ДНК-диагностика для медицины и спорта

Лаборатория генетики человека Центра ДНК-биотехнологий — единственная в стране, аккредитованная в области исследования индивидуальных генетических особенностей человека. Это направление чрезвычайно интересно, поскольку напрямую связано со здоровьем человека. О «секретах», раскрытых сотрудниками подразделения, рассказывает его руководитель — доктор биологических наук, профессор Ирма МОССЭ.
— Известно несколько тысяч заболеваний человека, и все они в той или иной степени зависят от генотипа. Есть недуги, которые связаны только с наследственными особенностями индивидуума. С ними ребенок рождается или они неминуемо проявляются в более позднем возрасте. Другие болезни наследственно обусловлены — к ним есть генетическая предрасположенность, но для их проявления необходимы провоцирующие факторы, зависящие от образа жизни. Такие заболевания называются многофакторными. И нет болезней, не имеющих генетической предрасположенности, включая простудные, инфекционные и даже травмы. Гены большинства наследственных болезней уже известны. Их молекулярно-генетическая диагностика применяется в медицинской практике во всем мире. В то же время генетическая предрасположенность к многофакторным заболеваниям еще не исследована или изучена недостаточно, поэтому одна из актуальнейших задач молекулярной генетики — выявление генетических факторов, приводящих к развитию тех или иных болезней, прежде всего опасных. К ним относится большая часть широко известных тяжелых патологий: сердечно-сосудистые, онкологические, аллергические и др. Поэтому диагностика наследственных заболеваний с помощью молекулярно-генетических методов широко используется в мировом здравоохранении.
— Соответствует ли уровень исследований, проводимых в лаборатории, мировым наработкам в этой области?
— Мы нисколько не отстаем от зарубежных коллег. К примеру, изучаем полиморфизм генов, ответственных за возникновение ишемической болезни сердца, и в частности инфаркта миокарда. Это наиболее частые и опасные заболевания человека, обусловленные тромбозированием кровеносных сосудов. Так, при инфаркте миокарда в 75—80% фиксируются тромбозы коронарных артерий, в 75—80% случаев инсультов наблюдаются тромбозы сосудов мозга, смертность от тромбоэмболии легочной артерии — одна на 1 тыс. человек в год. Генетические факторы риска артериальных тромбозов изучены недостаточно, сведения о генетической предрасположенности к ним отрывочны и противоречивы. Совместно с РНПЦ «Мать и дитя» нами разработана технология ДНК-диагностики, которая в 5—10 раз дешевле общепринятой и требует в 3—5 раз меньше времени на анализ. С помощью этой технологии выявлены варианты генов, повышающие в 2—3 раза риск развития инфаркта миокарда.
Исследуем также генетические механизмы кардиометаболических нарушений. Сейчас начали оказывать услуги населению по выявлению генетической предрасположенности к диабету, остеопорозу, сердечно-сосудистым заболеваниям и т.п.
— Ведутся ли работы по медицинской генетике в других подразделениях института?
— Исследования в данной области проводятся в 4 лабораториях. Всего в нашем учреждении выполняется 23 научно-исследовательских проекта в области генетики человека, в том числе 17 — совместно с учреждениями медицинского профиля — РНПЦ «Мать и дитя», РНПЦ «Кардиология», РНПЦ онкологии и медицинской радиологии им. Н.Н. Александрова, БГМУ. Достигнуты определенные научные успехи. Впервые в Беларуси освоены методы диагностики заболеваний, связанных с мутациями в митохондриальной ДНК. Выявлены точковые мутации в генах митохондриального генома, сопровождающие развитие синдрома Дауна и синдрома Лебера. В ходе внедрения данного метода в клиническую практику РНПЦ «Мать и дитя» выявлено 19 носителей данной мутации. Разработаны методические рекомендации по определению полиморфизма GST-генов для планирования лечения и тактики наблюдения больных раком. Документ внедрен в НИИ онкологии и медицинской радиологии им. Н.Н. Александрова.
Эти и другие результаты, полученные в ходе выполнения проектов, используются для формирования групп риска, профилактики или ранней диагностики патологий, определения тактики лечения, а также предотвращения тяжелых осложнений и повторных случаев заболеваний. Все это имеет большое социально-экономическое значение.
— Современная наука достигла такого уровня, что каждый человек, помимо общегражданского, может иметь еще генетический паспорт. Насколько корректна его разработка и нужен ли он в принципе?
