Текст, написанный не человеком
Прежде чем анализировать сложившиеся мифы и давать практические советы, проведём небольшой генетический ликбез. Возможность читать ДНК, как книгу, мы получили после ряда открытий, многие из которых были отмечены Нобелевскими премиями. Но начало положило открытие структуры этой молекулы Джеймсом Уотсоном и Фрэнсисом Криком в 1953 году. Молекула ДНК поражает воображение прежде всего тем, что содержит единственный осмысленный текст, написанный не человеком. Этот текст записан в ядре каждой клетки нашего тела. Форма ДНК – двойная спираль. Если её вытянуть, получится нитка длиной в два метра, то есть ДНК одновременно и нано-, и макрообъект. Не будет преувеличением сказать, что в этой молекуле на особом генетическом языке, который был расшифрован в середине 60-х годов прошлого века, записана наша индивидуальная летопись. Каждый человек имеет 46 хромосом: 23 из них мы получаем от мамы, 23 – от папы. Хромосома – это ДНК, особым образом спирализованная, компактно намотанная на белки-гистоны. Спирализация ДНК с образованием хромосом происходит в процессе деления каждой клетки. Мужчины и женщины отличаются своими половыми хромосомами: у женщин это две X-хромосомы, у мужчин –Х и Y-хромосома. Участки молекулы ДНК, в которых записана информация о структуре того или иного белка – это и есть ген. А белки, в свою очередь, отвечают за формирование всех внешних и внутренних признаков организма, всей нашей физиологии и многого другого. Не случайно наша форма жизни называется белковой. То есть гены нас интересуют потому, что они выводят на белки, а те, в свою очередь, на всё остальное.
Идея расшифровать полный геном человека принадлежит Джеймсу Уотсону. Но в 1988 году, когда он высказал это предложение, она казалась технически невыполнимой. И лишь благодаря настойчивости и авторитету этого выдающегося учёного была начата работа над проектом, получившим название «Геном человека». В его осуществлении участвовало 150 исследовательских групп из пяти стран мира (США, Великобритания, Канада, Япония, Китай), год спустя присоединилась Россия. Этот проект возглавил американский генетик Фрэнсис Коллинз, член АН США, а также Папской академии наук. Его перу принадлежит книга «Доказательство Бога. Аргументы учёного» (The Language of God: A Scientist Presents Evidence for Belief) – увлекательный рассказ о работе над проектом, а также глубокие богословские размышления над поставленной задачей – читать уникальный текст ДНК.
«Геном человека» – самый грандиозный и дорогостоящий научный проект в биологии – стартовый капитал составил 3,3 млрд долларов. Первый этап проекта – прочтение генома, продолжался 15 лет. Далее началась работа по идентификации генов, определению их функций в норме и при патологиях. Было определено количество генов, кодирующих белки. К большой неожиданности учёных, оказалось, что их немного, всего 19 969. К настоящему времени известны функции примерно 10% из них. Общая длина прочитанного генома составила 3,055 млрд пар оснований ядерной ДНК и 16 569 пар оснований митохондриальной ДНК. Для сравнения: корпус всех текстов Шекспира – это около 300 млн букв, то есть на порядок меньше. Неожиданностью стало другое: кодирующие белки последовательности ДНК составляют всего 1,5–2%. Остальные 98% на первый взгляд могут показаться генетическим мусором, однако дальнейшее изучение генома показало, что это не так. Среди белок-кодирующих генов 45% – это уникальные, имеющие 1–2 копии, следовательно поломки, то есть мутации в них могут привести к различным генетическим дефектам и серьезным заболеваниям. Работы по изучению нашего генома продолжаются. Предстоит каталогизация генов, определение их функций в норме и при патологиях, изучение механизмов регуляции работы генов. Всё это открывает путь к терапии болезней, связанных с мутациями ДНК.
