Геном человека

В 1990 была создана Международная организация по изучению генома человека (HUGO), вице-президентом которой в течение нескольких лет был академик А. Д. Мирзабеков. С самого начала работ по геномному проекту ученые договорились об открытости и доступности всей получаемой информации для его участников независимо от их вклада и государственной принадлежности. Все 23 хромосомы человека были поделены между странами-участницами. Российские ученые должны были исследовать структуру 3-й и 19-й хромосом. Вскоре финансирование этих работ в нашей стране было урезано, и реального участия в секвенировании  Россия не принимала.

Закончить работу предполагалось через 15 лет, т. е. примерно к 2005. Однако скорость секвенирования с каждым годом возрастала, и если в первые годы она составляла несколько миллионов нуклеотидных пар за год по всему миру, то на исходе 1999 частная американская фирма «Celera», возглавляемая Дж. Вентером (J. Venter), расшифровывала не менее 10 млн. нуклеотидных пар в сутки. Этого удалось достичь благодаря тому, что секвенирование осуществляли 250 роботизированных Программа геномных исследований в нашей стране была полностью перестроена и сконцентрирована на новой области — биоинформатике, которая пытается с помощью математических методов понять и осмыслить все, что уже расшифровано.

6 апреля 2000 состоялось заседание Комитета  по науке Конгресса США, на  котором Вентер заявил, что его компания завершила расшифровку нуклеотидной последовательности всех существенных фрагментов генома человека и что предварительная работа по составлению нуклеотидной последовательности всех генов (предполагалось, что их 80 тыс. и что они содержат примерно 3 млрд. нуклеотидов), наконец завершена. Вскоре к проекту присоединились другие страны (Англия, Франция, Япония и др.).

 В  России в 1988 с идеей секвенирования генома человека выступил академик А. А. Баев, и в 1989 в нашей стране был организован Институт Исследования генома человека.     

          Знание геномов бактерий, дрожжей  и нематоды дает биологам-эволюционистам  уникальную возможность сравнения  не отдельных генов или их  ансамблей, а целиком геномов. Эти  гигантские объемы информации  только начинают осмысливаться, и нет сомнения, что нас ждет  появление новых концепций в  биологической эволюции, научный  совет по программе «Геном  человека».

          Самые большие надежды и ученые, и общество возлагают на возможность  применения результатов секвенирования  генома человека для лечения генетических заболеваний. К настоящему времени в мире идентифицировано множество генов, ответственных за многие болезни человека, в том числе и такие серьезные, как болезнь Альцгеймера, муковисцидоз, мышечная дистрофия Дюшенна, хорея Гентингтона, наследственный рак молочной железы и яичников. Структуры этих генов полностью расшифрованы, а сами они клонированы. Еще в 1999 была установлена структура 22-й хромосомы и определены функции половины ее генов. С дефектами в них связано 27 различных заболеваний, в том числе шизофрения, миелолейкоз и трисомия 22 — вторая по распространенности причина спонтанных абортов.

       Самым эффективным способом лечения таких больных была бы замена дефектного гена здоровым. Для этого, во-первых, необходимо знать точную локализацию гена в геноме, а во-вторых — чтобы ген попал во все клетки организма (или хотя бы в большинство), а это при современных технологиях невозможно. Кроме того, даже попавший в клетку нужный ген мгновенно распознается ею как чужой, и она пытается избавиться от него. Таким образом, «вылечить» удается только часть клеток и только на время.

        Еще одно серьезное препятствие  на пути применения генной  терапии — мультигенная природа многих заболеваний, т. е. их обусловленность более чем одним геном. Итак, массового применения генной терапии в ближайшем будущем вряд ли стоит ожидать, хотя успешные примеры такого рода уже есть: удалось добиться существенного облегчения состояния ребенка, страдающего тяжелым врожденным иммунодефицитом, путем введения ему нормальных копий поврежденного гена. Исследования в этой области ведутся по всему миру, и, может быть, успехи будут достигнуты раньше, чем предполагается, как это и произошло с секвенированием генома человека. 
        Еще одно важное применение результатов секвенирования — идентификация новых генов и выявление среди них тех, которые обусловливают предрасположенность к тем или иным заболеваниям. Так, есть данные о генетической предрасположенности к алкоголизму и наркомании, открыто уже семь генов, дефекты в которых приводят к токсикомании. Это позволит проводить раннюю (и даже пренатальную) диагностику заболеваний, предрасположенность к которым уже установлена. 
           Широкое применение, несомненно, найдет и еще один феномен: обнаружилось, что разные аллели одного гена могут обусловливать разные реакции людей на лекарственные препараты. Фармацевтические компании планируют использовать эти данные для производства лекарств, предназначенных разным группам пациентов. Это поможет избежать побочных эффектов терапии, снизить миллионные затраты. Возникает целая новая отрасль — фармакогенетика, которая изучает, как те или иные особенности строения ДНК могут повлиять на эффективность лечения. Появятся совершенно новые подходы к созданию лекарственных средств, основанные на открытии новых генов и изучении их белковых продуктов. Это позволит перейти от неэффективного метода «проб и ошибок» к целенаправленному синтезу лекарственных веществ. 
        Важный практический аспект вариабельности генома — возможность идентификации личности. Чувствительность методов «геномной дактилоскопии» такова, что достаточно одной капли крови или слюны, одного волоса, чтобы с абсолютной достоверностью (99,9%) установить родственные связи между людьми.

