Молекулярная медицина: зачем копаться в наших ДНК

Досужих разговоров, слухов и сенсационных сообщений в прессе о достижениях генетиков и молекулярных биологов в области медицины сегодня хоть пруд пруди. Постараемся понять: что же это за новая область в здравоохранении? Что уже умеют делать «молекулярные медики» и чего нам ждать от них в будущем?

О молекулярной биологии как о науке впервые заговорили в начале 50-х годов ХХ века. Именно тогда была открыта двойная спираль ДНК и появилось понимание того, что в основе существования и функционирования живой материи лежит генетический код, осуществляющий передачу из поколения в поколение признаков того или иного вида живых существ, их регуляцию и так далее.

В середине 60-х ученые поняли, что по этим генетическим законам живут не только простейшие микроорганизмы (бактерии, амебы и т. п.), но и все млекопитающие, в том числе и человек. В результате исследование человека стало приоритетным направлением развития молекулярной биологии.

Постепенно приходило понимание того, что если жизнедеятельность организма можно описать как совокупность взаимодействий на молекулярном уровне различных биологических субстанций, то, значит, отклонения в этих взаимодействиях могут свидетельствовать о развитии той или иной болезни.

И к середине 90-х годов сложилась большая база данных, которая описывала болезни с точки зрения отклонений в молекулярных взаимодействиях. Это и положило начало такой науке, как молекулярная медицина, то есть изучению возможностей влияния на структуру и взаимоотношения молекул с целью излечения различных заболеваний.

Кто и как командует нашим оганизмом

«Что такое молекулы воды, многие помнят еще из школьного курса химии, - говорит заместитель директора НИИ молекулярной медицины ММА им. Сеченова, доктор биологических наук, профессор Всеволод Киселев. - но вообще молекула - это более общее понятие. И ДНК, и белок, и ген, и хромосома - все это молекулы.

Гены, окруженные белками-посредниками, «упакованы» в хромосомы, и все это объединено в гигантскую молекулу ДНК. Тем не менее, любой ген сегодня из этой структуры можно вычленить и им управлять, чем и занимается генная инженерия. Грубо говоря, геном (гены в хромосомах) - это генеральный штаб, который владеет гигантской базой данных о том, что и как должно в организме работать. А окружающие гены белковые молекулы - это армия, которая отвечает за то, куда соответствующая информация должна попасть и за какую функцию организма отвечать: за кроветворение, за работу печени или головного мозга.

Так вот, молекулярная медицина описывает нормальное состояние человека и патологические отклонения как с точки зрения работы генштаба (все ли там с информацией в порядке), так и с точки зрения функционирования армии белков-посредников (как они обеспечивают нормальное физиологическое существование организма и его отдельных органов).

В чем отличие медицины молекулярной от традиционной? Врач обычно описывает болезнь по симптомам и физиологическим изменениям. Например, инфаркт миокарда — это боли за грудиной, омертвение ткани сердечной мышцы, изменения в сосудах и проч. Но инфаркт - это и конечный результат некой хронологической цепочки молекулярных событий, строго соответствующих именно этому заболеванию.

Другими словами, есть молекула, появление которой в нашем организме вызывает вполне конкретные реакции - воспаление, покраснение и т. п. И когда нам становится известно, что такая-то болезнь - это не что иное, как процесс гиперактивности, скажем, 20 и угнетенности 10 основных молекул, то мы уже, зная этих главных «игроков», можем точно определить фазу заболевания, скорость развития процесса, а главное, определив понятную мишень, вмешаться в этот процесс и, скажем, заблокировать синтез тех или иных молекул. А возможно, наоборот, стимулировать активность нужного для выздоровления гена».

Гены можно и нужно заменять

Расшифровка генома человека (полное научное описание всех генов, находящихся в ДНК) многими обывателями воспринимается как некий научный казус - ну расшифровали, а зачем? Кому это нужно на практике? На самом деле сделано огромное по значимости открытие. Проще говоря, создана генетическая карта усредненного человека. А найти правильную дорогу по карте всегда легче, чем блуждать в потемках.

Например, человек страдает шизофренией. Еще не известно, какой именно ген отвечает за развитие болезни, но уже известно, в какой области генома его искать, что экономит и средства, и время, а значит, приближает решение проблемы. Кроме того, в практической медицине стало гораздо меньше мистификаций, поскольку для очень многих болезней теперь найдена материальная основа в виде конкретного гена или белка.