Галина Муравник. Фото: sfi.ruПолное прочтение генома, или полногеномное секвенирование – задача трудоемкая, несмотря на значительное усовершенствование этой технологии, создание секвенаторов нового поколения. С 2014 года идёт работа над проектом «Геном за $1000», что сделает прочтение генома значительно доступнее. Второй вариант чтения ДНК – экзомное секвенирование, то есть прочтение генов, кодирующих белки, а их 1,5–2% от всей длины генома, то есть тоже немало – около 30 млн пар оснований. Этот вид теста позволяет проводить скрининг генов и обнаружить мутации, связанные с наследственными заболеваниями или предрасположенностями к ним. Но это тоже трудоёмко и дорого. Поэтому генетические компании, как правило, предлагают провести генотипирование – определение индивидуальных генетических особенностей того или иного человека.
Но мало прочитать текст, надо понять его смысл. Эту задачу и предлагают решить те доступные тесты, которые теперь стали широко известны и популярны. Действительно, генотипирование позволяет выявить немало интересной информации.
«Ваш генотип сравнивают с референсным, или модельным геномом, прочитанным в рамках проекта “Геном человека”, – поясняет Галина Муравник. – Но сравнивают не полный геном, а фрагменты – так называемые однонуклеотидные полиморфизмы (Single Nucleotide Polymorphism, SNP, или снип) Говоря проще, человек сдаёт слюну или другой биоматериал, его ДНК выделяют, далее секвенируют снипы и сравнивают с эталонным вариантом, чтобы выявить отличия. Эти снипы выполняют роль генетических маркеров, по ним следят за набором генов, которые в настоящее время известны».
Для определения индивидуального гаплотипа человека читают особые ДНК-маркеры, которые повторяются в геноме много раз. Это так называемые «короткие тандемные повторы» (Short Tandem Repeat – STR). Это последовательность от 1 до 6 пар оснований, которые записываются буквами генетического алфавита (их всего четыре, по количеству азотистых оснований, входящих в молекулу ДНК): A – аденин, G – гуанин, C – цитозин и T – тимин. Количество STR в геноме каждого человека индивидуально. Так STR TCTA может повторяться в геноме у кого-то 9 раз, у кого-то 26. Это создаёт неповторимый индивидуальный генетический профиль – гаплотип. Люди, имеющие сходные гаплотипы, образуют единую гаплогруппу. Это значит, что у этой группы был общий предок, носитель эталонного гаплотипа, от которого они все произошли. На этом этапе и начинается самое интересное – интерпретации. В разных коммерческих компаниях ваши ДНК-маркеры вычислят одинаково, но интерпретировать и продавать их могут по-разному. Здесь крайне важна квалификация генетика, который описывает ваш гаплотип.
«Критики в адрес этого теста много, – говорит Анна Антипова. – Сразу скажу, что маркетинговые преувеличения – не обман, их даже можно понять. Учёные расшифровали, простите, пару строчек за те деньги, которые стоит тест, и их надо как-то продать, а получить этот результат – тоже стоит денег. Мне вот в тесте рассказали, что в каком-то поколении я родственница Анжелины Джоли. Это смешно, в каком-то поколении мы все произошли от Адама и Евы». Представляем вашему вниманию популярные мифы, с которыми сталкиваются клиенты.
Миф 1: национальность. Генетический гороскоп
Нет такого белка в нашем теле, который отличает русского от китайца. Тогда на основании чего делаются выводы о принадлежности к тому или иному народу? Генетики сравнивают ваши результаты с генетическим профилем народа и говорят: в вас 25% немца. Как это понимать и откуда берётся этот генетический профиль? Чтобы составить генетический профиль народа, анализируют ДНК людей одной национальности, которые не менее 5–6 поколений стабильно проживают в той или иной местности. Ваш геном сравнивают с их геномами и делают заключения. Процентное соотношение берётся из информации о том, кем, судя по вашему геному, были ваши предки. Гены от родителей – по 50%, бабушек-дедушек – по 25% и т.д. Тут даже правильнее говорить не о национальности, а о местности, откуда родом ваши предки. По генетическому тесту действительно можно судить, как наши предки расселялись по планете. «Тест не может выявить этническую принадлежность с высокой точностью, – считает Галина Муравник. – Чистых народов за 120 тысяч лет существования человека на Земле уже почти не осталось, разве только баски. Миграции, метисация – всё это перемешивает исходные гены. Когда вам выдают результаты в процентах, это, извините, генетический гороскоп, не надо ему особенно доверять. Можно выявить только, из какой местности происходит ваша гаплогруппа».