— Действительно, уже при рождении ребенка можно составить его генетический паспорт и отразить в нем все его наклонности и способности, предрасположенность к заболеваниям. Однако составление таких документов связано со многими моральными и этическими проблемами. Кому может быть доступна информация о риске тяжелых наследственных заболеваний у данного человека? Захотят ли его учить, брать на работу, вступать с ним в брак? Должен ли он сам знать о тех серьезных недугах, которые неминуемо возникнут у него в зрелом возрасте? И тем не менее мы в состоянии многое изменить, зная свои генетические особенности. Можем использовать и развивать потенциальные способности, выбирать профессиональную деятельность на основе наследственных задатков, скорректировать образ жизни с учетом генетических рисков, учитывать их при планировании семьи, для того чтобы избежать рождения детей с тяжелыми наследственными заболеваниями. Таким образом, ДНК-диагностика генома каждого конкретного человека, безусловно, необходима — как для него самого, так и для учреждений здравоохранения
— Какие еще сведения могут быть в генетическом паспорте?
— К настоящему времени определены гены, оказывающие существенное влияние на состояние опорно-двигательного аппарата и на такие физические качества человека, как выносливость, скорость, сила, способность к восстановлению после физических нагрузок. Генотип каждого индивидуума сохраняется неизменным в течение всей его жизни. Поэтому можно выявить будущие способности у ребенка в любом возрасте, что позволяет существенно улучшить отбор и профилизацию спортсменов, поскольку обычные тесты не всегда могут корректно определить, в каком виде спорта человек может достигнуть наилучших результатов. Поэтому в нашей лаборатории сейчас проводятся исследования и по этой тематике.
Опубликованных данных о результатах генетического тестирования спортсменов относительно немного. Одна из причин — закрытость подобных исследований. Информация о генетических маркерах, использование которых позволит выявить спортивные задатки, как и сведения о многих других научных достижениях, нацеленных на новые перспективы в большом спорте, относится к категории ДСП — для служебного пользования. Новые технологии подготовки спортсменов на основе выявления генетической предрасположенности к выполнению физических нагрузок может затрагивать национальные интересы стран, разрабатывающих такие технологии. Поэтому необходимо формировать собственный банк ДНК спортсменов и проводить свои молекулярно-генетические исследования. Эта работа нужна и потому, что существуют этнические особенности в распределении вариантов генов в популяциях. Результаты, полученные для афроамериканцев, могут не в полной мере совпадать с данными распределения генотипов среди европейцев или жителей Азии. Другой, более значимой причиной, безусловно, является сложность понимания функционирования генома человека. Несмотря на успехи реализации проекта «Геном человека», функция и роль большей части генов остается неизвестной. Кроме того, необходимо убедиться в статистической достоверности присутствия фаворитных аллелей в геноме спортсменов относительно контрольной выборки. Для этого нужно исследовать гены не 2—5 чемпионов, а нескольких сотен элитных спортсменов. Нежелательный аллель одного гена может быть компенсирован другими генами за счет изменения путей метаболизма. Следовательно, чем больше генов будет включено в анализ при отборе спортсменов, тем более достоверным будет результат.
Генетическое тестирование необходимо еще и потому, что оно позволяет сохранить здоровье атлета при интенсивных физических нагрузках. Не секрет, что большой спорт часто чреват негативными последствиями для организма человека: у футболистов и хоккеистов нередки тромбозы вен на ногах, у боксеров — травмы головного мозга, не исключено развитие у спортсменов гипертрофии сердца и даже синдрома внезапной смерти. С помощью ДНК-тестирования можно не только определить, насколько человек способен к высоким спортивным достижениям, но и одновременно выяснить предрасположенность к сердечно-сосудистым заболеваниям и другим патологиям, возникающим при длительных физических нагрузках. Соответственно, подход к выбору оптимального вида спорта и к построению тренировочного процесса должен быть строго индивидуальным.
— Какие практические достижения в области генетики спорта на счету лаборатории?
— К нам обратилось руководство национальной олимпийской сборной команды Беларуси по биатлону с просьбой протестировать спортсменов на устойчивость к гипоксии, поскольку им предстояли ответственные международные соревнования в высокогорных условиях. Проанализировав всех участников команды по 12 молекулярным маркерам, мы убедились, что генетическая составляющая устойчивости к гипоксии у них намного выше, чем у населения в целом, но и у представителей элиты спорта присутствуют, хотя и довольно редко, не очень благоприятные аллели. Были обнаружены генетические различия не только между отдельными представителями команды, но и между основным и резервным составами. Выявленные особенности тренеры и врачи команды учли для еще более целенаправленного подбора индивидуальной программы нагрузок спортсменов, фармакологической поддержки и системы питания каждого из них.
Сейчас ведем разработку программ отбора и профилизации спортсменов. Использование ДНК-технологий будет служить научной основой не только для выбора вида спорта, но и построения индивидуальных компьютерных программ многолетней подготовки спортсменов начиная с детско-юношеских школ. Таким образом, исследования в области молекулярной генетики вносят существенный вклад в развитие здравоохранения и спорта, позволяя поднять их на новый, более высокий уровень.