В нашем мире существует около семи тысяч наследственных заболеваний – и примерно 5% населения России сталкиваются с ними. Из этого числа приблизительно 300 заболеваний поддаются лечению. Многие из этих болезней можно выявить с помощью генетического тестирования.
О том, для чего нужны генетические тесты, что с их помощью можно увидеть и как предостеречь своего ребенка от наследственного заболевания, газете ВЗГЛЯД рассказал доктор биологических наук, научный руководитель Национальной генетической инициативы «100000+Я», профессор университета Ратгерса (США), заведующий лабораториями в Институте биологии гена РАН и Институте молекулярной генетики РАН Константин Северинов. Также он объяснил бесполезность результатов генетических тестов россиян для недружественных государств и разъяснил, почему не стоит бояться создания генетического оружия.
ВЗГЛЯД: Константин Викторович, для чего в принципе человечеству понадобилось проводить генетические тесты?
Константин Северинов: Для разных целей. Но перед тем, как создать генетические тесты и начать их применять, ученым потребовалось понять как устроена наследственность, как работают гены, научиться секвенировать ДНК и многое-многое другое. На фундаментальном уровне генетические тесты позволяют заглянуть в прошлое, выяснить как происходила эволюция людей, как наши предки мигрировали по планете. Именно генетические тесты показали, что современный человек появился в Африке, а затем расселился по планете. Генетические тесты также показали, что современные европейцы представляют собой смесь гомо сапиенс, пришедшего из Африки, с неандертальцами, которые тоже вышли из Африки, но заселили Европу значительно раньше. У африканцев генетических примесей неандертальцев нет. С помощью анализа ДНК, выделенной из древних костных останков, было показано, что параллельно с неандертальцами и представителями нашего вида существовали так называемые денисовцы, которые также вышли из Африки раньше наших прямых предков, но заселили Азию. С практической точки зрения генетические тесты используются для идентификации людей в криминалистике, нахождения родственников, в частности в тестах на отцовство. Также они применяются в медицине.
ВЗГЛЯД: Что с их помощью можно увидеть?
К. В.: Они позволяют определить присутствие у человека тех или других изменений в ДНК (мутаций), которые достоверно ассоциированы с некоторыми болезнями или даже являются причиной этих болезней. Как правило, сначала врачи ставят направляющий диагноз на основе клинических проявлений, а тесты могут показать какая именно мутация ответственна за развитие болезни. Это важно, так как одно и то же заболевание, определенное клиницистом, может иметь разные генетические причины. Выбор наиболее эффективной стратегии лечения часто основывается на знании конкретной мутации, вызвавшей заболевание.
ВЗГЛЯД: А можно определить только те болезни, которыми человек уже болеет или к которым он просто предрасположен?
К. В.: С предрасположенностями, то есть о шансах здоровых людей заболеть тем или иным заболеванием, дело сложнее. Наличие какой-то мутации показывает, что риск возникновения заболевания у конкретного человека статистически достоверно выше, чем в среднем по популяции, но не гарантирует, что болезнь обязательно разовьется, а если разовьется, то будет протекать в легкой или тяжелой форме. На уровне ДНК мы все отличаемся друг от друга, и общий фон генетических отличий, присутствующих у вас или у меня, опосредует проявление болезни, даже если генетический тест выявил у нас обоих одинаковую мутацию, увеличивающую предрасположенность. Кроме того, большое влияние на развитие генетических болезней оказывают внешние условия, стиль жизни. Поэтому скрининговые генетические тесты здоровых людей в целом бессмысленны. Но генетические тесты очень важны при вынесении объективных диагнозов, когда речь может идти о жизни и смерти пациента, например, ребенка с лейкозом, или при планировании семьи.
ВЗГЛЯД: А как это вообще выявляется?
К. В.: Делается соскоб с внутренней поверхности щеки или берут кровь. Иногда делают биопсию, например, опухоли или костного мозга, ведь ДНК опухолевых клеток накапливает мутации, которые делают эти клетки бессмертными и злокачественными. Из полученного биоматериала выделяется ДНК и анализируется. Есть анализы разной степени полноты. Самый полный (и дорогой) – это полногеномное секвенирование, когда «прочитывается» (от английского sequence – последовательность) полный геном пациента (геном – это вся генетическая информация, «записанная» в нашей ДНК). Но существуют гораздо более простые и дешевые способы, например, так называемые панели, которые, как правило, создаются под конкретные заболевания. Они позволяют определить, есть или нет у человека изменения в нескольких десятках или сотнях позиций ДНК, про которые уже известно, что они приводят к болезни. Медицинская генетика быстро развивается, мутаций, связанных с конкретными болезнями, с каждым годом становится все больше, поэтому панели быстро устаревают и приходится их обновлять.
ВЗГЛЯД: Всегда ли генетические заболевания передаются из поколения в поколение?