Фото: National Cancer Institute/UnsplashЗвучит фантастически, но сравнительный генетический анализ позволил определить общих для всех людей генетических предков: по женской линии это так называемая «митохондриальная Ева», а по мужской – «Y-хромосомный Адам». Их, а значит, и нашей общей «колыбелью» оказалась Субсахарская Африка, где сейчас проживают носители самых древних генов – бушмены и готтентоты.
Миф 2: риски наследственных болезней. Генетический скрининг
Очень многие сдают тест, чтобы узнать, рецессивные гены каких наследственных синдромов «дремлют» в вашем геноме, к каким болезням предрасположены вы или ваши будущие дети. Такую информацию из теста узнать можно, но насколько она полная? В настоящее время нам известны только 10% генов. При этом наследственных синдромов описано значительно больше: по одним данным – 5 тысяч, по другим – 7 тысяч. Поэтому далеко не все синдромы пока можно ассоциировать с мутациями в конкретных генах.
«Что касается генетического скрининга с целью планирования беременности, исследования показывают, что 1–2,5% супружеских пар несут гены, совпадающие по рецессивным мутациям, – говорит Галина Муравник, – Такие пары имеют вероятность 25% родить больного ребёнка. Перу Дины Рубиной принадлежит роман “Синдром петрушки”, так называют тяжёлое генетическое заболевание – Синдром Ангельмана, причина которого, как оказалось, - утрата 3–4 млн нуклеотидов в 15-й хромосоме. У таких детей с глубокой умственной отсталостью наблюдается немотивированный смех, они ходят на негнущихся ножках и живут лишь несколько лет. Или другой пример – прогерия – синдром ускоренного старения, когда в 10-12 лет ребёнок стремительно, за один год, стареет. Такие дети выглядят, как маленькие старички — седые, морщинистые, с выпадающими зубами... И умирают они от старческих болезней – инсульт, инфаркт, атеросклероз. Синдром связан с точечной мутацией в 8-й хромосоме». Вероятность рождения таких детей небольшая, но, наверное, будущим родителям хотелось бы заранее понимать, относятся ли они группе с высокими риском. И генетический тест может дать достоверную информацию, необходимую для принятия решений.
Относительная доступность тестов привела к неожиданным последствиям. В последние годы отмечается снижение числа супружеских измен, если судить по количеству рождения детей в браке не от официального супруга. Ведь теперь легко проверить отцовство по анализу ДНК. Видимо, понимая это, женщины стали более осмотрительными.
Миф 3: диета. К диетологу!
Не слушайте маркетологов, которые обещают на основании анализа ДНК подобрать наиболее подходящую диету, кому средиземноморскую, а кому – безалкогольную. «Действительно, генетические факторы влияют на метаболизм, – говорит Галина Муравник. – Любые реакции синтеза или расщепления поступающих с пищей молекул происходит с участием тех или иных ферментов, а каждый фермент – это белок, т.е. продукт гена. Сейчас хорошо изучен метаболизм сахаров, алкоголя, кофеина, глютена... В отношении усвоения этих веществ можно делать прогнозы, но многого пока мы не знаем. Генетики на основании теста могут выявить пищевые непереносимости и посоветуют исключить из рациона эти вещества, но построить на основании этого правильное рациональное питание невозможно. С этими вопросами следует обращаться не к генетику, а к диетологу».
