2.  Разработаны молекулярные подходы для абсолютно точной идентификации личности (геномная дактилоскопия) (Янковский,  1996).

3.  Заложены экспериментальные и клинические основы генной терапии наследственных и ненаследственных болезней (Свердлов, 1996; Баранов, Баранов,  2000).

4.  На основе данных об индивидуальном биохимическом (генетическом) фингерпринте начаты исследования по фармакогенетике и фармакогеномике (Баранов, 2000, а, б). 5.  Разработаны молекулярные основы профилактической (предиктивной) медицины (Баранов и др. 2000).

Таким образом, всеобщая “генетизация”привела к появлению молекулярной медицины. Последняя, в свою очередь, положила начало новым направлениям медицинской науки, одним из которых является предиктивная медицина. Именно молекулярная медицина и ее основные направления (предиктивная медицина, генная терапия, фармкогеномика и пр. ), фундамент которых составляет геном человека, и будет определять все многообразие фундаментальных и прикладных наук о человеке в следующем столетии, а, возможно, и тысячелетии

    Функции "Информационной пустоты"

Смысловыми участками ДНК принято считать области, которые копируются так называемыми молекулами мРНК. Часть ДНК, которая не копируется молекулами РНК, считается информационно бессмысленной. Визуальное представление этих данных поражает воображение. Ведь получается, что 98, 5% протяженности хромосом - это безжизненная территория вещества без информационной "начинки", информационная пустота.

Много миллионов лет назад хромосомы многоклеточных организмов выросли в длину и толщину на несколько порядков путем увеличения каркаса ядра задолго до появления самого человека на Земле. Это не сопровождалось ростом численности генов на хромосомах. Потоки генетической информации редко и случайно касались этой территории: подобно микрометеоритам, например, сюда залетали и "застывали" уже неживыми памятниками фрагменты ДНК вирусов. Специальные приемы позволяют определять даты этих далеких событий в эволюции ДНК.

Возможно, что преобладание бессмысленных отрезков ДНК служит пассивной защитой от опасных вирусов, поскольку вероятность попадания разрушающей вирусной информации в смысловую область резко уменьшается. Огромные участки ДНК остаются "нераспаханной целиной" в течение всей жизни клеток. Хотя пустые концевые участки хромосом, как и область центромеров (первичные места спаривания родительских парных хромосом), важны для сохранения вида: они определяют строгое распознавание макрорельефа хромосомы как органеллы клетки (а не микрорельефа молекулы ДНК) одного вида по принципу "ключ-замок". Другими словами, спермии человека не оплодотворяют яйцеклетку обезьяны и наоборот, потому что хромосомы клеток двух видов не распознают друг друга. Поэтому "бессмысленные участки" ДНК осмысленно работают в хромосоме, защищая вид от вторжения чужеродной ДНК.

Поскольку макроустройство хромосомы существенно зависит от "пустой" ДНК без генов, многие события при делении клеток, копировании ДНК в дочерние клетки и окончательное растаскивание хромосом между новыми клетками адресованы участкам, незаселенным информацией для кодирования белков.

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.

Существует теория,   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".

    Генетический глобус.

Сама карта топографии генов на хромосомах напоминает глобус или контуры Земли, видимые из самолета. Основная часть генов сбита в большие и малые "города", которые разделены огромными безжизненными пространствами. Мужская половая хромосома, обедненная генами, напоминает Византийскую империю, уже пережившую эпоху взлета. За истекший период истории многие гены покинули эту территорию и перебрались в другие "страны".

