Рассказывает Илья Валерьевич Бизин, кандидат технических наук, биоинформатик. научный сотрудником научной лаборатории молекулярной онкологии НМИЦ онкологии им. Н.Н. Петрова,.
🔸Как анализ конкретных участков ДНК помогает в лечении онкозаболеваний?
Мы можем увидеть мутацию в участках ДНК, ассоциированных с онкозаболеваниями, и понять, вредная она или нет. Мы постоянно ищем такие участки. Отбираем группу пациентов с похожими заболеваниями, достаточно дорогостоящими методами анализируем всю кодирующую последовательность их геномов и смотрим какие-то закономерности, к примеру, что у этой группы встречается с большей вероятностью какой-то генетический вариант.
Дальше мы этот вариант будем проверять на расширенной группе больных и здоровых людей. Чтобы это сделать, мы разрабатываем ПЦР-тест, который будет «смотреть» конкретно этот вариант из всего генома, есть он у человека или нет. Если это наследственные раковые синдромы, которые мы ищем, то выделяем ДНК из крови. Также есть тесты на соматические мутации, но здесь уже используется биопсийный материал опухоли, в основном речь идет о выборе терапии, например, таргетных препаратов.
🔸Считается, что генетический код человека почти полностью расшифрован. Что это значит?
На сегодняшний день то, что принято называть расшифровкой ДНК – это прочтение буквенной последовательности, но никак не понимание смыслов, которые записаны в ДНК. Мы находимся только в первой половине этого пути познания и понимания.
На самом деле это даже не расшифровка в буквальном смысле, а только прочитывание отдельных букв и слов, в отдельных случаях даже без понимания смысла. Мы понимаем только определенные слова – как последовательность ДНК преобразуется в последовательность белка – это и есть генетический код.
Только пару лет назад произошел значимый прогресс в предсказании того, в какие объемные структуры превращаются эти белковые последовательности. Этому способствовало развитие методов глубокого машинного обучения и искусственных нейронных сетей. Ученым еще предстоит много разбираться с тонкостями регуляторных участков ДНК, чтобы понимать, когда какие гены будут включаться, а когда – выключаться.
🔸Что имеется в виду, когда говорят, что ДНК способна «сама себя лечить»?
Не ДНК сама себя лечит, а специальная машинерия клетки. Существуют специальные системы репарации ДНК. Когда ДНК удваивается, то по принципу комплиментарности напротив одного азотистого основания обязательно ставится другое. Это соответствие иногда может нарушаться по разным причинам.
Львиная доля таких причин – внутренние, химические. Из-за гигантской длины ДНК вероятность ошибки на трех миллиардах букв при копировании достаточно высокая. В результате большая часть мутаций ДНК исправляется специальными белками, специальными «машинками» внутри клетки. Для каждого вида нарушений существует свой фермент, который эти мутации исправляет. Информация об устройстве этих ферментов также закодирована в ДНК.
🔸Какое внешнее воздействие способно негативно повлиять на структуру ДНК? Стресс может спровоцировать рак?
Чтобы в ДНК произошла мутация, нужно мощное воздействие из вне, к примеру радиация или активное химическое соединение. Но все-таки статистически ДНК от внутренних причин повреждается больше.
Достоверных хороших исследований на тему связи стресса и мутации ДНК нет. Если, гипотетически, представить механизм связи стресса и рака, то его следует искать на более высоком уровне, например, в изменениях иммунного ответа на клетки, в которых накопленные повреждения уже нельзя исправить. Такие клетки иммунная система должна уничтожать.
🔸Когда говорят, что человеческая природа не меняется и люди ведут себя одинаково во все времена, значит ли это, что причину надо искать в ДНК?
В норме ДНК стабильна. От поколения к поколению насчитывается всего несколько сотен мутаций на более чем шесть миллиардов букв. При этом большинство мутаций нейтральны и ни на что не влияют, так как только 1 процент из трех миллиардов букв ДНК находится в генах или регуляторных участках. Поэтому при передаче генетической информации от поколения к поколению ДНК достаточно консервативна.
Человеческая природа меняется в основном комбинацией ДНК, от мамы и папы мы получаем ее разные копии, в результате у каждого ребенка разные участки этих двух родительских копий по-своему (случайным образом) скомбинированы и в конечном счете определяют его индивидуальность.
🔸Есть в природе организм, чья ДНК совершенно не похожа на другие?
Вся ДНК, которую мы знаем на планете Земля, устроена одинаково. Сам язык и набор ДНК у всех живых организмов один и тот же. Исключение разве только составляют некоторые бактерии и вирусы.
🔸Чем опасны попытки вторжения в структуру ДНК?
Если говорить о человеческой ДНК, то у нас еще недостаточно машинерии по изменению генома с нужной нам точностью и знаний о конкретных изменениях.
А что касается изменений других организмов – растений и животных – то это очень перспективная технология. Все внесенные изменения можно проверить, прежде чем использовать полученный организм. Эти изменения не представляют никакой опасности, потому что методы, которые ранее применялись для создания различных сортов в сельском хозяйстве или животноводстве гораздо сильнее меняли ДНК и гораздо в более непредсказуемых вариантах.
🔸Популярно мнение, что раз мы едим генномодицифированные продукты, то и сами мутируем, превращаясь в генномодифицированных людей.
У организмов, полученных современными генно-инженерными методами, нет отличий от любого другого организма, полученного в результате эволюции и селекции. В желудке человека все переварится одинаково – и томат с геном рыбы, и обычная рыба в томатном соусе. С точки зрения пищеварения никакой разницы нет.
🔸Какая сегодня главная задача по изучению ДНК?
Самое интересное для ученых – это понять связь генотипа с фенотипом. То есть, как изменение последовательности ДНК будет проявляться в живом организме, чем отличается один индивид от другого на уровне ДНК и как он отличается сам по себе на уровне организма. Сейчас мы можем только сказать о том, что замена некоторой буквы в определенном гене приводит к фатальным последствиям, к генетическому заболеванию. Но мы не можем поменять эту букву на ту, которая присутствует у большинства людей, которые не страдают этим заболеванием или точно предсказать эффект от комбинации нескольких вариантов. Хотя работы в этом направлении ведутся. К примеру, в 2018 году китайский ученый провел очень спорный эксперимент, когда двум девочкам-близнецам еще на стадии ЭКО отредактировали один из генов, чтобы они стали невосприимчивы к вирусу ВИЧ.
#нмицПетрова
Присоединяйтесь к ОК, чтобы подписаться на группу и комментировать публикации.
Нет комментариев