        Вариабельность генома породила  направление геномики — этногеномику. Этнические группы, населяющие Землю, имеют некоторые групповые генетические признаки, характерные для данного этноса. Получаемая информация в ряде случаев может подтвердить или опровергнуть те или иные гипотезы, циркулирующие в рамках таких дисциплин, как этнография, история, археология, лингвистика. Еще одно интересное направление — палеогеномика, занимающаяся исследованием древней ДНК, извлеченной из останков, найденных в могильниках и курганах.

Расшифровка генома человека и других организмов не только привела к прогрессу во многих областях биологии, но и породило множество проблем.

 Одна из них — идея «генетического паспорта», в котором будет указано, несет ли данный человек опасную для здоровья мутацию. Предполагается, что эти сведения будут конфиденциальными, но никто не может гарантировать, что не произойдет утечки информации. Прецедент уже был в случае «генетической паспортизации» афроамериканцев с той целью, чтобы определить, являются ли они носителями гена гемоглобина, содержащего мутацию, которая связана с серповидноклеточной анемией. Эта мутация распространена в Африке в малярийных районах, и если она присутствует в одном аллеле, то обеспечивает носителю устойчивость к малярии, обладатели же двух копий (гомозиготы) умирают в раннем детстве. В 1972 в рамках борьбы с малярией на «паспортизацию» было истрачено более 100 млн. долл., а после выполнения программы выяснилось, что а) у здоровых людей, носителей мутации, возникает комплекс вины, эти люди чувствуют себя не совсем нормальными, и такими их начинают воспринимать окружающие; б) появились новые формы сегрегации — отказ в приеме на работу. В настоящее время некоторые страховые компании выделяют средства на проведение ДНК-тестов в отношении ряда заболеваний, и если будущие родители, носители нежелательного гена, не соглашаются на прерывание беременности и у них рождается больной ребенок, им могут отказать в социальной поддержке.

        Главная стратегическая задача  на будущее — изучить вариации  ДНК (на уровне отдельных нуклеотидов) в разных органах и клетках  отдельных индивидуумов и выявить  эти различия. Обычно одиночные  мутации в ДНК человека встречаются  в среднем на тысячу неизмененных  оснований. Анализ таких вариаций  позволит не только создавать  индивидуальные генные портреты  и тем самым лечить любые  болезни, но и определять различия  между популяциями и регионы  повышенного риска, делать заключения  о необходимости первоочередной  очистки территорий от тех  или иных загрязнений и выявлять  производства, опасные для геномов  персонала.

        Впрочем, наряду с радужными ожиданиями  всеобщего блага эта грандиозная  цель вызывает и вполне осознанную  тревогу юристов и борцов за  права человека. В частности, высказываются  возражения против распространения  генетической информации без  разрешения тех, кого она касается. Ведь ни для кого не секрет, что уже сегодня страховые  компании стремятся добыть такие  сведения всеми правдами и  неправдами, намереваясь использовать  эти данные против тех, кого  они страхуют. Компании не желают  страховать клиентов с потенциально  болезнетворными генами или заламывают  за их страховки бешеные суммы. Поэтому конгресс США уже принял  ряд законов, направленных на  строгий запрет распространения  индивидуальной генетической информации.

      Какие прогнозы сбудутся: оптимистические  или пессимистические — покажет  ближайшее будущее.

4. Заключение.

Генетика  к настоящему моменту прошла в своём развитии ряд этапов, условно их можно выделить три:

• Первый этап – связан с открытиями Менделя;
• Второй этап – характеризуется переходом к изучению процессов наследственности на клеточном уровне. Установлена связь между менделеевскими законами и распределением хромосом в процессе деления клеток. Важную роль на этом этапе сыграли опыты Моргана на мушках дрозофилах.
• Третий, современный этап, в основном, связан с развитием представлений о ДНК и дальнейшем её изучении: механизмов реализации наследственной информации, генетического кода, функций генов и т.д.

Наука о наследственности и изменчивости, которая стремительно развивается с начала XX  века имеет четыре официальных призвания:

1. Раскрытие законов воспроизведения живого по поколениям;
2. Создание новых свойств у организмов;
3. Выявление законов индивидуального развития особи;
4. Выявления материальной основы исторических преобразований организмов в процессе эволюции.

Для работы над реализацией этих призваний существуют отдельные теории генетики:  наследственность, теория о гене, мутация и т.д.

Путь генетики был непростым, открытия учёных-генетиков не всегда сразу признавались общественностью вследствие её неготовности к таким, зачастую, сенсационным выводам. Однако это не помешало ей добиться наблюдаемых сейчас довольно значительных результатов.

Начиная с изучения растений и поисков способов выведения новых, лучших сортов, генетика пришла к изучению человека и поискам борьбы с наследственными заболеваниями, старением и т.д. – прогресс налицо.

Кто знает, может быть, наши внуки уже будут застрахованы от многих заболеваний, передающихся по наследству. Возможно, они уже смогут жить дольше нас (а то и вечно).

А пока мы будем ждать. Ждать результатов производящихся научных исследований,  ждать, какие ещё невероятные факты откроет нам генетика, и будут ли они нам полезны.

Список используемой литературы.

1. «Генетика и жизнь», 1979 г., М., К.П. Юдин
2. «Великие научные деятели», 1993 г., К.С. Коллоди.
3. «Что мы знаем о наследственности?», 2000 г., О.Д. Раковский
4. «Биохимия: новые технологии», 1999 г., З.П. Иванов
5. «Наука и общество», 1985 г., М., Э.У. Никельман.
6. 6.Биология – История развития генетики. - http://www.5ka.ru/10/24545/1.html
7. Википедия – Генетика. - http://ru.wikipedia.org/wiki/Генетика.