Опечатка

 

Макс Перутц

 

Опасные опечатки

 

Перутц М. Мне бы рассердить вас раньше. Эссе о науке, ученых и гуманизме. -

М.: Научный мир, 2007, с. 230-235

 


      Знаменитая двойная спираль ДНК Уотсона и Крика показала, как генетическая информация, записана в структуре этой молекулы и как она копируется при каждом делении клетки. Несколькими годами позже после этого открытия ученые расшифровали генетический код. Случайно и очень редко при копировании генетической информации происходят ошибки - опечатки *. Еще реже эти опечатки дают о себе знать, проявляясь в неправильных функциях какого-либо белка или в отсутствие белка, кодируемого поврежденным геном, что приводит к наследственным болезням у последующих поколений. Опечатка в генетическом тексте оказалась у английской королевы Виктории, которая стала носителем наследственной болезни гемофилии. Эта болезнь проявилась у некоторых из ее наследников мужского пола в неправильных функциях белка, обеспечивающего свертывание крови, и многие из них умерли из-за непрекращающегося кровотечения.

         Недавно, благодаря научным открытиям, сделанным за долгие годы до этого, ген, ответственный за гемофилию, и гены других наследственных болезней удалось картировать, то есть установить для них последовательности азотистых оснований. Начало всему было положено наблюдениями, казалось бы, не имеющими никакого отношения к наследственным болезням и сделанными швейцарским биологом Джин Вейле в Калифорнии. Она была
---------------------------------
* Представляя генетическую информацию в виде последовательности букв, соответствующих первым буквам названий азотистых оснований, ошибки в генетическом коде называют опечатками в генетическом тексте. Прим. перев.

231
озадачена одним из вирусов, который бурно размножался в одном из штаммов бактерий дизентерийной палочки, но был сперва чахлым в другом, очень близком штамме, а потом таинственным образом возвращал свою способность к быстрому росту и размножению. Годом позднее другой швейцарский биолог Вернер Арбер решил повторить, казалось бы, простые опыты Вейле. Он нашел, что второй штамм Вейле ограничивал рост вируса, потому что содержал в своем составе «рестриктный» фермент, разрезающий словно ножницами вирусную ДНК. Через некоторое время вирус начинал бороться против этих «ножниц», после чего его способность к размножению восстанавливалась. Оказалось, что фермент разрезал ДНК не как попало, а в определенных местах, где последовательность оснований следовала закону последовательности букв в слове «мадам», то есть не зависела от того, читать его слева направо или, наоборот, справа налево. Видимо, фермент распознавал такие последовательности. До 1973 года никому не приходило в голову, что открытый Арбером фермент может иметь практическое применение. В 1973 году биолог из Балтимора Даниэль Натан заинтересовался, какой из генов вируса раковой опухоли заставляет эту опухоль расти. Случилось так, что в той же лаборатории, где он работал, был другой сотрудник - Гамильтон Смит, который преуспел в выделении фермента, аналогичного ферменту Арбера. Натан попросил у него небольшое количество этого фермента и разрезал с его помощью длинную вирусную ДНК на отдельные куски разной длины. После этого он окунул в раствор с этими фрагментами кусок фильтровальной бумаги и стал пропускать через нее электрический ток. Отрицательно заряженные фрагменты ДНК стали двигаться к положительному полюсу. Маленькие фрагменты двигались быстрее, большие - отставали. Когда ток был выключен, на бумаге эти фрагменты образовали серию полос, расстояние которых от электродов зависело от их величины. Каждая полоса могла соответствовать либо одному, либо нескольким генам. Одна из них содержала ген опухоли, за которым охотился Натан. В честь первой работы Вейле, Смит назвал свой фермент «рестриктазой», а картину полос, наблюдаемых на фильтровальной бумаге, Натан назвал «рестриктной картой».

