой есть прежде всего транспозоны, то есть участки, которые меняют свою позицию в геноме. Меняют не беспорядочно, а в определенные участки. Один из таких участков был обнаружен довольно случайно в прошлом году, что позволяет надеяться на его использование для внедрения нужных "терапевтических" генов. Сообщается также об открытии нового транспозона, содержащего ген, который включается на непродолжительное время в мозгу развивающегося плода.

В то же время функциональные гены сами объединяются в области повышенной генной активности, которая в 200 раз может превышать средний уровень. Эта активность способна пробуждать к жизни покоящиеся ретровирусы, сожительство которых с геномом протекает бессимптомно. Эти вирусы в качестве наследственного материала несут не ДНК, а рибонуклеиновую кислоту (РНК). К ним прежде всего относятся ВИЧ и раковые вирусы.

Автор уже много лет назад - на заре эпопеи СПИДа - высказывал мысль, что ВИЧ является своеобразным подавителем иммунного отторжения плода, который наполовину чужероден матери по определению (вторая половина генома, развивающегося в утробе матери ребенка, досталась ему от отца). Если экспериментально подавить в плаценте, образующейся из тканей плода, ретровирусы, то не происходит "приживления" зародыша к стенке матки. А ведь подобных ретровирусов очень много в нашем геноме, и их ДНК "внедряется" в геном чаще всего именно в "пустыне".

Продолжая тему СПИДа, важно отметить, что уже созданы две вакцины против этого иммунного заболевания. Одна из них испытывается на людях в Заире и Габоне, а вторая прошла стадию опробования на обезьянах. Преимущество этих вакцин в том, что это - дээнковые препараты (в отличие от ранних, которые базировались на белках). Успешное недавнее испытание противораковых белковых вакцин позволяет надеяться, что в скором будущем рак можно будет сдерживать и с помощью дээнковых вакцин (белки показали, что рак принципиально вакцинируем). И все же...

И все же основные надежды исследователи связывают с протеомикой. Термин этот новый и образован по аналогии с геномикой, то есть изучением генома человека и других организмов. Протеомика концентрирует свои усилия на расшифровке пространственной структуры белковых молекул и их естественных вариантов.

Научная фармакология существует около ста лет, когда был синтезирован аспирин. За весь прошедший век фармакологи дали врачам всего лишь около полутысячи лекарств, многие из которых имеют весьма токсические побочные эффекты. Это с одной стороны. С другой же, даже самые "массовые" лекарства эффективны не более чем у четверти популяции, а чаще и того меньшего числа людей. Вот почему так много лекарств от головной боли. В чем причина?

Все в том же нашем геноме, который несет мельчайшие отличия, на которые раньше и не обращали внимания. Отличия эти носят названия "сингулярный нуклеотидный полиморфизм" (СНП, "снипы"), то есть отличия в одну букву ген-кода. Такой "снип" был открыт при анализе ДНК Николая II и его племянника. Число отличий не превышает одно на тысячу (у шимпанзе, кстати, из-за большей древности ее генома, эта величина в 4 раза больше).

"Снипы" определяют не только реакцию того или иного человека на лекарство, но также и его подверженность заболеваниям, например тому же повышению артериального давления. Именно по поводу "снипов" и возможности "неавторизованного доступа" к информации о них со стороны тех же страховых компаний разгорелись в конце прошлого года в британском парламенте весьма жаркие дебаты.

Другая проблема заключается в наших белковых вариантах, которых значительно больше, нежели генов (из-за того, что, как говорилось выше, с гена возможно получение нескольких копий, которые к тому же могут и кооперироваться друг с другом). Считается, что хотя генов и несколько десятков тысяч, белковых вариантов в наших клетках наберется целый миллион!

За двадцать лет существования биотехнологии была распознана функция примерно десяти тысяч генов. До получения структуры их белковых продуктов еще очень далеко, к тому же на это требуются миллиардные расходы. Но человечество не может тратить еще целый век на распознавание функции остальных генов и их белков. И без этого все жалуются, что лекарства очень дороги. Оно и понятно, если учесть, что на создание одного лекарства сегодня уходит в среднем до 15 лет и 500 млн. долларов! Многие, вероятно, помнят трагедию, связанную с последствиями применения беременными женщинами препарата талидомид в начале 60-х. Тогда пострадали 12 тыс. детей, двое из которых появились на свет без ручек и ножек. Только пару лет назад в США талидомид был разрешен для лечения того же СПИДа, туберкулеза и проказы.

Расшифровка генома позволила компьютеризировать и поиски новых лекарств. Причем повторяется история с тем же аспирином, который "давит" одну разновидность фермента циклооксигеназы и стимулирует другую. На выяснение этого обстоятельства понадобилось 80 лет! Стимулирование второй формы фермента в клетках слизистой желудка приводит к кровотечениям и гастриту. Новое средство "Вайокс" оказалось эффективным против этого и... рака заодно. А также артрита и других иммунных расстройств.

