Геном человека

Размещено на http://www.allbest.ru/

Геном человека

Сенсационное научное достижение -- расшифровку генома человека -- по значимости сравнивают с расщеплением атома или раскрытием строения молекулы ДНК. Одно ясно: это открытие подняло науку на принципиально новый уровень познания.

Может быть, впервые в современной науке сложилась необычная ситуация. В работу над исключительно дорогостоящим и важным проектом включились, с одной стороны, индивидуальные исследователи, нашедшие себе мощных спонсоров, с другой стороны, учреждения и университеты, финансируемые правительствами нескольких стран. Первоначально в 1988 году средства на изучение генома человека выделило Министерство энергетики США.

Одним из руководителей программы "Геном человека" стал профессор Чарлз Кэнтор. В 1990 году Джеймс Уотсон в результате лоббирования конгресса США -- добился вскоре выделения сразу сотни миллионов долларов на изучение генома человека. То была весомая добавка к бюджету Министерства здравоохранения. Оттуда деньги направлялись в ведение дирекции сети институтов, объединенных под общим названием -- Национальные институты здоровья (МН). В составе МН появился новый институт -- Национальный институт исследования генома человека, директором которого стал Фрэнсис Коллинз.

В мае 1992 года ведущий сотрудник МН Крэйг Вентер подал заявление об уходе. Он объявил о создании нового, частного исследовательского учреждения -- Института геномных исследований, сокращенно ТИГР. Ученому удалось удивительно быстро развить и вырастить свое детище. Уже первоначальный капитал института составил семьдесят миллионов долларов, пожертвованных спонсорами. ТИГР объявили неприбыльным частным институтом, не использующим свои результаты для обогащения или торговли. Практически одновременно образовали компанию "Науки о геноме человека", которая должна была продвигать на рынок данные, получаемые сотрудниками ТИГРа.

В июне 1997 года Вентер начал новые преобразования. Он вывел ТИГР из связки с "Наукой" и в 1998 году организовал в Роквилле (штат Мэриленд) свою собственную коммерческую компанию, которую назвал "Силера джиномикс". Вентер стал ее президентом, оставшись главным научным руководителем ТИГРа. Последний возглавила его жена Клэйр Фрэйзер.

Как пишет В.Н. Сойфер, "Вентер оказался исключительно умелым руководителем. Он договорился с одной из крупных компаний по производству научного оборудования, что та предоставит в прокат ТИП 18-20 автоматических секвенаторов-роботов, которые в первый же год работы позволят довести размер секвенируемых последовательностей до 60 миллионов оснований (одной пятой всего генома человека; такой же был важен и для компании -- лучшей рекламы своей продукции представить трудно). Позже Вентер заключил аналогичный контракт поставке институту огромных систем усовершенствованных роботов для секвенирования протяженных кусков ДНК". В распоряжении Вентера оказался огромный парк компьютеров, который считают вторым по мощности в мире. Триста суперкомпьютеров стоимостью около 80 миллионов долларов круглосуточно обрабатывают огромные объемы данных.

В итоге работы по Проекту человеческого генотипа набрали небывалую скорость. Первоначально получить полную версию генотипа I обещали к 2010 году, потом предполагалось завершить работу в 2003 году. Результата удалось добиться уже в 2001-м!

Открывая независимый центр -- Институт исследования генотипа, Вентер пообещал первым расшифровать человеческий генотип.

К 2001 году удалось получить последовательность двух миллиардов знаков генотипа. Причем на установление последовательности первого миллиарда ушло четыре года, а на второй миллиард -- меньше четырех месяцев. Ускорение -- результат применения высоких технологий, например роботов. человеческий генотип вентер пулеметный

Команда Вентера использует метод, называемый пулеметная последовательность. Взрывным способом весь генотип разделяется на семьдесят миллионов фрагментов. Далее машиной выстраивается последовательность, а порядок генотипа обрабатывается суперкомпьютером, управляемым процессором мощностью в 1,3 триллиона операций в секунду.

Вентер доказал эффективность пулеметной последовательности, когда "Силера джиномикс" воспроизвела последовательность генотипа микроба ответственного за такие серьезные инфекции, как менингит, а также закончила расшифровку генотипа фруктовой мухи (120 миллионов знаков).

В 2001 году Международный консорциум, в который вошли помимо ведущего участника этого проекта -- биотехнологической компании "Силера джиномикс", 16 организаций из Великобритании, США, Франции, Германии, Японии и Китая, обнародовали результаты колоссальной работы. Ученые определили, что генетическую программу молекулы ДНК составляют 3,2 миллиарда бесконечно повторяющихся четырех пар азотистых оснований аденина, тимина, цитозина и гуанина.

Самой большой неожиданностью стал тот факт, что количество генов в наследственной программе человека оказалось не 80--100 тысяч, как ожидалось, а лишь 30--40 тысяч.

Если сравнить с количеством генов дождевого червя (18 000) или плодовой мушки (13 000), то разница окажется не слишком велика! При этом у разных живых организмов выявлены сходные гены, что только подтверждает теорию молекулярной эвононии.