Фото: Travis Yewell/UnsplashМиф 4: лекарства. Немного
Что касается рекомендаций по приёму или, наоборот, исключению тех или иных лекарственных препаратов, тут следует сказать, что примерно для 100 препаратов есть генетическая доказанность их терапевтической эффективности. Но на фармацевтическом рынке, по данным ВОЗ, сейчас зарегистрировано около 10 тысяч непатентованных препаратов. И по ним информации в базах нет, и ничего сказать или спрогнозировать тут невозможно. Достоверная информация по генетической доказанности действия исследованных лекарств размещена на портале PharmGKB.
Миф 5: спорт. Генетический гороскоп – 2
Это самая спорная маркетинговая идея. Клиентам сообщают, к примеру, подходит ему стрельба из лука или всё-таки из арбалета. На самом деле гены об этом молчат. Действительно, генетический анализ позволит узнать о некоторых особенностях метаболизма человека. «Так известны гены, ответственные за эффективность переноса кислорода. Отсюда следует, что носителям одних вариантов гена подойдут силовые виды спорта, а другим они не показаны. По тесту можно сказать, у кого метаболизм спринтера, а у кого – стайера. Но давать рекомендации по конкретным видам спорта нельзя, таких исследований пока не проводилось. Это «генетический гороскоп» в чистом виде. В конце концов, достижения в спорте определяются не одной генетикой, а множеством других факторов – питание, тренировки, личная мотивация, характер спортсмена и многое другое».
Миф 6: родословная. Встречи сообществ
Поиск родственников – то, ради чего многие решают сделать тест, ведь интересно узнать, чьи мы потомки. Реклама на сайтах клиник обещает рассказать клиентам об их весьма далёких предках, которые, выйдя из Африки, расселялись по Евразии. Звучит заманчиво, даже познавательно, но такую информацию о миграциях при желании можно найти в исторической литературе. И вообще, поиск родственников в таких дальних коленах не так интересен, как обещанная возможность найти троюродных сестёр и братьев. Их, действительно, у каждого немало, и в Европе уже начали складываться традиции встреч таких сообществ. В России поиск родных особенно актуален, поскольку в советские годы многие сведения о предках замалчивались в семьях, люди, опасаясь репрессий за «неправильное происхождение» вынуждены были менять имена и фамилии, скрывали биографию. Теперь, как обещают клиники, появилась возможность «тайное сделать явным». Однако порой поиск генетических родственников оборачивается потрясением. Например, в СМИ попала информация о том, что супермодель Наталья Водянова нашла сестру, которую 22 года назад мать отдала в приёмную семью.
Так стоит ли сдавать тест ради поиска родственников? Тут есть нюансы. По результатам тестирования будут выявлены новые сестры, братья, тёти и дяди – люди, обладающие максимально совпадающим с вашим гаплотипом. Но несмотря на их численность, это лишь те, кто сдавал тест в этой же компании и попал в их базу данных. Что это даёт? Увидев новые имена, конечно, захочется понять, как эти люди связаны с вами, родственниками по каким линиям они являются? Дополнительную информацию можно получить, если тест сдавали и женщины, и мужчины. Причем чем старше по возрасту будут сдающие тест, тем больше вероятность встретить ближайших родственников и внести новые ветки в ваше генеалогическое древо. Можно ли познакомиться с новоявленными родными? И да, и нет. Им можно написать, попросить рассказать о себе, о семье, о предках. Если человек откликнется на ваш интерес, он немало сможет прояснить. Но такое эпистолярное общение возможно, если ваш «родственник» в своём профиле не запретил это делать, заблокировав возможность переписки, а такое право ему дано. Поэтому рассчитывать на бурное общение в письмах со всеми не приходится. Да это и невозможно, если родных окажется чрезмерно много.
