Лечат сложные заболевания: Эльза Хуснутдинова — о возможностях генной инженерии

В России одобрили введение обязательной геномной регистрации для военнослужащих, а также других категорий граждан, которые участвуют в боевых действиях. Мы продолжаем рубрику «Простые вопросы» беседой с заслуженным деятелем науки РФ, генетиком Эльзой Хуснутдиновой. Узнали о том, какие возможности открывает прочтение генома человека, какие эксперименты ведутся, а также как генетика может использоваться при лечении и профилактике заболеваний.

Говорить о внутреннем устройстве человека можно бесконечно. Ведь это целая вселенная, тема чрезвычайно увлекательная и необъятная, как космос. Но на этот раз речь пойдет не про психологию и анатомию, а про генетику. Мы поговорили с одной из ведущих ученых России Эльзой Хуснутдиновой.

— Эльза Камилевна, прежде всего — чем для вас притягательна эта наука, генетика?

— Возможностью помогать людям, детям. Расскажу случай. Когда я только еще начинала заниматься генетикой, к нам с просьбой сделать анализ крови обратился отец, которого направили из роддома. Они с женой потеряли первенца вскоре после его рождения. И теперь боролись за жизнь второго. Врачи не могли точно сказать, что происходит: у здорового малыша начались неврологические отклонения, едва он стал пить материнское молоко. Направили к генетикам. По описанию симптомов мы предположили, что это редкое наследственное заболевание галактоземия — непереносимость молочного сахара (лактозы). При нем малышу нельзя давать ни капли молока, надо капать глюкозу. Так и оказалось. Ребенка удалось спасти. Он уже оканчивает школу. А отец каждый год приезжает к нам, чтобы поблагодарить за спасение сына.

— На каком этапе сейчас находится генетика?

— ДНК как единица наследственности открыта уже давно, в 1953 году. А в 2022 году был полностью расшифрован геном (совокупность наследственного материала клетки. — «ВМ»). То есть все 6 миллиардов нуклеотидов, условно говоря букв, из которых состоит геном, были прочитаны. Но у каждого человека геном свой. И сейчас надо прочитать, по-научному — просеквенировать, геномы как можно большего числа людей, в идеале каждого, чтобы сравнить их и понять, какие гены за что отвечают.

— Как можно пройти секвенирование? Есть ли уже какие-то результаты?

— Эта процедура дорогостоящая. Но периодически различные исследовательские группы набирают добровольцев бесплатно. Так, в 2025 году компания «Биотек кампус» реализовала национальную генетическую инициативу «100 000 + Я», просеквенировав геномы россиян из разных этнических групп. Теперь сравнивают полученные данные, чтобы выявить, какие наследственные заболевания встречается чаще в той или иной популяции. В будущем это поможет организовать профилактические мероприятия для каждого конкретного региона.

Заказать свой генетический паспорт можно и в ряде частных компаний. Но тут надо быть внимательным. Ведь бывает так, что при расшифровке генома специалисты не учитывают этническую группу клиента, а опираются на данные, полученные в Америке или в Африке, в Азии. А чтобы дать точный прогноз, это важно. Прежде чем делать вывод, за что именно такой вариант гена отвечает, допустим, за развитие инфаркта миокарда, нужно изучить его у больных, относящихся к конкретной этнической группе. Потому что распределение частот вариантов этих генов изначально отличается и зависит от множества факторов.

— Как развивается генетика в России?

— Неплохо. Кафедры генетики, медицинской генетики есть практически везде, во многих университетах. По всей стране строятся геномные центры. Сначала их было всего три в Москве. Потом стали открывать в регионах. У нас в Уфе открыли, в Сургуте открывают, в Якутии планируют. По России их будет примерно 10.

Открытые центры уже начали оснащать. Ведь для того чтобы проводить полное геномное секвенирование, надо иметь мощное дорогостоящее оборудование. Чтобы обрабатывать большие геномные данные, а это 6 миллиардов «букв», проводить биоинформатический анализ, необходимы серверные центры, суперкомпьютеры, вычислительные кластеры. Впрочем, в Москве уже во многих институтах проводят секвенирование: в Медико-генетическом научном центре, в Федеральном медико-биологическом агентстве, в Институте биологии гена РАН и в Институте молекулярной генетики РАН. Генетика, особенно медицинская и популяционная, хорошо развита в таких городах, как Санкт-Петербург, Томск, Новосибирск, Уфа.

— Генетический паспорт каждому — перспектива далекая. Чего ждать в скором будущем?

— Я очень надеюсь, что лет через 5–10 генетические тесты будут учитывать при назначении лекарств. Пока, к сожалению, врачи прописывают всем почти одни и те же средства. А людям очень важно знать свои гены индивидуальной чувствительности и устойчивости к лекарственным препаратам. Приведу пример. Когда делают коронарное шунтирование (операция, позволяющая восстановить кровоток в сердце. — «ВМ»), обычно назначают клопидогрел. Но 30 процентов населения Земли вообще не чувствительны к этому препарату, у них, наоборот, возникают от него различные побочные эффекты или даже наступает смерть. И уже сейчас в инструкции к некоторым лекарствам прописывают, можно ли его принимать людям с определенным генотипом по конкретному гену, а если да, то в какой концентрации. Таких средств уже около 200.

