Устами генома: о чем рассказали ученым новые исследования ДНК человека

Ученые впервые расшифровали полный геном человека. Какую практическую пользу это принесет, в эфире «МИР 24» рассказал соснователь медико-генетического центра «Генотек» Артем Елмуратов.

- О завершении работы по полной расшифровке генома группа ученых сообщила в журнале Science, это авторитетная площадка. С научной точки зрения, на Ваш взгляд, как специалиста, насколько значимым получилось событие?

Артем Елмуратов: Во-первых, можно сказать, что возникает некое дежавю у всех ученых, потому что о расшифровке полного генома человека заявили уже 20 лет назад – в 2001 году, потом в 2003 году. И теперь вновь. На самом деле, все эти новости корректные, просто в них есть небольшие технические нюансы. Но в любом случае это новость важная и серьезная. На мой взгляд, она не такая важная, как изначальное, первичное прочтение генома человека, которые было 20 лет назад. Но это очень важное дополнение к тому, что уже было совершено.

- Технические подробности я и хочу уточнить. Потому что в начале двухтысячных годов эти два сообщения, что мы прочитали, а теперь уже точно прочитали... И потом уже выяснилось, что прочитали тогда 92%, а оставшиеся 8% назвали «мусорной частью ДНК». Но эту мусорную часть расшифровывали в итоге 20 лет и, я так понимаю, результаты показали, что это совсем не мусорная часть?

Артем Елмуратов: Мне, честно говоря, никогда не нравился термин «мусорная ДНК», потому что он мне кажется довольно агрессивным, немножко таким оскорбительным. Его можно было бы применять в случае, если бы мы достоверно знали, что эти участки генома ни на что не влияют. Но ситуация была другая. Мы не знали, на что они влияют, и на самом деле до сих пор не всегда знаем, на что они влияют. И называть то, что мало изучено, мусором, это неправильно, на мой субъективный взгляд.

И, действительно, сейчас получилось посмотреть все участки, которые довольно тяжело было посмотреть, и предварительно понятно, что они далеко не все бессмысленны, нельзя их называть мусором. То есть здесь можно аналогию применить, что есть некая территория большая, там холмы, там дороги какие-то, болото и так далее. И нужно построить карту местности. И вот были инструменты, которые позволили в целом построить карту местности, но не позволяли глубоко зайти в болото, не позволили глубоко зайти в пещеры, подняться на самый высокий пик и так далее. И вот из того, что в эти самые труднодоступные места не получалось дойти, сказали, что это что-то неважное. Территорию описать в принципе смогли, карта очень хорошая и работающая была в последние двадцать лет. Но сейчас получилось зайти в различные труднодоступные места, где по большей части действительно болотная местность, не полезная, но местами там могут быть какие-то интересные открытия.

- С точки зрения не специалиста, я, например, в генетике даже не поверхностно, знаю в основном то, что есть в открытых источниках. Что удалось найти значимого в этих оставшихся 8%?

Артем Елмуратов: Смотрите, пока мы не можем полностью оценить, здесь есть несколько нюансов. Во-первых, это весьма специфическое исследование было, по одной конкретной клеточной культуре. Следующий шаг – это посмотреть эти же участки у большого количества людей и сравнить их между собой. Действительно, впервые прочитали, что в целом что-то там есть. Понятно теперь, что именно там есть.

Но генетику же что интересно? Понимать, почему у одного человека такой участок в геноме, а у другого человека этот участок отличается. И как это связано, как это влияет на болезни, на внешние фенотипы, внешние проявления, на умственные способности и так далее. Вот пока этого сравнения мы сделать не можем. Потому что впервые только прочитали вот эти потайные участки. И я думаю, что в ближайшее время мы поймем, что там действительно важное, а что оказалось просто какой-то структурной, технической вещью.

- Вообще когда ученые говорили о том, что они сделали, а они изучили 3,055 миллиардов пар оснований генома человека, это в голове сложно укладывается, как это можно представить?