Ученые надеются, что протеомика позволит сократить расходы на создание новых лекарств до 200 млн. долларов и практически вдвое уменьшить срок их "путешествия" от лабораторного стола до прилавков аптек.

   
автор: И. Э. Лалаянц
Кроме того...
Консервный нож
Три молодых джентльмена, плававших по Темзе в одной лодке (с собакой) и позже прославленных Джеромом К. Джеромом, забыли взять в плавание...
История лифта
Считается, что первый лифт был установлен в 1743 году во дворце французского короля Людовика XV в Версале, чтобы тридцатитрехлетний король мог, не...
История перчаток
За многовековую историю они освоили множество функций. Помимо основного предназначения быть частью одежды, перчатки стали элементом этикета,...
  • Текущие обсуждения статей
Бионическая рука-протез
Телепортация - фантастика или реальность?
Ученые вывели формулу удачи
Смех не лечит раковых больных
Приливы и отливы вызывают сейсмические колебания
Нью-Йорк и Лос-Анджелес уйдут под воду к 2015-му году
Посмотреть весь форум

  • поиск статей на сайте
Введите фразу, слово или часть слова
Темы этого номера
Столик, который изменит мир
Столик, который изменит мир Столик, который изменит мир
Перед вами новая разработка компании Microsoft - столик Milan. Забудьте про клавиатуру и мышку – с компьютерными интерфейсами следующего поколения мы будем общаться путем наложения рук
Оружейники древней Сирии укрепляли сталь нанотрубками
Оружейники древней Сирии укрепляли сталь нанотрубками Оружейники древней Сирии укрепляли сталь нанотрубками
Дамасские сабли, сделанные примерно в Х веке, известны своей прочностью и остротой
Открыто нанотрубочное состояние воды
Открыто нанотрубочное состояние воды Открыто нанотрубочное состояние воды
Александр Колесников и его коллеги из американской национальной лаборатории Аргонн (Argonne National Laboratory) открыли новое состояние воды, при котором она не замерзает даже вблизи абсолютного нуля
Китайцы объявили о создании новой поисковой технологии
Китайцы объявили о создании новой поисковой технологии Китайцы объявили о создании новой поисковой технологии
Исследователи Тайюаньского университета (Китай) заявили, что разработали новую технологию, которая должна решить эту проблему поиска в интернете
Прокат-автомат выдаёт и глотает велосипеды
Прокат-автомат выдаёт и глотает велосипеды Прокат-автомат выдаёт и глотает велосипеды
Удобство любой системы велопроката зависит не столько от формы оплаты или модели велосипеда, сколько от быстроты и лёгкости получения и сдачи двухколёсного аппарата
Карманный лазер бьёт на 193 километра
Карманный лазер бьёт на 193 километра Карманный лазер бьёт на 193 километра
Маленький лазер, способный прожечь насквозь тонкую пластмассу, взорвать надутый детский шарик, поджечь бумагу и ослепить человека. В свободной продаже. За вменяемые деньги. Войны на улицах
Canon представила два новых цифрозеркальных фотоаппарата
Canon представила два новых цифрозеркальных фотоаппарата Canon представила два новых цифрозеркальных фотоаппарата
Компания Canon официально представила два новых цифрозеркальных фотоаппарата - EOS 40D и EOS-1Ds Mark III
Тетрис для релаксации
Тетрис для релаксации Тетрис для релаксации
Обычно динамичные компьютерные игры приводят к повышению уровня адреналина в крови и возбуждению. Правда, скоро появится одна новая – расслабляющая
YORP-раскрутка: солнечные лучи вертят реактивные астероиды
YORP-раскрутка: солнечные лучи вертят реактивные астероиды YORP-раскрутка: солнечные лучи вертят реактивные астероиды
Астероиды – головная боль и астрофизиков, и тех, кто в небесной механике не искушён, — опять, что называется, подкинули проблем. Проектов по борьбе с самыми опасными астероидами, а также по их мониторингу – море
Выдвинуты новые уточнения инфляционной теории развития Вселенной
Выдвинуты новые уточнения инфляционной теории развития Вселенной Выдвинуты новые уточнения инфляционной теории развития Вселенной
Педро Ферейро из Оксфордского университета со своими коллегами подсчитал, что температура Вселенной в первые мгновения после большого взрыва была намного ниже, чем считалось ранее
Пылинка в солнечном ветре
Пылинка в солнечном ветре Пылинка в солнечном ветре
В августе 2001 года американское космическое агентство НАСА запустило космический аппарат "Джинизис", целью которого было изучение солнечного ветра - потока заряженных частиц, истекающих от Солнца
Галактическая толчея
Галактическая толчея Галактическая толчея
Кластер галактик продемонстрировал нестандартное расположение темной материи – вместо того, чтобы притягивать к себе звездное вещество, она образовала изолированное ядро
Победа над ВИЧ
Победа над ВИЧ Победа над ВИЧ
Генетики нашли, пожалуй, первый способ борьбы с самим вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ), а не с последствиями от заражения им организма. Учёные смогли вырезать код вируса из ДНК заражённой клетки и уничтожить его
Генетический набор будущего ребенка можно будет "создавать" на компьютере
Генетический набор будущего ребенка можно будет "создавать" на компьютере Генетический набор будущего ребенка можно будет
Завершение работ по расшифровке генома человека, столь торжественно представленное во всем мире, можно по праву назвать новой "индустриальной революцией"
Врожденная любовь к риску
Врожденная любовь к риску Врожденная любовь к риску
Если опасность — в особенности, грозящую детям, — не удается избежать, её надо постараться направить в цивилизованное русло
Саморазрушение клеток сердца
Саморазрушение клеток сердца Саморазрушение клеток сердца
Открыты принципиально новые механизмы разрушения клеток сердечной мышцы при гипертрофии миокарда и сердечной недостаточности
В Австрии обнаружена самая длинная в ЕС система пещер
В Австрии обнаружена самая длинная в ЕС система пещер В Австрии обнаружена самая длинная в ЕС система пещер
В горах Австрии обнаружена самая длинная пещерная система на территории стран Евросоюза, сообщает РИА Новости со ссылкой на австрийское телевидение
Межзвездные "нокауты" Земле
Межзвездные "нокауты" Земле Межзвездные
Астероиды и кометы могут быть неединственной причиной периодической гибели всего живого на нашей планете
Предки современных млекопитающих Южной Америки
Предки современных млекопитающих Южной Америки Предки современных млекопитающих Южной Америки
Поразительные находки в Чилийских Андах свидетельствуют о том, что некогда Южную Америку населяли уникальные млекопитающие. Открытия ученых в корне меняют представления о геологической истории континента
Совы лучше слышат в горизонтальном измерении
Совы лучше слышат в горизонтальном измерении Совы лучше слышат в горизонтальном измерении
Совы лучше ориентируются по слуху в горизонтальной плоскости, чем в вертикальной. Это открытие сделал нейробиолог Авинаш Бала из Университета Орегон. Он показал
Кем придуман поп-корн?
Кем придуман поп-корн? Кем придуман поп-корн?
Судя по всему, честь открытия знакомого каждому из нас поп-корна (от англ. corn — «кукуруза», pop — «с треском лопаться») принадлежит древним индейцам, которым удалось обнаружить разновидность маиса
Генетики создали 12-головую медузу
Генетики создали 12-головую медузу Генетики создали 12-головую медузу
Столь странное существо помогает биологам в изучении секретов эволюции всего животного мира