Фото: Tyler Nix/Unsplash«Я загрузила сведения о себе во все базы данных, у меня уже 1200 новых родственников, и каждый день прибавляется по 50, – рассказывает о своём опыте Анна Антипова, – А с определением национальности мне повезло. Я ещё до сдачи теста составила свою родословную вплоть до XVI века, и генетический тест подтвердил, что среди моих предков были русские, карелы и поволжские татары, указав ареал их проживания. Информация о вашем предполагаемом этносе, на мой взгляд, имеет смысл в том случае, когда вы подтверждаете сведения или, наоборот, устанавливаете направление поисков».
Выбор лаборатории. Родственники за рубежом
Рискнём помочь вам в выборе компаний, делающих генетические тесты. В России их несколько. Самая первая – Genotek, открылась в 2010 году. Сейчас она наиболее известная и популярная на российском рынке, потому что проводит многочисленные акции, предлагает бюджетные варианты тестов за 6–8 тысяч рублей. В силу такой активности она располагает большой клиентской базой данных. А от размера этой базы, как было сказано, зависит точность интерпретации – результатов вашего тестирования.
Интересен также биомедицинский холдинг «Атлас». Его научным директором является учёный с мировым именем Анча Баранова, доктор биологических наук, системный биолог, профессор Университета Джорджа Мейсона. В научный совет этой компании, состоящий их десяти крупных учёных разных стран мира, входит также Джим Уилсон, профессор генетики человека в университете Эдинбурга, один из сотрудников команды Сванте Паабо, «отца палеогенетики», как его называют, которому в этом году присуждена Нобелевская премия. Наверное, подобным высокопрофессиональным составом не может похвастать ни одна компания. Отличает «Атлас» и панель чтения ДНК – так называемая глубина покрытия, т.е. сколько раз был прочитан каждый нуклеотид ДНК. Это значит, что молекулу ДНК разрезают различными ферментами-рестриктазами, получая фрагменты разной длины. Эти фрагменты секвенируют, а далее специальные компьютерные программы, как пазл, совмещают их. Такая сложная технология значительно снижает вероятность ошибки при чтении. Уменьшение глубины покрытия снижает стоимость теста, но и уменьшает точность прочтения. Работами было показано, что оптимальная глубина покрытия должна быть не ниже 40х. Так анализируют в «Атласе», в то время как у других компаний этот параметр может опускать до 3–4x. Кроме того, «Атлас» выиграл грант, по которому ему передана большая база данных уже прочитанных геномов. Это расширяет возможности для поиска. Более мелкие и малоизвестные компании не делятся секретами о величине используемой базы данных, если она незначительная, чтобы не терять потенциальных клиентов.
Кроме этих компаний, известны также MyGenetics и «Мой ген». Самой первой иностранной компанией, проводящей подобные тестирования, стала 23andMe (США). Она располагает обширной базой данных, охватывающей регионы по всему миру, поэтому, вероятно, в неё входят миллионы человек, прошедших у них тестирование. Года три назад они ушли из России, но тест сдать всё равно можно, и цена его вполне приемлемая – $100. Но это при условии, что у вас есть родственники или друзья в других странах. Алгоритм действий таков: кто-то покупает и пересылает вам тест – коробку с пробиркой для сбора биоматериала; вы помещаете туда образец своей слюны и отправляете по почте или с оказией в США в 23andMe. Далее компания проводит генотипирование ДНК и присылает вам результат; остаётся зарегистрировать его в их базе данных и получить долгожданную интерпретацию. Примерно такая же схема в компании MyHeritage и других.
Если вы хотите сделать исследование сразу в нескольких компаниях, то не нужно каждый раз сдавать биоматериал. В одной из лабораторий вы получаете результат в цифровом виде, а дальше размещаете эту информацию на сайтах любых других аналогичных компаний. По их базе данных проводится новый поиск путём сравнения с вашей гаплогруппой. Возможно, в другой базе данных вам обнаружат новых родственников. Исследование это стоит от 1500 до 3000 руб. Те, кто воспользовался этой возможностью, отмечают, что большой разницы в интерпретации результатов нет. «Надо отметить, что интерпретация тестов с годами улучшается, – говорит Анна Антипова, – тест можно не переделывать, просто подгружать результат раз в несколько лет».