Подобная диагностика особенно важна при химиотерапии: кому-то помогает один препарат, кому-то другой. А ведь для некоторых онкозаболеваний уже точно известно, какую химиотерапию нужно проводить в зависимости от того, какая мутация в каком гене произошла.

— Как генетика помогает лечить болезни в целом?

— Тут стоит рассказать про геномное редактирование. Этот метод генной инженерии позволяет вставлять, удалять или заменять последовательность ДНК в живых организмах. В 2020 году француженка Эммануэль Шарпантье и американка Дженнифер Дудна получили Нобелевскую премию по химии «за развитие метода редактирования генома» (технология CRISPR/Cas9). Сейчас проводится много клинических испытаний по лечению болезней с помощью этого метода. Например, таких как бета-талассемия и серповидноклеточная анемия — это болезни крови, при которых у человека происходит закупорка капилляров деформированными эритроцитами. Но, к сожалению, этот метод дорогостоящий. Лечение одного больного обойдется примерно в 2 миллиона долларов. Технологически это очень сложно. Сперва надо извлечь из организма клетки, допустим, крови пациента. Отредактировать их, то есть вставить нормальный участок вместо того, где есть мутация. В специальной лаборатории проконтролировать, будет ли вырабатываться нормальный белок. Затем возвратить клетки в организм и так далее.

Разрабатываются и более современные методы — терапия in vivo, когда лекарства доставляют в клетки пациента прямой инъекцией. Но пока это тоже только клинические испытания. Пожалуй, единственное заболевание, для которого уже теперь используется такое геномное редактирование, — это редкое наследственное заболевание дефицит альфа-1-антитрипсина, приводящее к болезни легких.

— Редактирование генома — один из видов генной инженерии. Что насчет этических проблем, которые всегда возникают в этой связи?

— Это действительно довольно сложно. Например, вы слышали про китайского ученого Хэ Цзянькуя, который в 2018 году отредактировал геном двух девочек-близнецов Лулы и Наны? Он сделал это, чтобы защитить их от восприимчивости к вирусу иммунодефицита человека. Однако на следующий год ученый получил 3 года лишения свободы и большой штраф за нарушение законодательства в области экспериментов с людьми. И мнения по этому поводу были просто полярными. С одной стороны, это было сделано во благо. А с другой — так недалеко и до евгеники (учение об улучшении человека при помощи искусственного отбора. — «ВМ»), когда кто-нибудь захочет получить супердетей.

— Да, недавно в СМИ звучала новость, что скоро в США могут легализовать создание генно-модифицированных детей. Из схожих тем — трансплантация человеку органов животных.

— Тут, я думаю, возможны действительно хорошие результаты. Поясню: ближайшие к человеку животные, от которых можно проводить трансплантацию органов, — это свиньи. Причем у минипига, карликовой домашней свиньи, размеры внутренних органов — сердца, печени и других — схожи с размерами человека. Как схож и размер самого генома. И сейчас проводятся подобные исследования, когда сравниваются геномы, чтобы найти сходство.

— Что насчет генно-модифицированных продуктов? Диетологи заверяют, что они не опасны.

— С одной стороны, это так. Ведь мы потребляем в пищу растения или животных — в них тоже содержится ДНК. И в этом нет ничего особенного. Но, с другой стороны, на то, чтобы понять, происходят ли изменения в нашем геноме оттого, что мы едим генно-модифицированные продукты или проводим генную терапию, потребуется лет 20–40. Чтобы проследить за процессом в динамике и понять, к чему он приведет, нужно время. Так, раньше беременным женщинам в качестве снотворного прописывали препарат талидомид. И только спустя 40 лет после выхода лекарства на рынки в Америке проанализировали последствия и увидели, что у беременных, которые его принимали, рождались дети с серьезными мутациями — без рук, ушей или с другими отклонениями.

— Расскажите про наследственные заболевания.

— Сейчас известно более 7000 наследственных заболеваний. И для всех надо найти причины, то есть мутации в конкретном гене, чтобы потом можно было проводить дородовую, или, как ее еще называют, пренатальную, диагностику. Хотя и теперь многое известно. Механизм таков, что если и у мамы, и у папы есть мутации определенного гена, то ребенок получает две мутации в обеих хромосомах и, как следствие, оказывается болен. Но надо отметить, что большая часть болезней является не наследственными, а так называемыми наследственно предрасположенными, или многофакторными, заболеваниями. К ним относятся сердечно-сосудистые заболевания, гипертония, инфаркт миокарда, бронхиальная астма, различные аллергии и большинство онкологических заболеваний. За эти заболевания отвечают гены предрасположенности, которые проявляются только при определенных неблагоприятных факторах окружающей среды.