"Если кто-то думал, что основное отличие между биологическими видами определяется именно количеством генов, то он, скорее всего, ошибался", -- подводит итог профессор Эрик Ландер, руководитель научных исследований по геному человека в Массачусетском технологическом институте США. А Вентер не без сарказма добавляет: "Всего нескольких сотен генов, которые есть в геноме человека, нет в геноме мыши". Таким образом, первоначальные представления о том, что человек является с биологической точки зрения сложнейшей структурой, ученые подтвердить не смогли.

"Работа человеческих генов, говорят они, оказалась намного сложнее, чем они предполагали, -- пишет в журнале "Эхо планеты" Елена Слепчук. -- У нас за один и тот же признак, за одну и ту же болезнь отвечают не один, а несколько или даже группа генов. Впрочем, об этом генетики догадывались и раньше. Возможно, таким образом гены страхуют друг друга, а заодно и приобретают более широкое поле деятельности. Работу генов можно сравнить с действиями кукловодов, ведущих целый спектакль, виртуозно руководя послушными куклами и вводя по ходу действия все новые персонажи. Представим, что вместо ниточек идут генные команды на производство тех или иных пептидов, из которых впоследствии строится тело живого организма.

По мнению молекулярных биологов, еще одна особенность человеческих генов состоит в том, что природа придала нам большее число так называемых генов-контролеров, которые следят за работой своих "собратьев". Действительно, зачем без конца увеличивать штат работников, если поставленной цели можно достичь путем толкового менеджмента? Вот где пример для подражания нашим управленцам. Кстати, ученые Кембриджского университета уже запланировали специальное исследование, надеясь разобраться, каким образом такая сложная структура -- человек -- спокойно управляется столь небольшим количеством генов.

А вот чем мы кардинально отличаемся от всего живого мира, так это удивительным многообразием своих белков. Сколько их, не знает никто. Генетики полагают, что отдельные белковые компоненты могут смешиваться между собой, образуя различные сочетания, подобно тому, как смешения семи основных цветов создают мириады различных красок.

Биология вершится не на уровне генов, а на уровне белков, признают они. Из этого следует еще один важный вывод: не все в нашей жизни определяется генами, от окружения тоже многое зависит".

Другим сюрпризом, поставившим биологическую науку в тупик, стало наличие так называемой "молчащей" ДНК. И раньше было известно, что вдоль цепи ДНК есть участки, которые не выдают никакой информации для производства белков Генетики называли их "генетическим мусором". И вот оказалось, что такие участки занимают 95 процентов всей ДНК. Одни биологи выдвигают гипотезу, что именно в них скрыта эволюционная информация. Другие полагают, что на эти участки возложена важная роль управления генами.

Вентер считает, что расшифровка генома человека поможет лучше понять истинные причины многих заболеваний. Это открытие позволит в недалеком будущем устранять наследственные недуги, а также создавать новые лекарства. Новые средства лечения смогут "чинить" или заменять "плохие гены". При подобном индивидуальном подходе к каждому человеку удастся продлевать человеческую жизнь.

А вот мнение профессора Дэвида Альтшулера из Уайтхедского института биомедицинских исследований: "Нет двух одинаковых болезней и двух одинановых пациентов. Примерно половину этих различий можно объяснить именно особенностями генетического кода. И если мы поймем, что за информация в нем содержится, то сможем сравнить гены наших пациентов с генами идеального, "чистого" гомо сапиенс и искать пути к лечению, что значительно повысит эффективность работы врача".

"Более скептически в этом отношении настроен Джон Сальстон из Кембриджа, -- пишет в том же журнале Борис Зайцев, -- считающий, что с определенными генами связано относительно немного заболеваний Подавляющее же их большинство, в том числе таких "главных убийц", как сердечные, возникает при участии многих генов и белков, с одной стороны, и под влиянием окружающей среды -- с другой. Из этого следует, что перспектива создания нового поколения лекарств, способных лечить болезни на генетическом уровне, отодвигается, считает ученый.

Пока созданы препараты, воздействующие на 483 "биологические цели" в организме. Необходимо значительно глубже проникнуть в основы жизни -- понять, каким образом взаимодействуют! гены для выработки почти 300 тысяч белков. Это, по прогнозам, потребует значительно больше времени, чем расшифровка самого генома...

...Наряду с блестящими возможностями, которые открывает новое? достижение ученых, генетический прорыв может иметь серьезные правовые, этические и социальные последствия.

Генетический тест, если его проводить, покажет все заболевания, к которым предрасположен человек. Не отразится ли это на отношениях больной -- врач, если болезней все равно не избежать? А если такие данные попадут к страховым компаниям, не воспользуются ли они ими для "отлучения" потенциальных больных от финансовой помощи? И получат ли работу люди, не имеющие "чистых" генов? Тесты на эмбрионах могут привести к принудительным абортам у женщин, чей плод оказался с "плохими" генами. Нельзя исключать и жестких попыток вообще запретить иметь потомство людям с генетическими аномалиями. Появление же у них детей сразу может поставить младенцев в разряд "генетических изгоев".

Профессор генетики Дэвид Альтшулер категоричен: "Уже сейчас мы должны начать переговоры с правительствами и законодателями о принятии закона, защищающего граждан от "генной дискриминации".

Размещено на Allbest.ru