Артем Елмуратов: Это, действительно может, скажем так, взорвать мозг. Можно на секунду представить, что это миллиарды буковок, которые находится внутри каждой клетки человека. А внутри каждой клетки человека есть ядро, которое совсем маленькое. Внутри этого ядра хромосомы упакованы в так называемые нуклеотиды, вот эти основания. И эти основания бывают четырех типов, их можно обозначить буквами A, B, C, D. И вот они идут друг за дружкой, эти три миллиарда букв. Такой генетический текст, упакованный в каждую клеточку человека. Эти буквы, в зависимости от того, в какой последовательности они у нас организме идут, переводятся при помощи определенного кода в белки, то есть те молекулы, которые в нашем организме влияют на его работу. И если представить себе это в виде текста, это действительно огромный текст. Я как-то пытался посчитать, это тысячи копий романа «Война и мир». Это огромный текст, который просто нельзя взять и глазами прочитать и изучить. Это возможно только методами компьютерными, вычислительными, методами биоинформатики изучать, смотреть, сравнивать и во всем этом копаться.

- Когда говорят о результатах, что удалось выяснить, то, по мнению ученых, секвенирование полного генома открывает новые перспективы в исследовании болезней. Которые, цитата, связаны с гетерохроматическим геномом. О чем здесь речь?

Артем Елмуратов: Речь идет об участках хромосомы. Мы все представляем ее обычно толстой такой линией, но там все более сложно, частицы внутри плотно упакованы, иначе они не помещались бы. Если хромосому растянуть, она будет длиной в два метра. Берем линию в два метра и упаковываем ее.

- Простите, это в ядре одной клетки эта линия в два метра?

Артем Елмуратов: Да. Вот почему она помещается в невидимое ядро в каждой клетке человека? Потому что она очень-очень-очень плотно упакована, многослойно. Вот и, соответственно, есть участки, которые фактически редко участвуют непосредственно в переводе в белки, и они так плотно упакованы. И для того, чтобы их изучать, использовали сейчас особые технологии так называемых длинных прочтений. До этого использовались технологии коротких прочтений. Сейчас не буду грузить техническими нюансами. Но проект генома человека, который был 20 лет назад, завершен методом коротких чтений. А сейчас появилось новое поколение технологий, которые позволяют читать длиннее. Как если у вас есть некая оперативная память и вы можете взять книгу, прочитать строчку и остановиться, потом следующую строчку и тоже остановиться. Вот сейчас появились технологии, которые позволяют начать читать и держать в памяти целую страницу или несколько страниц, а потом остановиться и понять, что вы прочитали. Вот эти технологии оказались критичными для того, чтобы прочитать эти участки генома из-за особенности их структуры.

- Я так понимаю, это позволяет подходить, например, к тому, чтобы ту же онкологию лечить, подбирать способы лечения персонально в каждом случае, в зависимости от того, что в геноме у человека находится?

Артем Елмуратов: Да, в целом расшифровка генома помогает подобрать терапию при лечении онкологических заболеваний. В частности, именно такие длинные прочтения могут быть особенно полезны. При онкологических заболеваниях могут быть довольно сложные мутации, которые этими короткими прочтениями не всегда можно прочитать.

- Сделано третье заявление о том, что полностью прочитали геном человека. Но, исходя из того, что сейчас я услышал, я могу сделать вывод, что мы опять находимся в самом начале пути. Что мы еще только первую страницу перевернули, а там впереди, как Вы говорите, несколько тысяч копий «Войны и мира».

Артем Елмуратов: Я бы сказал, что не первую. Думаю, уже много страниц перевернули, но много и впереди. Точно предстоит подобными методами расшифровать много-много геномов. Опять же, надо понимать, что сейчас расшифровали очень специфический геном особой клеточной культуры. Да, это человеческий геном, но есть еще много-много других человеческих геномов, которые могут в определенных участках сильно отличаться.

Это очень интересно. Вот как мы пользуемся телефонами или любыми приложениями, у приложения есть определенная версия и определенный патч.

- Да, есть изначальная версия, а дальше модификации.

Артем Елмуратов: Да, вот так же с человеческим геномом. Например, геном версии 38 патч 1.9. И человеческий геном, с которым все ученые сравнивают свои исследования, все время апдейтится и все время его версия обновляется.