11 вопросов специалисту в области генетики

В 2022 году был завершен крупнейший международный биологический проект «Геном человека», который позволил не только расшифровать все наши гены, но и определить их функции. Впрочем, вопросов с тех пор меньше не стало. Мы задали главные из них кандидату биологических наук, заведующей генетической лабораторией сети клиник «Скандинавия» и «Скандинавия АВА-ПЕТЕР» Елене Федоровой.

— Чем различаются ген, генотип и геном?

— Геном — это совокупность всей генетической информации организма, характерная для конкретного вида. Она содержится в каждой клетке и определяет развитие и функционирование организма.

Ген — участок дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), с которого считывается информация и затем преображается в какой-то белок или часть белка. У человека всего около 20 000 генов. Многие гены имеют различные варианты, или аллели. 

Совокупность генов и аллелей конкретного организма называется генотипом. Это индивидуальная характеристика.

— Можно ли по генетическому анализу узнать о предрасположенности к определенным заболеваниям?

— Действительно, есть генетически обусловленная предрасположенность к развитию заболевания — когда наличие генетического варианта (мутации) повышает вероятность заболевания, но оно не обязательно разовьется. 

Пример: один из вариантов гена APOE4 повышает вероятность развития болезни Альцгеймера, однако это не единственный фактор риска, все они до сих пор точно не выяснены.

Если говорить о раке, то существует довольно много мутаций, которые могут приводить к развитию опухолей. Часть из них может быть унаследована от родителей, часть — возникнуть именно у данного человека. При этом важно не только наличие мутаций, но и их комбинация. Существуют тесты на выявление предрасположенности к различным видам рака. Можно сдать такой тест и по его результатам понимать свои риски. 

— Какие гены отвечают за интеллектуальные способности человека? Можно ли «накачать» интеллектуальный ген? 

— «Голова — это предмет темный и исследованию не подлежит», — говорил доктор в фильме «Формула любви». Проводилось и проводится множество исследований того, как формируются и от чего зависят интеллектуальные способности, в том числе с точки зрения генетики. Понятно, что это сложная система, где задействованы функции множества генов, выделить какой-то один «ген интеллекта» нельзя. Важно понимать, что на развитие интеллектуальных способностей влияют не только генетика, но и окружающая среда, условия жизни и развития человека. 

Механизма «накачки» генов на данный момент нет (возможно, появится в будущем?). Для улучшения интеллектуальных способностей и профилактики возрастных изменений меры известны: учить языки, решать кроссворды, осваивать новые виды деятельности, писать другой рукой — в общем, делать все, что способствует появлению новых нейронных связей. Ну и здоровый образ жизни, конечно же. 

— А еще говорят, что по генетическому анализу можно предсказать, какая профессия идеальна для человека. Это ерунда?

— Если бы можно было это предсказать, то ни у кого из нас не было бы проблем с выбором профессии :) Предрасположенность к некоторым заболеваниям, чувствительность к ряду лекарств, некоторые рекомендации по питанию и физическим нагрузкам — да, можно определить. Отчасти определяются физические способности к спорту. Остальное — маркетинг.

— Какие гены связаны с нарушениями психического здоровья, такими как шизофрения или депрессия? 

— Шизофрения и другие нарушения психического здоровья — многофакторные состояния, в том числе с точки зрения генетики. Выявлено множество генетических вариантов, которые в различных сочетаниях могут быть ассоциированы с такими заболеваниями, однако одного «гена шизофрении» или «гена депрессии», который можно было бы отследить, нет. Опять же, тут не только и не столько генетика играет роль. 

Существуют нейродегенеративные заболевания, такие как хорея Гентингтона, болезнь Альцгеймера, боковой амиотрофический склероз, для которых известна генетическая природа либо установлена четкая предрасположенность. Если есть мутация, определяющая развитие болезни, можно ее заранее выявить и быть готовым к такому развитию событий. Если есть предрасположенность, можно сделать все, чтобы не дать ей реализоваться: организовать питание, образ жизни, прием препаратов. Но для большинства нарушений психики пока требуется больше исследований для установления четкой связи генетики и развития заболевания.

— Генетическая связь между близнецами — реальность или мистика?

— Тут сложно, потому что, с одной стороны, я не верю в невидимые волны, связывающие близнецов :) Верю в идентичные первоначальные данные, что дает одинаковые или схожие вкусы, привычки и прочее. Даже вторую половинку похожую часто выбирают. 

С другой стороны, так много историй о том, как близнецы чувствовали недомогание друг друга и тому подобное, что иногда задумываешься, как много в мире всего непознанного и, возможно, близнецы действительно имеют какие-то связи, недоступные обычным людям… 

— Какие гены отвечают за старение и какие методы могут помочь замедлить процесс старения?

— Исследования, проведенные с участием долгожителей (старше 90 лет), их братьев и сестер разного возраста и детей, выявили более 50 генов, чья активность была ассоциирована с продолжительностью жизни. При этом каждый ген сам по себе вносит небольшой вклад, а роль играет их сочетание и взаимодействие. Кроме того, большое значение имеют образ жизни, питание, наличие заболеваний и так далее.