«Первые результаты мы уже получаем в области ранней генной диагностики заболеваний, которая вообще выходит сегодня на первый план, - продолжает Всеволод Иванович. - Каждый доктор вам скажет, что на поздних стадиях любая болезнь лечится трудно, порой превращаясь в борьбу за улучшение качества жизни пациента, а не за его выздоровление. Поэтому лучше болезнь предупредить.

Как это происходит? Любая болезнь - это стечение обстоятельств. Если десять человек поместить в инфекционный очаг гриппа, то заболеют из них, допустим, только четверо. В условиях длительного стресса у одного гипертония разовьется, а у другого - нет. У одного в тяжелой ситуации случится инфаркт, а у другого - никогда. И все эти события мы можем предсказать, изучив геном того или иного человека.

Если у него обнаружится определенный мутировавший ген, то уже можно прогнозировать у человека развитие той или иной болезни, несмотря на то что клинических признаков ее еще нет. На сегодняшний день учеными описаны несколько групп генов: например, гены, напрямую обуславливающие конкретную патологию; гены, говорящие о предрасположенности к такой-то болезни, и гены, которые точно вовлечены в развитие раковых заболеваний.

По сути, рак - это неконтролируемое деление клеток, и один из самых известных онкологических генов - это р53. Этот белок присутствует в каждой клетке нашего организма, и его задача - как раз контролировать безудержное клеточное деление. Но если этот белок подвергся мутации, изменился, то человек, попав в условия плохой экологии, радиационного облучения, хронического стресса и других факторов риска развития рака, заболеет. Так что можно говорить о том, что р53 - это уже не только готовый онкомаркер, но и лекарство в будущем.

Исследования показывают, что в опухолях р53 встречается в очень небольших количествах или он изменен, а значит, если его станет больше и он будет «правильным» геном, то возьмет под контроль клеточное деление и затормозит развитие опухоли. Сейчас уже идут клинические испытания лекарственных препаратов, которые действуют по принципу замещения мутантного р53 на здоровый прямо в опухолевой ткани, и некоторые результаты просто феноменальны - опухоль не только перестает расти, но есть даже случаи полного выздоровления пациентов.

Очень точно и очень дорого

Вы знаете, что большинство нынешних препаратов, используемых в онкологии, грубо говоря, бьют «по площадям». То есть, направлены на подавление клеточного деления вообще. Но в организме ведь должны делиться и кроветворные клетки, и клетки эпителия кишечника, и другие. В результате помимо основного медики получают и кучу тяжелых побочных эффектов.

Молекулярная терапия - это точечный удар по строго определенной мишени, и в этом ее преимущество, а значит, за ней будущее. Пока эти действия нельзя перенести на все известные патологии, но есть немало болезней, чей молекулярный механизм развития хорошо изучен, и потому мы можем очень точно вмешаться в процесс.

Вообще на сегодняшний день существует три подхода к лечению болезней на молекулярном уровне. Первый путь - это если в организме не хватает какого-то фактора, то мы можем стимулировать его выработку самим организмом. Так это делается с интерфероном: вводятся простые соединения, и человек сам начинает производить интерферон.

Второй путь - создание искусственного аналога отсутствующего фактора путем генной инженерии и введение его в организм. Так больного сахарным диабетом снабжают человеческим инсулином. И третий путь - генотерапия, или введение нормального гена взамен мутантного с высокой способностью, либо активизация производства какого-то нужного белка, либо, наоборот, блокировка синтеза вредного для человека продукта.

Нужно сказать, что сегодня то, о чем я говорю, - это, во-первых, больше мировой, нежели отечественный, опыт. А во-вторых, молекулярная медицина - это очень дорогая медицина. Ее даже называют «бутиковой». Но так будет ровно до той поры, пока она не станет массово применяться, и так обязательно будет, поскольку сами технологии достаточно просты.

Даже сейчас есть эффективные, в том числе противораковые, препараты, которые стоят от 500 до 1000 долларов за одну инъекцию. Они хорошо себя зарекомендовали за рубежом. Но для наших больных они недоступны, поскольку там их оплачивает страховая медицина, а здесь - нет. И сделать эксклюзивную медицину общедоступной способно, на мой взгляд, только государство.