 
  • Главные темы / архив
№082текущий номер Технологии
Биоклиматическое здание
    

    

    

    

    

 
  • Человек
  • Победа над ВИЧПобеда над ВИЧ
    Генетики нашли, пожалуй, первый способ борьбы с самим вирусом иммунодефицита человека (ВИЧ), а не с последствиями от заражения им организма. Учёные смогли вырезать код вируса из ДНК заражённой клетки и уничтожить его
  • Генетический набор будущего ребенка можно будет "создавать" на компьютереГенетический набор будущего ребенка можно будет
    Завершение работ по расшифровке генома человека, столь торжественно представленное во всем мире, можно по праву назвать новой "индустриальной революцией"
  • Врожденная любовь к рискуВрожденная любовь к риску
    Если опасность — в особенности, грозящую детям, — не удается избежать, её надо постараться направить в цивилизованное русло
  • Саморазрушение клеток сердца Саморазрушение клеток сердца
    Открыты принципиально новые механизмы разрушения клеток сердечной мышцы при гипертрофии миокарда и сердечной недостаточности
  • Планета Земля
  • История изобретений
  • Кем придуман поп-корн?Кем придуман поп-корн?
    Судя по всему, честь открытия знакомого каждому из нас поп-корна (от англ. corn — «кукуруза», pop — «с треском лопаться») принадлежит древним индейцам, которым удалось обнаружить разновидность маиса
  • Чёрный ящик
  • Воля случая
  • Технологии
  • Техника
  • Космос
  • YORP-раскрутка: солнечные лучи вертят реактивные астероидыYORP-раскрутка: солнечные лучи вертят реактивные астероиды
    Астероиды – головная боль и астрофизиков, и тех, кто в небесной механике не искушён, — опять, что называется, подкинули проблем. Проектов по борьбе с самыми опасными астероидами, а также по их мониторингу – море
  • Выдвинуты новые уточнения инфляционной теории развития ВселеннойВыдвинуты новые уточнения инфляционной теории развития Вселенной
    Педро Ферейро из Оксфордского университета со своими коллегами подсчитал, что температура Вселенной в первые мгновения после большого взрыва была намного ниже, чем считалось ранее
  • Пылинка в солнечном ветреПылинка в солнечном ветре
    В августе 2001 года американское космическое агентство НАСА запустило космический аппарат "Джинизис", целью которого было изучение солнечного ветра - потока заряженных частиц, истекающих от Солнца
  • Галактическая толчеяГалактическая толчея
    Кластер галактик продемонстрировал нестандартное расположение темной материи – вместо того, чтобы притягивать к себе звездное вещество, она образовала изолированное ядро
010