У модельных организмов, таких как нематоды, мушки дрозофилы и мыши, выявлен ряд генов, мутации в которых напрямую приводят к увеличению продолжительности жизни. Идут активные поиски «родственных» генов у человека в надежде, что они работают схожим образом и что в перспективе также будут разработаны механизмы воздействия на них, которые позволят увеличить продолжительность здоровой жизни.

— Некоторые люди считают, что «генетически модифицированный» продукт (ГМО) — это плохо. А что вы думаете по этому поводу? 

— Вообще-то мы пользуемся ГМО очень давно, просто раньше об этом никто не задумывался. Скрещиваем два сорта пшеницы: например, у одной колос лучше наполнен, у другой стебель крепче или имеется устойчивость к заболеванию. Получаем новый сорт и радуемся. Технически это ГМО. Или облучили семена гамма-лучами, высадили — и оказалось, что какие-то семена дали растения с другими свойствами, в том числе полезными. Это тоже ГМО. 

Потом появились методы генной инженерии, которые позволяют направленно вносить желаемые изменения. Это привело к появлению новых сортов растений, пород животных, штаммов микроорганизмов с заданными свойствами, позволило улучшить существующие сорта… и привлекло внимание публики. 

Почему-то все решили, что если в ДНК одного растения (например, картофеля) вставить кусочек ДНК из другого растения или бактерии, чтобы обеспечить устойчивость к вредителям или заболеваниям, то при употреблении такого картофеля в пищу этот «встроенный» кусочек станет жутко зловредным — он же чужеродный! 

Хотя мы сами прекрасно существуем с митохондриями в каждой клетке, а ведь когда-то давно это была отдельная бактериальная ДНК, которая была захвачена клетками и приспособлена к своим нуждам. 

— Почему моногенные заболевания выделены в отдельную группу? 

— Есть множество заболеваний, за развитие которых отвечают два и больше генов, — дигенные, полигенные. Моногенные выделяют именно потому, что нарушение функции всего лишь одного гена приводит к заболеванию — сегодня это более 6000 состояний. Из наиболее известных: муковисцидоз, спинальная мышечная атрофия, нейросенсорная тугоухость, фенилкетонурия, адреногенитальный синдром, гемофилия.

— Генетическое тестирование в программе экстракорпорального оплодотворения (ЭКО) — это стопроцентная гарантия того, что у ребенка не будет генетических аномалий? 

— ПГТ — это преимплантационное генетическое тестирование эмбрионов. То есть сначала делают ЭКО и получают эмбрионы, а потом при необходимости или по желанию им проводят тот или иной генетический тест. Когда мы говорим о том, что ПГТ необходимо, то подразумеваем, что без ПГТ очень высок риск перенести эмбрион с генетической патологией, будь то лишняя хромосома или моногенное заболевание. 

Однако выбор, делать или не делать ПГТ, всегда за пациентами. Задача врача — проинформировать о рисках отказа от ПГТ и альтернативах, таких как пренатальная диагностика или использование донорского материала.

Что касается гарантий, тут хочется напомнить, что в биологии и медицине невозможно что-либо гарантировать на 100%, потому что организм — живой и в нем могут происходить разные процессы, которые нельзя просчитать заранее. Именно поэтому даже при беременности эмбрионом, прошедшим ПГТ, женщина должна проходить все стандартные скрининги. А в тех случаях, когда это рекомендовано, также и инвазивную пренатальную диагностику. 

— Что за «поломка» случается в генах интерсекс-людей? 

— В медицинском смысле интерсекс (не самоопределение и не самовыражение, а именно врожденное состояние) — это ситуация, когда хромосомный набор, гонады и/или внешние половые признаки не позволяют однозначно отнести человека ни к мужскому, ни к женскому полу. Возможно, более правильный термин — «нарушение формирования пола». Но он в современном обществе воспринимается неоднозначно из-за негативной коннотации слова «нарушение». Таких состояний известно около 40. Приводящие к ним мутации возникают спонтанно, и родиться интерсекс-ребенок может у любой пары. 

Вопреки распространенному мнению, некоторые интерсекс-женщины — например, в случае синдрома Свайера — могут забеременеть и выносить ребенка. У них нет своих яйцеклеток, но присутствует матка, поэтому беременности можно достичь с использованием донорских яйцеклеток, и такие случаи не то чтобы редко встречаются. Беременность требует более тщательного наблюдения, но в остальном не сильно отличается от обычной практики.

Вообще тема нарушений формирования пола сложная, так как существует масса генетических и физиологических вариантов, требуется тщательная диагностика для установления причины того или иного нарушения. А в ряде случаев с неопределенными гениталиями родителям потребуется принимать решение о том, «в какую сторону» корректировать имеющуюся ситуацию. Как правило, требуется гормональная коррекция, особенно в период пубертата, плюс во многих случаях нужно и хирургическое вмешательство. И это мы не касаемся ощущений и самовосприятия ребенка, особенно когда он взрослеет и начинает осознавать свое тело и его особенности.