Десять лет назад в биологии и медицине произошла революция. Ученым удалось полностью «прочитать» геномы двух конкретных людей: первооткрывателя структуры ДНК Джеймса Уотсона и американского биотехнолога и предпринимателя Крейга Вентера. Каждая процедура обошлась более чем в 10 миллионов долларов. Сейчас цена полного секвенирования генома человека в клинических целях — от 1500 до 5000 долларов. А генотипирования — анализа ограниченного количества ключевых участков ДНК — несколько десятков или сотен долларов.
В геноме человека полностью зашифрована информация об особенностях физиологии, предрасположенности к болезням. Известны также последовательности, которые отвечают за различные способности.
ДНК всех ныне живущих людей совпадает примерно на 99,9 процента. Отличаются в них всего 3−5 миллионов пар нуклеотидов из нескольких миллиардов. Разница в 0,1 процента вроде бы невелика, но при сравнении геномов многих людей оказывается, что вероятность развития различных типов рака, глаукомы и множества других заболеваний четко коррелирует с наличием или отсутствием всего одного или нескольких генов или их мутаций.
От персонализированной медицины к точной
Резкое и беспрецедентное в мире технологий падение цен на секвенирование ДНК совпало с ростом количества клинических исследований, рассматривающих роль конкретных генов в развитии множества заболеваний. Это позволило предложить новый подход в диагностике и лечении. Первоначально его называли персонализированной медициной, однако с 2015 года чаще используют другой термин — точная медицина.
Ее суть довольна проста: врачи или фармакологические компании редко разрабатывают методы лечения для отдельного человека. Просто потому, что это стоит баснословных денег и практически никто не сможет себе такое позволить. Однако в реальности многие болезни вызываются нарушением работы разных клеточных механизмов. Например муковисцидоз (кистозный фиброз), тяжелое наследственное заболевание, поражающее железы и органы дыхания. Его вызывают мутации в гене CFTR. Он кодирует особый белок-«насос», «перекачивающий» ионы хлора между клеткой и окружающей средой.
Не так давно выяснилось, что «портящих» этот ген мутаций существует сразу шесть! И каждая из них нарушает совершенно разные аспекты работы белка-«насоса». Поэтому лечить всех пациентов с муковисцидозом одним препаратом просто невозможно.
Благодаря генетикам муковисцидоз в итоге разбили на шесть подгрупп и начали для каждой из них разрабатывать отдельное лекарство. Наиболее известное из них — «Калидеко» (ивакафтор), эффективнее всего работающий, если у пациента есть мутация G551D. «Коктейль» из ивакафтора и лумакафтора помогает уже и больным с другой мутацией, F508del. В то же время для трех других подгрупп эти препараты почти бесполезны.
Таким образом, точная медицина позволяет не лечить «вслепую», но и не направлена на разработку строго индивидуальной терапии. Ее цель — глубокое понимание механизма заболевания, детальная генетическая диагностика пациента и прицельное высокоэффективное применение необходимых именно для его случая препаратов. Всё вместе это позволяет не только повысить результативность лечения, но и значительно сэкономить расходы на него.
Словно Анджелина Джоли
А если вы ничем не больны, тем более наследственными заболеваниями? Можно ли как-товоспользоваться благами персонализированной медицины, чтобы предотвратить недуги в будущем, соблюдать оптимальную диету, выбрать программу тренировок? И, может быть, продлить свою жизнь? Такая возможность есть и уже давно доступна в России.
Это процедура генотипирования. В отличие от секвенирования, где геном прочитывается полностью, здесь процесс сокращается до изучения небольшого числа конкретных, наиболее важных участков ДНК. Вам нужно всего лишь купить тест, плюнуть в пробирку и отослать ее в офис компании, которая предлагает такую услугу (в России генетическими тестами занимаются, например, «Атлас» и «Генотек»). Через несколько недель результаты исследования станут доступны в личном кабинете онлайн. Кроме того, специалист-генетик компании может провести личную или онлайн-консультацию, более детально объяснив значение обнаруженных мутаций.
Что это дает? Первые научные работы по выявлению болезней на основе генетической информации коснулись в первую очередь онкологических и редких заболеваний. Уже много лет известно, что мутации в генах BRCA1 и BRCA2 означают повышенный риск возникновения рака молочной железы. В среднем одна из 800 женщин имеет мутацию в одном из этих генов. Их можно обнаружить и с помощью простого генотипирования. Если у пациентки есть этот фактор риска, врач может рекомендовать ей чаще проводить УЗИ молочных желез или другие компенсирующие и профилактические мероприятия.
Наиболее известный пример такого подхода — Анджелина Джоли. Рак молочной железы стал причиной смерти ее матери и нескольких близких родственниц, поэтому она проверила свои гены BRCA1 и BRCA2. Выяснилось, что у нее имеется вредоносная мутация и риск развития рака молочной железы составляет 87 процентов, а рака яичников — 50 процентов. Тогда актриса приняла радикальное решение и превентивно удалила обе молочные железы. Позднее ей удалили и яичники. Грудь женщины восстановили пластические хирурги с помощью имплантатов, и операция практически не сказалась на внешности кинозвезды. Столь крайние меры вызвали негативную реакцию ряда специалистов, однако привлекли общественное внимание к персонализированной и превентивной медицине.
Впрочем, генотипирование может помочь и просто подобрать необходимые продукты питания, которые организм усваивает лучше всего. Отказаться от бесполезных или даже вредных в индивидуальном случае продуктов (например молока или помидоров). Узнать, какие виды физической активности показаны, а какие могут привести к травме. Необязательно повторять путь Анджелины Джоли.
Бороться до конца
На сегодняшний день существует около 200 лекарственных препаратов, которые позволяют бороться с различными формами рака даже на самых поздних стадиях. Но этого всё еще недостаточно.
Одна из трудностей — все препараты узкоспецифические и крайне дорогие. Чтобы выбрать один из двухсот правильно, провести необходимый курс лечения и добиться ремиссии, требуется уже не просто секвенирование генома пациента. Процедуры усложняются на порядок: необходимо получить образцы клеток из здоровой части пораженного органа, а также больных — из опухоли.
Далее в генетической лаборатории ученые определяют транскриптомы обоих вариантов клеток. На основе полученной информации лечащий врач-онколог может подобрать один или несколько наиболее эффективных для конкретного пациента препаратов. К сожалению, несмотря на то что в России существуют фирмы, которые проводят такие анализы (например «Онкобокс»), эта услуга точной медицины доступна пока только в США и некоторых других зарубежных странах.
Светлое будущее
Согласно утверждению президента Американского общества клинической онкологии Дэниэла Хэйса, за 35 лет, что он работает в области лечения раковых заболеваний, произошли грандиозные перемены: благодаря ранней диагностике и прицельной, высокоточной терапии сейчас два из трех пациентов продолжают жить спустя пять лет после постановки страшного диагноза.
Целые государства, такие как США, и частные благотворители вкладывают огромные деньги в научные институты по исследованию рака. Благодаря их средствам из 200 вышеупомянутых препаратов только около 50 относятся к химиотерапии, а 150 — к новейшей таргетной и иммунотерапии. Интенсивные разработки ведутся и в области наномедицины. Медики учатся атаковать раковые клетки наночастицами, которые высвобождают в них ядовитые вещества или разогревают до высоких температур, локально «выжигая» опухоль.
Все эти новые разработки дают надежду, что жертв онкологических заболеваний в ближайшие десятилетия станет гораздо меньше, а срок жизни и ее качество у больных даже с 3-й и 4-й стадией рака удастся значительно увеличить.
Источник technologies.rbc.ru