Наоборот, девятнадцатая хромосома человека напоминает генетическую "столицу" весь информационный хлам и старые отжившие постройки выкинуты с этой функционально продвинутой территории. С большим трудом на этой хромосоме удалось отыскать вакантные места, не застроенные генами, то есть не несущие в реальный мир проекты трехмерной жизни мира белков и белковых машин. Вот почему аномалии 19-й хромосомы заканчиваются смертью уже в утробе матери. На техногенном языке - любая функция клетки закодирована устройством белковых машин. На девятнадцатой и двадцать первой хромосоме хорошо виден порядок жизни в "городах": вдоль главной улицы кварталы застраиваются дупликацией генов, то есть все родственники селятся рядом. Хотя бывают исключения, когда новые отпрыски генов начинают осваивать далекие территории. Хромосомы человека отличаются от хромосом бактерий, дрозофилы и низших многоклеточных максимальными перепадами плотности генов по длине двойной спирали ДНК. У человека - максимальное число "мегаполисов" генов наряду с огромными пустыми пространствами бессмыслицы. Именно на границе "генных городов" и "пустырей" родятся новые проекты переустройства старых генов или правил использования старых генов для новой функции.

    Количественный спор

Подсчеты общего числа генов в геноме человека проводились несколькими международными командами ученых. Однако общепризнанными лидерами гонки считалась частная компания "Селера" во главе с Грегом Вентером. Эта команда пришла первой к финишу, поскольку имела максимальное число секвенаторов для прочитывания генетических текстов и их классификации по признакам однородности, микро- и макрогетерогенности. Критерии, положенные в основу этой классификации, остаются пока дискуссионными. Возможно, что новые открытия в этой области повлияют на признаки, положенные в основу идентификации и периодизации таблицы генов. Сотрудники Вентера пришли к заключению, что к началу 2001 года в геноме человека со стопроцентной достоверностью идентифицировано 30-40 тыс. генов. И это оказалось в три раза меньше, чем они предсказывали еще два года назад. Вторая команда исследователей из Национального института геномных исследований США во главе с Френсисом Коллинсом независимым способом получила те же результаты - не более 40 тыс. генов в геноме одной клетки человека. Разнобой в окончательные оценки пока вносят две другие международные коллаборации ученых.

Доктор Вильям Хезелтайн (руководитель фирмы "Хьюмэн Геном Сайенс") настаивает, что в их банке содержится приватизированная информация на 120 тыс. генов. Этой информацией он не собирается пока делиться с мировой общественностью. Фирма вложила деньги в патенты и собирается заработать на полученной информации, поскольку она относится к генам широко распространенных болезней человека. Фирма "Инсайт" имеет каталог 140 тыс. идентифицированных генов человека и также настаивает на этом количестве общего числа генов человека.

Очевидно, что наспех приватизированная генетическая информация будет еще тщательно проверяться в ближайшие годы, пока точное число букв "алфавита генов" станет окончательно канонизировано. Хотя уже сейчас становится очевидным, что правило чисел и относительное положение генов на хромосоме, по-видимому, никак не предопределяют законов функционирования. Так, белковый состав многих специализированных клеток мыши, крысы и человека выглядит похожим, хотя сами гены разбросаны по-разному на хромосомах.

    Этические, Правовые и Социальные Аспекты Генома Человека

По мере все более полной “генетизации”жизни человека, т. е. проникновения генетики не только во все разделы медицины, но и далеко за ее пределы, в том числе в социальные сферы, нарастающей заинтересованностью всех слоев мирового сообщества в достижениях генетики (Collins,  1999), все более очевидным для ученых, чиновников, правительств и просто образованных людей становится необходимость решения многочисленных этических, юридических, правовых и социальных проблем, порождаемых успехами в изучении генома человека и понимании его функций (Иванов, Юдин, 1998 WHO Reports Series, 1998). Серии Этических, Правовых и Социальных программ, направленных на изучение проблем адаптации человека и общества в целом к восприятию достижений генетики, быстро развиваются при финансовой поддержке тех же комитетов, институтов и организаций, которые финансируют и программу“Геном Человека” (Collins,  1999).

В этой работе я постарался раскрыть данную тему как можно полнее и интереснее, из этого исследования видно, что основные цели структурной части программы уже в целом выполнены, хотя какие-то участки генома ученые будут“дорасшифровывать”еще долго. Программа "Геном человека" не прекращает существование, она меняет ориентацию: из структурной геномики превращается в функциональную, чтобы понять функции тех генов, которые ученые узнали. Например, американцы только что выделили 300 миллионов долларов на биоинформатику, потому что без нее ничего нельзя выяснить. Программа наконец-то начнет возвращать человечеству затраченные на нее миллиарды долларов.

