Александр Гордон - Диалоги (декабрь 2003 г.)
А.Г. То есть, это скорее не решение, а вынос решения за скобки.
В.Б. Выносит за пределы Земли, по крайней мере.
А.Г. И все-таки, об этой программе поподробнее. Начали ее физики, если я не ошибаюсь?
Н.Я. Вообще программа родилась как следствие прекращения «холодной войны». Это действительно так. Средства, которые шли на военные разработки, быстро стали сворачиваться. И огромные массы очень высококвалифицированных людей, прежде всего в области создания инструментов исследования, решили предложить что-то новое для реализации своего огромного научного потенциала.
В Америке это был департамент энергетики – наш Средмаш, который отвечал за создание атомной и водородной бомбы. Лаборатория Лос-Аламос и Ливермор, отвечали за то, как влияет радиация на человека, что будет, если случится атомная война. Они сказали, что мы будем это знать лучше всего, если определим структуру генома человека и тогда поймем, на что действует радиация и что получится при облучении.
А.Г. Хитрые ребята…
Н.Я. Это всех устроило – и там, и здесь. Поднятый новый флаг был уверенно поддержан власть предержащими, эти программы были отфинансированы. И, кстати сказать, тогда, когда программа началась – в конце 80-х годов, она финансировалась и у нас на очень высоком уровне. Если в Америке первое финансирование было 30 миллионов долларов, то у нас это было 10 миллионов долларов. Замечу, что когда программа закончилась пару лет назад – у нас это было 300 тысяч долларов, а в Америке это было 300 миллионов долларов. Такое вот развитие событий…
Но действительно, тогда эта программа началась. Как определить структуру генома, тогда было совершенно не ясно, не было методов, не было инструментов. Знание принципиальной структуры не позволяло помыслить о том, какими методами можно взять такой объем, за какое время она будет сделана как химическая работа, как все это собрать и как со всем этим манипулировать, потому что тогда не было компьютеров, таких как сейчас.
А.Г. 3 миллиарда пар оснований…
Н.Я. Да, это число позиций для букв генетического текста. Это в общем как несколько шкафов с книгами, размещенными в каждой клетке нашего тела. А клеток-то у нас 10 в тринадцатой степени. То есть это все безумная по объему информация, с которой нужно работать. Кстати сказать, суммарная длина ДНК в одной клетке – примерно два метра. А во всех ваших клетках, если их вытянуть, эта длина в тысячи раз превышает расстояние до Солнца. Вы в каждый данный момент всем этим манипулируете, и не видно напряжения на вашем лице. Все это делает ваш организм. Вот этот текст нужно было определить.
В.Б. Но все-таки в данный момент, я думаю, нельзя не обратить внимания, что было одно принципиальное открытие. В 1975 году тогда уже лауреат Нобелевской премии Фрэд Сенгер предложил метод секвенирования ДНК, который можно автоматизировать, как сразу же стало понятно специалистам. И это действительно явилось решающей методической предпосылкой, которая говорила, что, в принципе, текст можно будет прочесть.
Н.Я. Да, здесь существенны и другие исследования, которые были в последующем отмечены нобелевскими премиями. Это размножение фрагмента ДНК в пробирке, и выделение этого фрагмента как химически чистого вещества. Метод называется полимеразная цепная реакция, сокращенно – ПЦР. Другой метод, отмеченный Нобелевской, это клонирование, метод рекомбинантных молекул ДНК. Все эти Нобелевские премии со временем стали процедурами лаборантского уровня, а потом и вовсе стали выполняться роботами. Современная схема определения последовательности нуклеотидов, секвенирование, подразумевает 15 минут труда оператора в сутки при машине, которая работает непрерывно. И эта машина выдает за несколько минут то, что, сделанное вручную, составляет кандидатскую диссертацию у нас в стране.
Геном человека был секвенирован международным консорциумом академических лабораторий и, независимо, в фирме «Селера». Она использовала все технологии, накопленные к тому времени, и наиболее компактно сделала эту работу по времени. Сиквенс был сделан за характерное время – девять месяцев, ну и еще десять дней. И стоило это «Селере» 200 миллионов долларов. Был сделан геном одного человека полностью, а еще четверых – частично. Теперь остались остальные три или сколько миллиардов людей, но, тем не менее, геном одного человека уже сделан целиком. Международный консорциум использовал для секвенирования ДНК от многих разных людей, а не от одного человека.