К. В.: Процесс передачи генов из поколения в поколения похож на игру в орлянку. Наши гены задублированы, в момент зачатия мы получили один набор генов от мамы, а другой – от папы. Представьте себе, что у вас есть генетическое заболевание, потому что от папы вам достался какой-нибудь неприятный вариант гена, а вариант, полученный от мамы, нормальный, работающий. Когда вы с вашим партнером заводите ребенка, то ваш ребенок получит от вас или вариант гена вашего папы (то есть своего дедушки), или вашей мамы (то есть бабушки). Это случайный процесс. Если ребенок получит от вас ген вашей матери, то неудачный вариант гена, который был у вашего папы (и у вас), ему не передастся. В общем, все по законам Менделя, которые мы все учили в средней школе, только там речь шла о горошке. Их полезно вспомнить всем, кто интересуется генетическими тестами.
ВЗГЛЯД: Нужно ли консультироваться с генетиком до рождения ребенка?
К. В.: Есть более шести тысяч так называемых простых генетических заболеваний (их еще называют менделирующими, потому что они наследуются в соответствии с законами Менделя). Они проявляются тогда, когда оба варианта гена, полученные и от папы, и от мамы, содержат мутацию. При этом сами папа и мама об этом не знают; они – здоровые носители, то есть у них один вариант гена испорчен, а другой – рабочий, и «работает» за двоих, так что никаких признаков болезни нет. При браке носителей с мутацией в одном и том же гене с вероятностью 1/4 ребенок получит два плохих варианта генов и почти гарантированно будет больным. Опять же по законам Менделя с вероятностью 1/4 может родиться здоровый ребенок (получит рабочие варианты генов от обоих родителей). А половина детей будут носителями, такими же, как родители. Если вы не хотите играть в рулетку, то вы и ваш партнер можете сделать генетический тест и проконсультироваться с медицинским генетиком. Если окажется, что вы оба носители одного и того же заболевания, например, муковисцидоза, то имеет смысл отобрать эмбрион с помощью ЭКО (экстракорпорального оплодотворения) так, чтобы был выношен здоровый малыш.
ВЗГЛЯД: Стоит ли верить генетическим тестам на национальность?
К. В.: Для того, чтобы тесты на национальность работали более-менее точно, нужно иметь очень хорошее представление о генетическом разнообразии населения. В случае России, огромной страны с многонациональным населением, это сделать довольно сложно, тем более, что у нас популяционная геномика недостаточно развита.
С точки зрения генетики люди, принадлежащие к одному этносу, в целом отличаются друг от друга меньше, чем от людей другого этноса. Под отличиями здесь имеются в виду изменения на уровне последовательности геномной ДНК. Это связано с тем, что процесс образования этносов происходит следующим образом: относительно небольшая группа людей отделяется от большей группы, переходит в какое-то другое место и на протяжении нескольких сотен, а иногда нескольких тысяч лет, в основном скрещивается только между собой. Как следствие, получается, что количество общих изменений/мутаций в ДНК, характерных для небольшой группы основателей, у людей одного этноса больше, чем у остальных людей. Наличие общих изменений в ДНК может использоваться для определения степени родства, фактически корней.
Таким образом, для того, чтобы определить этническое происхождение какого-то человека, нужно знать, как на уровне ДНК одни этносы отличаются от других. То есть необходимы широкомасштабные геномные исследования здоровых людей, чтобы выявить изменения/мутации, характерные для этноса номер один, номер два, номер три и так далее. А уже потом, имея эту информацию, можно определить, принадлежит ли какой-то человек конкретному этносу или является генетической смесью – «метисом», имеющим изменения, характерные для разных этносов. Очевидно, что такой анализ не может ограничиваться политическими границами существующих государств, нужно иметь доступ к результатам, полученным в других странах.
ВЗГЛЯД: Значит не существует «гена нации»?
К. В.: Нет, такого понятия нет. Геномы всех людей очень похожи. Именно поэтому мы можем скрещиваться и давать плодовитое потомство. В среднем геномы двух случайно выбранных людей отличается на 0,1%, то есть одно отличие на тысячу «букв» ДНК. Длина нашего генома – шесть миллиардов «букв» или позиций ДНК. Соответственно, геномы двух случайно взятых людей (если они не родственники) отличаются по шести миллионам позиций, разбросанных по всему геному. Если у вас и у меня много одинаковых позиций, которые отличают нас от наших соседей, то генетически мы более близки друг к другу, чем к соседям – мы или родственники, или принадлежим к одному этносу.
Но наличие шести миллионов отличий не означает, что у разных людей разные гены. Ген – это протяженный (несколько тысяч, а иногда миллионов букв ДНК) участок, который кодирует какой-нибудь белок, необходимый для клетки или организма. В человеческом геноме около 20 тысяч генов, и они у всех нас практически одинаковые, с точностью до редких изменений, как правило, мало влияющих на функции белков. Удивительно, но гены составляют лишь несколько процентов нашего генома, так что большинство отличий между нами вообще не влияют на гены.
ВЗГЛЯД: Что происходит с генетическими материалами после сдачи и проведения исследований?