Однако, когда вы регистрируете свой результат на сайте, вы встаёте перед вопросом: какие данные о себе стоит предоставлять. Тут есть возможность выбора: необязательно писать свои имя или фамилию, можно ограничиться вымышленным псевдонимом, но что важно – верно указать возраст. Это связано с тем, что гаплотипы сына и деда могут быть настолько похожи, что отличить их можно будет только по дате рождения.
Что ещё может повлиять на ваш выбор? Понимая, что гаплогруппу вам подбирают, исходя из имеющейся у коммерческой компании базы, сначала задайте общее направление поиска. Если вы ищете родных в России, то логично, что самая обширная база будет у российских компаний. Если вам интересно найти родственников за рубежом, стоит воспользоваться иностранной базой. Хотя у учёных есть надежда, что в будущем все существующие базы данных объединят и сделают общедоступными.
Фото: Mufid Majnun/UnsplashИнформационная безопасность
Генетическое тестирование порождает также юридические и этические проблемы. Люди опасаются сдавать тесты, потому что не всегда понимают, как их биоматериал или личные данные могут в дальнейшем использоваться. Какова в настоящее время российская правовая база, регламентирующая сбор, хранение и использование такой информации? В 2008 году был принят ФЗ «О государственной геномной регистрации в РФ». Этой процедуре в обязательном порядке подвергают осуждённых за тяжкие преступления (убийства, изнасилования). Их генетический профиль поступает в специальную базу данных и, как показало время, не зря. Есть прецеденты, когда благодаря этим данным удавалось раскрыть давние преступления, если на месте преступления оставался какой-либо неопознанный ранее биоматериал. В марте 2019 года вышел Указ президента РФ «Об основах государственной политики РФ в области обеспечения химической и биологической безопасности на период до 2025 года и дальнейшую перспективу». В нём есть пункт: «Осуществление генетической паспортизации населения с учётом правовых основ защиты данных о персональном геноме человека и формирование генетического профиля населения». Вероятно, генетическая паспортизация – вопрос недалёкого будущего, когда технологии станут дешевле, быстрее и доступнее. Но аналог генетического паспорта уже делают у нас каждому новорождённому во всех роддомах на пять тяжёлых наследственных синдромов, которые, невозможно вылечить, но можно смягчить течение болезни, если вовремя её распознать: это адреногенитальный синдром, галактоземия, врождённый гипотиреоз, муковисцидоз и фенилкетонурия. Список планируют расширить до 23 болезней (в Европе сейчас диагностируют 25 синдромов).
Вывод: сдавать тест имеет смысл
И хотя клиники в рекламных целях порой злоупотребляют доверчивостью своих клиентов и, пользуясь их генетической неосведомлённостью, обещают выявить тестированием то, что выявлению не поддаётся, сдавать тест всё-таки стоит. Но не для составления идеальной диеты или выбора вида спорта, который приведёт вас на олимпийской пьедестал, а для создания своего генетического профиля на перспективу. Прежде всего это путь к персональной медицине. Зная о тех или иных предрасположенностях (например, к некоторым формам рака, ожирению, гипертонии или сахарному диабету), можно построить образ жизни с учётом этого знания. Или найти родственников, о которых не знали, восстановить семейную историю, соединить разорванные генеалогические ветви. «Чем дальше заглядываешь в своё прошлое, тем больше тебя интересует настоящее», – считает Анна Антипова. «Генетическое тестирование – важное и перспективное исследование, – говорит Галина Муравник. – Это будущее профилактической медицины. Но хочется, чтобы, обращаясь в генетическую клинику, вы не велись на ничем не подкреплённые обещания и разного рода маркетинговые уловки, а доверяли интерпретациям квалифицированных генетиков».