Воссозданный генетический текст, сиквенс генома человека, был представлен фирмой «Селера» в качестве результата собственных усилий, результата приоритетного. Но сама «Селера» признает, что использовала данные мирового сообщества. Воссозданный ею текст был получен на основе очень подробной работы, которую провело все мировое сообщество для того, чтобы разобраться в огромном количестве очень сходных фрагментов текстов, которые у каждого из нас есть. Ведь каждый ген от гена. И все эти тексты внутри каждого из нас производны один от другого. Тесты в разных участках генома часто сходны. Глубина этого сходства различна в разных местах. Воссоздание реальной последовательности нуклеотидов на протяжении всех трех миллиардов позиций – это очень сложная задача.
Просто «в лоб», определением структуры коротких отрезков и их прикладыванием друг к другу, нельзя сложить полный геном. Для этого нужно использовать многие дополнительные методы. Эти методы применяло мировое сообщество, данные были доступны «Селере», и фирма их использовала. Справедливости ради надо сказать, что фирма действительно выдала в пять раз больше «руды», чем все мировое сообщество. «Руда» – это те самые короткие отрезки генетического текста, меньше тысячи позиций, которые являются первичным материалом последующего воссоздания текста целиком. Но «Селера» не делала многих других этапов работы, которые гораздо более дороги и позволили все короткие отрезки текста расставить. Это была драматическая ситуация, когда один человек фактически – Вентер, руководитель «Селеры» – привлек внимание всего мира, и на него вылился почти весь успех от завершения проекта по секвенированию генома человека. Правда, у него было около 500 человек в фирме, кроме него. Кстати сказать, когда проект по секвенированию был завершен, он ушел с этой фирмы, и ее акции упали раз в десять по цене. Кстати сказать, данные «Селера» до сих пор недоступны мировому сообществу. Поэтому недавний лауреат Нобелевской премии, Коулсон, говорит, что можно считать, что и нет этих данных, потому что они не доступны. Что, действительно, правда.
Но, впрочем, мы на самом деле никак не перейдем к тому, зачем все это было нужно. А ведь кроме того, что нам интересно, конечно, исследовать природу за государственный счет…
А.Г. Что от этого нашему колхозу?…
Н.Я. Зачем-то все это было людям нужно. Сейчас на экране появилась картинка. Можно сказать, что в первую очередь это нужно для того, чтобы делать какие-то заключения о нашем здоровье или возможных проблемах со здоровьем, которые возникнут в будущем.
Здесь хочется упомянуть два типа наших болезней, связанных с генетической предрасположенностью. Одни болезни, так сказать, простые. Есть генетический текст, есть в нем одно повреждение. Оно будет приводить к болезни, и связь этого повреждения с болезнью стопроцентная. Таких болезней на сегодня известно примерно тысячи полторы. На этой картинке изображен ребенок, который уже выглядит как старик. Такая болезнь называется прогерия. Это один из примеров генетически «простых» болезней. Мы можем в этом случае посмотреть на элемент генетического текста и сказать что да, вот оно – повреждение. Еще до рождения. Даже до того, как зародыш имплантируется в матку. И, в общем, если ребенок будет обречен на смерть или тяжелейшую инвалидность, то такая информация дает возможность семье принять решение о непродолжении беременности. Это даже и не аборт в традиционном понимании, потому что еще не произошла имплантация. Эти все «простые» болезни теоретически могут быть выведены из круга проблем для человечества. Другое дело, нужно это делать или нет. Таких «простых» болезней меньше 10% во всем списке болезней человека. Среди новорожденных менее одного процента будут такими болезнями поражены, но общее число пораженных в мире составляет многие миллионы…
А есть ли практический успех в защите от таких болезней? Да, есть. Наиболее яркий, следующий пример. На Сардинии была очень широко распространена болезнь крови, которая называется бэта-талассемия. Человек от нее становится практически полным инвалидом и нередко гибнет ко времени полового созревания. На Сардинии за последние двадцать лет в двадцать пять раз сократилось частота рождения больных этой болезнью. Почему? Потому что врачи и биологи, зная ее механизм, информировали население о том, что они могут предсказать, что появится больной ребенок. Соответственно, можно принять решение о непродолжении беременности или сделать следующую попытку, что практически то же самое, чтобы появился ребенок здоровый. И люди стали принимать такое решение. В 25 раз частота упала. Я спросил у специалистов, почему остались пять процентов больных детей и сейчас? Ведь можно все предсказать. Они говорят да, пять процентов супружеских пар, зная, что у них родится больной ребенок, тем не менее, решают продолжать беременность. Это их право.