К. В.: Генетический материал – это ДНК, которая выделяется из нашего с вами биологического материала. ДНК обрабатывается определенным образом для того, чтобы прочитать ее последовательность. Результаты хранятся в компьютерах в базах данных и анализируются путем сравнения с геномными последовательностями других людей или с геномом сравнения (референс-геномом), полученным путем усреднения геномов десятков людей разных национальностей. А сама ДНК никому не нужна, она уничтожается, как и другие отработанные лабораторные материалы, если только нет какой-то причины сохранить ее в замороженном состоянии для дополнительных анализов. Иногда, например, при развитии опухолей, это требуется.
ВЗГЛЯД: Могут ли результаты генетических тестов попасть во вражескую страну, чтобы на их основании сделали некий генетический образ нации и на его основе разработали оружие, которое будет действовать против определенного генотипа?
К. В.: Такие страшилки активно циркулируют в СМИ, но к науке это не имеет отношения. В принципе, такого рода оружие должно каким-то образом действовать на людей, для которых характерен какой-то специфический набор генетических изменений, которого нет у представителей нападающей стороны. Изменение, типичное для предполагаемого народа-жертвы, должно изменить какой-то белок, и ваше оружие должно направленно действовать на этот измененный белок и существенно и направленно влиять на здоровье «мишени», при этом не оказывая влияние на атакующих. Это только часть ТЗ к потенциальному генетическому оружию, нужно обеспечить его эффективную доставку в нужное место и в нужное время (дикими гусями и боевыми комарами тут не обойдешься) и многое другое.
Есть целый ряд принципиальных теоретических, а также практических ограничений, которые говорят, что оно невозможно даже для относительно простого случая моноэтнических государств. Объяснять это довольно долго, и ограничиться школьными воспоминаниями о законе Менделя не удастся. Достаточно сказать, что ученые такие страшилки серьезно не воспринимают, а те люди, которые про это активно говорят – совсем не ученые.
Но даже если допустить, что такое оружие могло бы быть создано, применение его против нашей страны, а именно ее называют в числе возможных целей такого оружия, бесперспективно. В числе граждан России с этнической точки зрения есть русские, башкиры, татары, украинцы, нанайцы, ненцы, чукчи, чуваши, грузины, эстонцы, казахи, евреи и многие другие. «Чистых» представителей конкретных этносов не так много, большинство из нас – метисы, результат смешения разных генетических вариантов. Генетически чукча отличается от русского не меньше, чем русский от японца, а с точки зрения чукчи, генетические различия людей, происходящих из Смоленской области, и западноевропейцев не существенны. Но эти отличия не мешают им быть россиянами, жить на одной лестничной клетке или, например, работать на предприятии ВПК (военно-промышленного комплекса), служить в армии и так далее. Возникает вопрос: против кого конкретно должно быть направлено это оружие? Наличие российского гражданства или паспорта точно не является генетическим признаком.
ВЗГЛЯД: Есть ли какой-то черный рынок результатов генетических тестов?
К. В.: Сами по себе результаты генетических тестов – это большого размера файлы, хранящиеся в частных или государственных базах данных. Геномная информация относится к персональным данным и охраняется согласно законам, принятым в той или другой юрисдикции. Люди, которые сдают генетические тесты, заполняют согласие на обработку персональных данных. Как и с другими персональными данными, генетическую информацию можно использовать во вред конкретного человека. Например, если известно, что у вас повышенная предрасположенность к какому-то заболеванию, то потенциальный работодатель может отказать вам в работе, а страховщик – увеличить плату за страховку. Есть консенсус, что ни работодатели, ни страховщики не должны иметь доступ к генетическим данным конкретных людей. Но можно представить, что кто-то может получить доступ к базе и, например, продать ее страховщикам или шантажировать конкретного человека раскрытием информации третьим лицам. Возможен вариант использования генетической информации для идентификации иммуносовместимых доноров и применению к ним силовых мер для получения органов.
Можно еще что-нибудь придумать. Это как с банковскими мошенниками – они существуют, но это не повод хранить деньги под матрасом. В случае генетических данных есть еще дополнительный нюанс, ведь о человеке, который даже не сдавал никаких тестов, можно многое узнать, если у вас есть информация о его родственниках. Вообще, вопросы этики и права в использовании результатов генетических тестов играют очень важную роль. Они активно обсуждаются, но пока общих решений нет. К счастью, пока что эта проблема не особенно актуальна.
Сегодня в мире определены геномы миллионов людей (в России нескольких десятков тысяч), и случаев использования этой информации во вред кому бы то ни было не известно. Для того, чтобы возникли «генетические» преступники (по аналогии с киберпреступниками), потребуется гораздо более широкий охват населения генетическими тестами, и должен будет возникнуть реальный рынок для незаконной торговли генетическими данными, который оправдает разработку дорогой и сложной инфраструктуры для скачивания и анализа данных и привязки их к конкретным людям.