Знаете, как говорят англичане: "This is the end of the beginning" - "Это конец начала". Вот именно эта фраза точно отражает нынешнюю ситуацию. Начинается самое главное и, я совершенно уверен, самое интересное.

Развитие науки идет таким образом, что мы все точнее и точнее знаем то, чего не знаем. Теперь стало совершенно ясно - мы не понимаем, для чего нужна основная часть генома. "Что" - известно, "как" - предстоит узнать…

    Список использованной литературы:

По материалам журнала Наука и Жизнь (интервью с председателем научного совета российской программы "Геном человека" профессором Л. Киселевым) V.  S.  Baranov. Genetic Approaches to Noncommunicabie Diseases eds. K.  Berg, V.  Buiyjenkov, Y.  Christen. (Springer–Verlag) p 105, 1996 F.  S.  Collins. Shattuck Lecture Medical and Societai Consequences of the Human Genome Project. New Engi. J. Mod. 341 N. I p 28 (1999).

F.  S.  Collins, A.  Patrions, E.  Jordan et al. New Goals for the US Human Genome Project: 1998–2003. Science 282 p 682 (1998).

E.  S.  Lander. Array of Hope. Nature Nature Genet Suppi. 21 January, p 3 (1999). Who Reports Proposed International Guidelines on Ethical Issues in Medical Genetics (Geneva) p 15, 1998.

Академик А.  А.  Баев. Очерки, переписка, воспоминания М. Наука, 498. А.  А.  Баев. Итоги Науки и техники. Геном Человека. ВИНИТИ. c 4 (1990). В.  С.  Баранов. Генная терапия  — медицина XXI века. Соросовский Образоват. Журнал No 3, 1 (1999). В.  С.  Баранов. Молекулярная медицина: молекулярная диагностика, превентивная медицина и генная терапия. Мол. Биология а34 No 4 684 (2000). В.  С.  Баранов. Программа “Геном человека” как научная основа профилактической медицины. Вестн. Рос.  Акад. Мед. Наук б 10 27 (2000). В.  С.  Баранов, А.  Н.  Баранов. Генная терапия наследственных болезней. Миодистрофия Дюшенна. Вопросы медицинской химии (2000). В.  С.  Баранов, М.  В.  Асеев, Е.  В.  Баранова. Гены предрасположенности” и генетический паспорт. Природа б No 3 с 17 (1999). В.  С.  Баранов, Е.  В.  Баранова, Т.  Э.  Иващенко, М.  В.  Асеев. Геном человека и гены“предрасположенности”. Введение в предиктивную медицину. Интермедика СП 271 (2000). Н.  П.  Бочков. Клиническая генетика М. “Медицина” 287 (1997). В.  Н.  Горбунова, В.  С.  Баранов. Введение в молекулярную диагностику и генотерапию наследственных заболеваний. СП“Специальная литература” 287 (1997). В.  И.  Иванов, Б.  Г.  Юдин. Этико–правовые аспекты программы “Геном человека”. М. 189 (1998). В.  П.  Пузырев, В.  А.  Степанов. Патологическая анатомия генома человека (Новосибирск: “Наука”) 223 (1997). Е.  Д.  Свердлов. Очерки современной молекулярной генетики по курсу лекций для студентов биологического факультета МГУ. Очерк 6. Генная терапия и медицина XXI века. Молекул. генет. , микробиол. , вирусол. No 4 c 3 (1996). В.  Н.  Сойфер Исследование геномов к концу 1999 года. Соросовский Образоват. Журнал6 No 1 15 (2000).

Н.  К.  Янковский. Молекулярно–генетические методы в руках детектива, или опыт исследования останков семьи последнего российского императора. Соросовский Образоват. Журнал No 2, c 21 (1996).

    На основе статей:
     Вадима Репина - члена-корреспондента РАМН (профессор) и

Игоря  Лалаянца - кандидат биологических наук, сотрудник Института нейрохирургии РАМН

Страницы: 1, 2