Генетика. Современный подход

  Всего 20 лет назад самыми тонкими методами изучения наследственной патологии  человека были цитогенетический анализ дифференциально окрашенных хромосом и биохимическое исследование метаболитов  и ферментов методами электрофореза  и хроматографии. Со второй половины 80-х годов ситуация радикально изменилась.[4] Новые методы выделения, клонирования, секвенирования, гибридизации ДНК уже вошли в лабораторную и клиническую практику диагностики наследственной (и не только наследственной) патологии. Разработанные же на базе рекомбинантных ДНК методы конструирования векторов для переноса в клетки-мишени, интеграции в геном реципиента и экспрессии в нем корригирующих ДНК-последовательностей начинают применяться для молекулярной заместительной терапии генетических и иных дефектов. 

2. Генодиагностика.

  Среди медицинских приложений современных  генно-инженерных технологий наиболее успешно развиваются генотерапия  и, особенно, генодиагностика.

  Многообразие  форм наследственных болезней (а их уже известно более 4 тыс.), изменчивость их клинических проявлений и часто отсутствие радикального лечения делают особенно актуальной разработку точных ранних (пре клинических и пренатальных) методов диагностики этих болезней. А это прежде всего ДНК-диагностика, молекулярная цитогенетика, тонкая биохимическая и иммунодиагностика, компьютерный информационный анализ. К сожалению, сегодня такие методы доступны пока только федеральным медико-генетическим центрам, академическим и университетским клиникам.

  Своеобразную  группу форм наследственной патологии представляют синдромы, обусловленные генетическими дефектами, которые занимают промежуточное положение между собственно генными мутациями и хромосомными перестройками. Сочетание тонкого цитогенетического и молекулярного анализа соответствующих участков хромосом позволило точно картировать их и секвенировать прилежащие к точкам разрыва последовательности ДНК. Эти результаты помогают понять природу таких синдромов и открывают новые возможности для их точного диагноза и прогноза. Тонкий молекулярный анализ позволяет также открывать и исследовать новые, ранее неизвестные гены человека.

  Изучение  закономерностей наследования нормальных и патологических признаков и  сейчас занимает ведущее место в  генетике человека.

  Обнаружение взаимосвязи между генами и белками (ферментами) привело к

созданию  биохимической и молекулярной генетики (молекулярной биолгии). Иммуногенетика изучает генетические основы иммунных реакций организма человека. Выяснение  первичного биохимического нарушения, приводящего к наследственному заболевания, облегчает поиск путей лечения таких болезней. Так, заболевание фенилкетонурия, обусловленное недостаточным синтезом определенного фермента, регулирующего обмен аминокислоты фенилалалина, поддается лечению, если из пищи исключить эту аминокислоту. Раньше же, дети, родившиеся с таким пороком, были обречены. Изучение роли генетических факторов и факторов среды в развитии

заболеваний с наследственным предрасположением  составляет один из ведущих разделов медицинской генетики. Популяционная  генетика изучает распределение пар генов в группах живых организмов, закономерности и причины этого распределения. Цитогенетика – раздел генетики, изучающий распределение генов в хромосомах эутокариотов, картирование генов в хромосомах. Изменения в генетическом материале могут возникнуть под воздействие факторов окружающей среды. Так же существует раздел генетики – радиационная генетика – предметом изучения которого является влияние на генотип излучающих физических факторов. 

3. Генотерапия.

  Основная  часть работ по генотерапии наследственных и других заболеваний ориентирована на получение корригирующих последовательностей и векторов, их перенос и встраивание в клетки-реципиенты. Для этой цели испытываются плазмидные и вирусные векторы, баллистические микроинфузии, трансплантация клеток и др.

  Ряд исследователей в разных странах  полагают, что сегодня наиболее реальна  генотерапия муковисцидоза.[5] Это тяжелое, рецессивно наследуемое заболевание, обусловленное дефектами в выделенном и клонированном гене, которые приводят к поражению экзокринных желез и проявляются чаще всего в виде бронхолегочных изменений. Надеяться на более быстрый успех генотерапии позволяет доступность легочной ткани для ингаляций; тем более что, по имеющимся данным, для терапевтического эффекта достаточно всего 5 - 10% нормально функционирующих клеток. Среди возможных векторов для доставки корригирующих ДНК к клеткам и тканям-мишеням при генотерапии муковисцидоза рассматриваются вирусные, плазмидные, липосомные и пептидные конструкции. 

3. Этические проблемы.

  Проникновение в медицинскую практику новейших биотехнологий привело к выделению  из общей медицинской этики и  деонтологии специального раздела - биоэтики, которая, впрочем, имеет  уже полуторадесятилетнюю международную  историю.

  Прежде  чем давать этическую оценку действиям врачей-генетиков, попытаемся схематично представить основные этапы внутриутробного развития человека. Такое отступление поможет нам увидеть, как не прост ответ на кажущийся банальным вопрос о начальной точке новой телесной жизни человека со всеми вытекающими из него нравственными, правовыми, медико-биологическими и другими следствиями.

  Предпосылкой  для зарождения новой жизни служит раздельное в недрах мужского и женского организмов созревание половых клеток до почти полной готовности к слиянию одной женской половой клетки с одной мужской. При этом каждая из них привносит в объединенную результирующую клетку один из двух равноценных, взаимно дополняющих и строго индивидуальных комплектов генетического материала, совместное наличие которых, точно по одной дозе каждого, и обеспечивает начало и дальнейшую жизнь нормального организма.