Сейчас хорошо известно, что в геноме человека заложены два вида информации: генетическая, то есть закодированная в ДНК программа создания живого организма, и эпигенетическая, то есть сведения о том, как, где, когда и при каких условиях должна быть реализована эта генетическая информация. Поэтому, когда родители спрашивают у меня, заболеет ли их ребенок сахарным диабетом, я не могу дать им точного ответа. Ведь если человек будет вести здоровый образ жизни, исключит опасные факторы, то гены могут и «проспать». К слову, никто из нас генетически не совершенен. В геноме каждого человека есть от 5 до 10 генов предрасположенности к определенным заболеваниям, о чем мы можем даже и не знать.

— О каких еще опасностях предупреждают гены?

— Можно посмотреть, есть ли у человека ген предрасположенности к алкогольной, наркотической зависимости, к суицидальному поведению. Однако, повторюсь, даже если такие гены есть, это не значит, что с человеком произойдет трагедия. Но они подсказывают, что сразу надо начинать готовиться к возможным негативным проявлениям, то есть проводить профилактическую работу, избегать тех условий среды, которые могут запустить эти гены.

— А что-то хорошее можно узнать по генам? Склонности, предрасположенности, таланты?

— В некоторой мере да. Есть гены, которые отвечают за спортивные достижения: скорость, мышечную силу и прочее. Гены, отвечающие за когнитивные, познавательные способности: память, внимание, интеллект, восприятие информации. И гены характера, темперамента тоже изучают. Тут, опять же, важны среда и образ жизни. Если генетически у вас может быть плохая память, то это не приговор — просто надо сразу ее тренировать, заниматься этим.

Что касается «гена таланта», то такого нет, потому что это слишком многофакторное явление. Но подобные исследования проводят. У советского генетика Владимира Эфроимсона есть книга «Генетика гениальности». Он изучал талантливых людей: композиторов, художников, поэтов. В те годы еще не определяли гены, поэтому просто смотрели, есть ли у талантливых людей какие-то схожие болезни. А сейчас пытаются отдельно понять, какие гены отвечают за способности в музыке, рисовании....

— Завершая наш разговор, хочется получить советы по генетике для наших читателей.

— Прежде всего, будущим родителям важно проверить, являются ли они носителями мутаций наследственных заболеваний. У нас в России бесплатно проводится скрининг на 36 так называемых редких орфанных заболеваний. Это самые частые наследственные болезни. Поэтому еще до рождения ребенка родители могут узнать, здоров ли он, а врачи — подготовиться к тому, если что-то пойдет не так. Когда ребенок растет, можно посмотреть определенные гены, когда он выбирает увлечение. Например, в спорте — отдать его на хоккей или шахматы. Если ребенок крайне активный, то лучше, наверное, второе. Ведь есть еще гены, отвечающие за агрессивное поведение. И если есть гены, отвечающие за сердечную недостаточность, может, не стоит перенапрягаться.

Что касается самого себя — если в вашей семье есть люди с онкологическими заболеваниями, психическими расстройствами, особенно такими, которые проявляются поздно, вроде шизофрении или болезни Альцгеймера, с сердечно-сосудистыми болезнями, стоит проверить гены, в которых могут возникнуть подобные мутации. Тогда вы сразу будете знать, что нужно делать, чтобы ген «проспал» как можно дольше.

ДОСЬЕ

Эльза Камилевна Хуснутдинова — генетик, профессор, доктор биологических наук, член-корреспондент РАО, заслуженный деятель науки Российской Федерации. Родилась 24 мая 1954 года в Уфе. В 1976 году окончила БашГУ. С 2020 года директор Института биохимии и генетики УФИЦ РАН. Заведующая кафедрой генетики и фундаментальной медицины УУНиТ и кафедры медицинской генетики БГМУ. Создала новое направление в генетике — этногеномику. Ею разработаны и внедрены в практику методы медико-генетического консультирования. Автор более 1000 научных работ, включая 15 монографий и более 20 патентов. Она создала научную школу по популяционной и медицинской генетике человека. Под ее руководством защищены 105 кандидатских и 15 докторских диссертаций. Участвует в работе многих престижных международных форумов по проблемам генетики.

КСТАТИ

Проект «Геном человека» показал, что наш геном содержит 19 969 активных генов. Всего насчитывается 63 494 гена. Чтобы оценить масштаб, разберемся с основными понятиями генетики. Геном — совокупность всей генетической информации. В ядре каждой нормальной клетки организма человека находится 23 пары хромосом. Одна хромосома состоит из очень длинной молекулы ДНК. Эта молекула состоит из генов, каждый из которых хранит и передает информацию о конкретном наследственном признаке. Строительным элементом генов являются нуклеотиды. Их всего четыре: аденин, тимин, гуанин и цитозин, обозначаются как A, T, G, C. Если провести метафору, то геном — это библиотека. Хромосома — книга в библиотеке. ДНК — текст в этой книге. Ген — глава книги. Нуклеотид — буква. Причем у каждого человека «библиотека» уникальна по наполнению.