232

         Со времени этой пионерской работы ученые выделили сотни различных рестриктаз из разных микроорганизмов, каждая из которых разрезает ДНК в определенных местах на фрагменты разной длины и дает характерную для каждой рестриктазы рестриктную карту. Эти карты характерны для каждого объекта исследований - рестриктная карта ДНК собаки не. похожа на рестриктную карту ДНК человека. В дополнение к этому, не все рестриктные карты человека идентичны. Ученые нашли тонкие различия в положении отдельных полос на рестриктных картах разных индивидуумов. Это говорит о том, что когда-то в прошлом у предков данного индивидуума произошла ошибка при репликации ДНК, которая как-то сдвинула границу гена в том месте, где ДНК разрезается рестриктазой. Эти безвредные опечатки наследуются. Так как дитя наследует половину ДНК от отца и половину от матери, его рестриктная карта содержит полосы отца и полосы матери.

        Очень случайно безвредные опечатки репликации, которые приводят к сдвигу расщепляемой рестриктазой границы гена, по сравнению с тем ее положением, которое она занимает в основной массе случаев, происходят у индивидуумов, которые уже несут в себе опечатки репликации и являются источниками наследуемых болезней. Если болезнетворные и безвредные опечатки наследуются одновременно, повышается вероятность того, что они локализованы на одной хромосоме. Это может служить, ключом для поиска положения дефектного гена, но только лишь в случае если доказано, что безвредная и болезнетворная опечатка наследуются во многих семьях в течение нескольких поколений.

         Элеонора Вебер была вполне здоровой и энергичной женщиной средних лет, как вдруг ее сразила ужасная болезнь, называемая болезнью Хантингтона (Хореей Хантингтона), при которой мозг начинает гнить и затем совсем разлагается. В отличие от фиброзов, Хорея Хантингтона убивает также и тогда, когда она наследуется только от одного из родителей. Носители этого гена не подозревают о его существовании, пока он не проявляет себя в их среднем возрасте, когда, вероятнее всего, они уже передали этот ген своим детям. Дочь миссис Вебер - Нэнси Векслер, была в ужасе от страха, что она унаследовала этот смертоносный ген и что из этого нет выхода. Чтобы как-то ее успокоить, ее отец основал фонд исследований наследственных болезней и мобилизовал ученых на поиски этого гена.

233
       Нэнси узнала об общине в одной дальней рыболовецкой деревне в Венесуэле, где часто заболевали Хореей Хантингтона, боялись ее, называя «El Mal». Она отправилась в эту деревню, познакомилась с семьями, в которых когда-то болели Хореей, и организовала экспедицию, чтобы точнее получить описание всех произошедших случаев. Она взяла образцы крови в этих семьях, привезла их в Соединенные Штаты и нашла ученых, выразивших горячее желание найти вредоносные гены, хотя шансы были мизерными.

        В конечном итоге 49 ученых из четырех американских и двух британских лабораторий объединили свои усилия в решении этой задачи; в 1993 году они выделили ген этой болезни и нашли в нем опечатку, ответственную за возникновение болезни Хантингтона. Это было триумфом, но люди встали перед душераздирающей дилеммой - человек теперь уже заранее мог знать, что он является носителем смертоносного гена, но было ведь неизвестно, как можно от него избавиться и чем лечить эту болезнь. Как сказала Нэнси Векслер: «Одно знание не даст опоры, в которой вы нуждаетесь, вы должны знать, что у вас есть надежда». Но этого-то как раз и не было. Одна женщина из семьи, зараженной этой болезнью, решила все-таки согласиться на проверку, есть у нее этот ген или нет. Она сказала: «Нас убивает прежде всего ожидание и сюрпризы, это убивает изнутри». Когда результат оказался отрицательным, колоссальная тяжесть упала с ее плеч, но когда выяснилось, что смертельный ген унаследовал ее брат, она почувствовала себя виноватой перед ним. Некоторые люди кончали самоубийством, узнав, что зловещий ген угнездился в их организме. С другой стороны, супружеские пары, узнавшие, что их дитя не унаследовало болезни, испытывали безмерное счастье.

        Ряд следующих друг за другом потрясающих научных открытий позволил локализовать гены мышечной дистрофии, цистофиброза, ретинобластомы - ракового заболевания глаз, а также болезни Тай-Сахо — наследственного дегенеративного заболевания мозга младенцев, распространенного среди испанских евреев. Ученые локализовали также гены предрасположенности к раку легких, кишечника и молочной железы, к сердечно-сосудистым заболеваниям, маниакальной депрессии, шизофрении и к алкоголизму. Однако генетическая предрасположенность не всегда реализуется в виде этих болезней.

