Генетика на пальцах

Разработаны маркеры, позволяющие диагностировать около ста наследственных заболеваний человека.

Бурными темпами развивается генотерапия – совокупность методов, направленных на внесение лечебных изменений в генетический аппарат соматических клеток человека. Речь пока еще не идет об общей коррекции генетической программы, но пересадка генетически модифицированных клеток уже используется в лечении онкологических, наследственных, а также вирусных инфекционных заболеваний. При генной терапии генетический материал может вводиться непосредственно в организм, это так называемый прямой путь. Но есть и косвенный, при котором у пациента берутся клетки для внесения в них генетического материала в лабораторных условиях, то есть вне тела, а затем эти клетки возвращаются в организм пациента.

В ноябре 2017 года в США был впервые опробован метод изменения генома непосредственно в организме пациента с болезнью Хантера[66]. При помощи ферментов-нуклеаз, играющих роль своеобразных «молекулярных ножниц», были сделаны разрезы двуцепочечной молекулы ДНК на определенном участке для того, чтобы заменить ген, вызвавший заболевание, искусственно созданным фрагментом.

Но можно не вырезать фрагмент, а просто «выключить» его посредством метилирования ДНК, о котором было упомянуто выше. Модификация молекулы ДНК без изменения ее нуклеотидной последовательности технически удобнее, чем нарезка фрагментов при помощи эндонуклеаз. А также безопаснее, потому что в любом мутационном процессе все же присутствует фактор случайности, который обязательно приходится принимать во внимание и как-то подстраховываться, усложняя процедуру. А метилирование ДНК можно сравнить с нажатием на кнопку выключателя. Никакого случайного фактора здесь быть не может, главное – не перепутать «выключатели», нажать на нужную кнопку.

Перспективы перед лечебным метилированием открываются широчайшие, но наиболее перспективным и развивающимся быстрее других методом медицинской генетики является метод терапевтического клонирования клеток пациента.

При терапевтическом клонировании ядра соматических клеток пациента пересаживаются в лишенные собственных ядер «чужие» яйцеклетки, которым позволяют делиться до так называемой бластоцисты, ранней стадии развития эмбриона. Бластоциста состоит примерно из сотни клеток.

Целью описанной процедуры является получение стволовых клеток, генетически совместимых с организмом пациента.

Что такое стволовые клетки?

Стволовыми называются незрелые или, как говорят ученые, недифференцированные клетки, способные к делению и к превращению в клетки различных типов. Оплодотворенная яйцеклетка – это тоже стволовая клетка, клетка-праматерь. А вот нейрон – клетка нервной системы, стволовой считаться не может, поскольку он относится к определенному типу клеток и переродиться в клетку другого типа не способен.

Образно говоря, стволовые клетки – это маленькие волшебники, обладающие способностью к превращениям.

У пациента тяжелое поражение нервной системы, вызванное разрушением или перерождением нейронов? Из стволовых клеток пациента вырастут новые нейроны, причем полностью совместимые с его организмом, не какие-нибудь чужие, донорские, а свои собственные. Пациенту не придется всю оставшуюся жизнь принимать препараты, подавляющие иммунитет, для того чтобы предотвратить отторжение пересаженного органа.

У пациента тяжелое заболевание крови? Из стволовых клеток пациента вырастут новые клетки крови… Ну, продолжать, наверное, нет смысла, поскольку и так все ясно.

Стволовые клетки есть у каждого из нас. Они сохраняются и функционируют во взрослом организме. Их достаточно для обеспечения нормальной жизнедеятельности, а вот с тяжелыми болезнями они без посторонней помощи, без добавочных стволовых клеток, справиться не в состоянии. К тому же, по мере старения организма, количество стволовых клеток в нем уменьшается, а риск развития различных заболеваний, наоборот, увеличивается.

Стволовые клетки обладают двумя свойствами, которые, на первый взгляд, противоречат друг другу. С одной стороны, стволовые клетки способны сохранять после деления свой фенотип в неизменном виде, а с другой – способны давать потомство в виде каких-то специализированных клеток (нейронов, мышечных клеток и т. д.). Вне организма полученные из бластоцисты стволовые клетки можно размножать сколько угодно, и они при этом будут оставаться стволовыми. Но после пересадки в определенное место организма стволовые клетки сразу же начнут «специализироваться» под воздействием особых факторов, которые на сегодняшний день изучены далеко не полностью. В медицине нередко случается так, метод отработан и с успехом применяется, но суть происходящего досконально еще не изучена. Например, пенициллин был открыт и внедрен в производство в первой половине ХХ века, а его действие на клетки бактерий было досконально изучено несколькими десятилетиями позже.