  Несоблюдение  любого из названных условий означает потерю соответствующей клеткой  способности к развитию, что и  случается отнюдь не редко. Добрая половина женских половых клеток, приступивших к развитию, не достигает созревания, а из мужских клеток лишь ничтожная доля фактически участвует в оплодотворении. Лишь одна из сотен миллионов мужских половых клеток сливается с единственной дозревающей женской половой клеткой.

  Но  и это еще не все. Генетический материал клеток-партнеров не вдруг  объединяется в единый набор, а большинство  из блуждающих уже слившихся клеток теряется в половых путях женского организма. Лишь спустя примерно две  недели, как правило, единственная оплодотворенная яйцеклетка имплантируется в набухшую стенку матки, соединяется с материнским организмом плацентой и кровеносной сетью, обеспечивающей питание эмбриона и плода весь внутриутробный период. И только тогда оплодотворенная яйцеклетка благополучно вступает в фазу, которую можно считать точкой уверенного старта жизни нового организма. Именно в этот и более поздние сроки начавшейся беременности производятся операции абортов.

  В связи со сказанным можно понять точку зрения о недопустимости искусственного прерывания беременности. Однако в случае рождения больного ребенка представляется неоправданной жестокостью оставлять несчастную женщину и ее семью самостоятельно преодолевать свое горе и проблемы - материальные, моральные, эмоциональные, в том числе угрозу распада семьи. Те, кто убеждает женщину не брать на душу грех изгнания вынашиваемого плода, а также и общество обязаны создать ей, ее семье и больному младенцу щадящие, комфортные условия, принять на себя необходимые затраты. Кроме того, врачи и другие работники здравоохранения должны обеспечить строгое сохранение врачебной тайны, чтобы защитить такую семью от возможной дискриминации в быту, при трудоустройстве и т.д.

  Наметившиеся  успехи в этиологическом лечении  наследственных и врожденных болезней с помощью генотерапии привели к появлению нового направления, своего рода "молекулярного протезирования".[6] Эта область уверенно набирает силу уже не только в лабораториях, но и в клиниках. Есть основание думать, что внедрение генотерапии в практику поможет снять и некоторые нравственные проблемы. Тем более что постоянное совершенствование новых медико-генетических технологий позволяет проводить генодиагностику и генотерапию на самых ранних сроках беременности, а иногда даже на мужских и женских зародышевых клетках в организмах супругов

  Развитие  геномных технологий порождает специфические  биоэтические проблемы. Манипулирование  с генетическим материалом и клетками человека сопряжено с взятием  образцов биоматериала у индивидов  для диагностики или экстракорпоральных изменений в интересах данного лица, его живущих или будущих потомков, или иных родственников. Кроме того, введение в организм человека генетического материала аутологического или чужеродного происхождения для коррекции работы его генома или иные способы генотерапии затрагивают интересы как непосредственно обследуемых или проходящих лечение лиц, так и их родственников и потомков: их здоровье, семейное положение, страхование, трудоустройство, собственность и др.

  Генетические  болезни - как правило, семейные, поражающие группу лиц в нескольких поколениях. Соответственно медицинская информация, включая данные о ДНК пробандов и их родственников, должна длительно храниться и использоваться в интересах как ныне живущих членов рода, так и их потомков. В группу риска попадают и здоровые люди, у которых наследственное заболевание проявится в более позднем, иногда пожилом возрасте. В таких случаях наиболее точный прогноз может базироваться на ДНК-диагностике, если она технологически возможна.

  Наибольшую  опасность может представлять дискриминация отдельных лиц или групп на основе полученной о них генетической информации. Такая опасность возникает, когда к генетической информации получает доступ третья сторона, особенно работодатели, страхователи, работники образования. Этические проблемы изучения генома человека и использования геномных технологий в практике содержат ряд общечеловеческих аспектов. Очевидно, что правовая и этическая регламентация медицинских приложений генотехнологий в России должна строиться с учетом международного опыта. В этом плане разрабатываемые в настоящее время в Государственной Думе России законопроекты о правовых основах биоэтики в связи с новыми технологиями требуют еще серьезного усовершенствования.

  Среди медицинских приложений геномных технологий особняком стоят методы клонирования. Речь идет об эмбриональной микрохирургии по переносу хромосомного набора из соматических клеток организма-донора в лишенную собственного ядра яйцеклетку женщины-реципиента и вынашивание той же или, что более вероятно, другой женщиной, так называемого клонального плода. Из млекопитающих пока имеются лишь единичные успешные опыты на овцах, сопровождавшиеся очень большим процентом неудач - в наиболее известном эдинбургском эксперименте из 277 испытаний единственно удачной оказалась овца Долли. Очевидно, что всякие попытки перенесения таких методик на человека в настоящее время этически недопустимы. Более того, надо иметь в виду, что в этих случаях было бы получено не генетическое потомство супружеской пары, а очень близкое телесное подобие только одного из ее членов, как бы запоздалое появление на свет генетического близнеца донора хромосомного материала. Формирование же личности такого клонального организма будет определяться не только его генетической конституцией, но главным образом его воспитанием в конкретной семейной и социальной обстановке. В будущем, когда технология станет надежной, можно будет подумать о ее использовании для преодоления бесплодия супружеских пар. Но и тогда реализация клонирования вызовет ряд межличностных проблем, которые нужно будет решать.

  Все эти примеры показывают, что для  решения возникающих этических  проблем требуется совместное компетентное участие медиков, генетиков и  социальных работников. Вместе с тем  существующие системы образования мало способствуют их взаимопониманию - врачи недостаточно подготовлены по биологии и генетике; с другой стороны, в светских гуманитарных вузах, практически нет основ биологии человека и медицины. 

4. Заключение.

  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.