234
Некоторые из этих болезней проявляются, когда гены наследуются от обоих родителей, некоторые - когда только от одного. Для некоторых из них достаточно иметь один пораженный ген, для других - обязательно два или больше. Курение или неправильное питание могут способствовать активизации некоторых генов.

         В настоящее время достаточно иметь всего лишь одну клетку организма, чтобы обнаружить любой из этих генов экспериментально. Клетка может быть отделена от оплодотворенной яйцеклетки после нескольких стадий ее деления или от мембраны, окружающей восьминедельный эмбрион. Ген можно выделить из белых кровяных телец взрослого человека. Информация, полученная после такого генетического скрининга, может позволить прогнозировать здоровье человека в будущем, продолжительность его жизни и его психическую устойчивость. Наука предоставила нам такие далеко идущие возможности тогда, когда ее прикладные аспекты еще не были достаточно поняты.

         Доктора и ученые в Соединенных Штатах Америки беспокоятся о том, что коммерческие интересы и понесенные на первых порах убытки будут форсировать организацию повсеместного генетического скрининга до того, как все будет достаточно хорошо отлажено для получения достоверных результатов, до того, как представители судебных органов приобретут достаточную квалификацию, чтобы объяснять часто непростой смысл получаемых данных, до того, как население не познакомится с основами генетики человека и с понятиями о статистике и вероятности. Скрининг может привести к неоправданной дискриминации. Работодатели могут отказывать в работе людям с геном предрасположенности к алкоголизму, не зная того, что четыре пятых из тех, кто имеет подобный ген, никогда не становятся алкоголиками, и только четверть из тех людей, которые стали алкоголиками, имеет этот ген. Может случиться так, что родителей будут уговаривать освободиться от плода, у которого обнаружен ген предрасположенности к алкоголизму или маниакальной депрессии, не зная, что Эрнст Хемингуэй был алкоголиком, Вирджиния Вульф страдала от маниакальной депрессии, Достоевский был эпилептиком, а Линкольн страдал от наследственного заболевания соединительной ткани. Хорошее здоровье далеко не всегда сопутствует великим людям.

235
          Генетический скрининг был бы общим благом, если бы он ограничивался установлением предрасположенности к самым обычным болезням, или использовался для семей с наследственными болезнями. Иначе мы можем превратиться в общество генетических ипохондриков. Ген недостаточности по а-антитрипсину - это наследуемый дефект, приводящий к предрасположению к эмфиземе, в особенности для курящих. Несколько лет назад шведское правительство решило, что многих болезней удастся избежать, если проводить генетический скрининг у новорожденных детей для проверки этого гена и в дальнейшей жизни человеку воздерживаться от курения. На практике это решение вылилось в еще более обширную заболеваемость, вызванную возникшими психологическими осложнениями в семьях, и шведское правительство отказалось от своего решения.

          Перевесят ли положительные результаты генетического скрининга его отрицательные последствия? Я уверен, что знание структуры гена человека может уменьшить страдания человечества, частично благодаря новым преимуществам для диагноза, частично благодаря более глубокому пониманию сущности рака и других неинфекционных болезней. Со временем это приведет к более эффективному лечению. Конечно, человеческому обществу будет трудно принять генетический скрининг и привыкнуть к нему, но все можно смягчить соответствующими законами, проясняющими суть дела. Миллиарды долларов, истраченных на проект «Геном человека», скорее всего, принесут пользу жителям богатых стран, которые и так здоровы. Но они не дадут ничего, чтобы освободить от болезней огромное большинство жителей бедного мира, неисчислимое множество искалеченных и зараженных смертельными паразитами людей, и это представляет настоящую угрозу для человечества. На это потрачено еще совсем мало денег, и не прозвучал пока громкий призыв к ученым действовать в этом направлении.

 


 

 

 

 

 

 

 

 




Содержание | Авторам | Наши авторы | Публикации | Библиотека | Ссылки | Галерея | Контакты | Музыка | Форум | Хостинг

Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru

© Александр Бокшицкий, 2002-2007
Дизайн сайта: Бокшицкий Владимир