Яке майбутнє чекає медицину: генетика на межі фантастики

Медицина нині переживає революцію. Донедавна вона намагалася лікувати хворобу загалом: виправити те, що зіпсувалося в людському тілі. Коли з"являлася пухлина — її варто позбутися, коли з"являвся діабет — треба його лікувати, коли з"являвся високий тиск крові — його необхідно знизити. Медицина завжди була поставлена перед доконаним фактом. Останнім часом цей підхід почав радикально змінюватися. Тепер науковці переймаються питаннями: навіщо чекати на появу хвороби? Невже не можна її передбачити? Чи не можна виявити зародок недуги, щоб вона не дійшла до невідворотного стану?

Розв"язати такі питання дуже складно, адже спочатку треба дослідити хвороби, щоб визначити їхню суть. Фахівці висунули гіпотезу, що всі біологічні процеси в організмі залежать від його генетичного коду, "програми життя", яка зосереджена у хромосомах кожної клітини. Тому необхідно проаналізувати генетичне тло хвороби і виявити, які гени є мутованими (зміненими) та як такі зміни впливають на розвиток недуги.

Розшифровуючи геном

Генетичний код — це абетка із трьох мільярдів літер (нуклеотидів), сконцентрованих у 46 хромосомах. До кінця ХХ століття його ще не розшифрували і не дослідили. Коли я закінчував докторат наприкінці 1980-х, прочитання 300 таких нуклеотидів потребувало понад тижня. Власне тоді в Америці стартував величезний проект із розшифрування (секвенування) цілого генома людини — усіх 3 млрд нуклеотидів. Це мало дати дослідникам доступ до коду життя людини. До того часу науковці вже прочитали генетичний код інших організмів, в яких набагато простіший геном (бактерії, віруси). І на початку ХХІ століття генетичний код людини нарешті був секвенований. Це спричинило медичну революцію.

Другий її чинник — поява приладів, які дозволили секвенувати генетичний код людини за кілька днів за відносно невисоку ціну. Свого часу прочитання першого генома людини коштувало $3 млрд і тривало 15 років, тепер — близько $1 тис. і потрібен лише тиждень. За таких умов можна легко уявити наступний сценарій.

Хворий приходить до лікаря, який бере невеликий зразок крові. За кілька днів у лабораторії прочитують генетичний код пацієнта і надають його лікареві. Зважаючи на зміни у коді, медик діагностує у пацієнта початок діабету і на підставі специфічних мутацій цієї людини призначає ліки, що впливатимуть на її "ушкоджені" гени. Це так звана персоналізована медицина, коли ліки підбирають відповідно до генетичних вад недужого.

Від коду до терапії

Проаналізувавши генетичний код пацієнта, медик може передбачити, як надалі той буде реагувати на ліки, які можливі наслідки лікування, які хвороби можуть з"явитися у пацієнта пізніше.

Такий спосіб діагностування поширений у багатьох країнах. У наших лабораторіях ми секвенуємо лише деякі гени людини, в яких підозрюємо хворобу. Приміром, якщо в когось з"явиться гостра мієлогенна лейкемія, ми секвенуємо гени FLT3, NPM1, C/EBPα і DNMT3A. На підставі профілю мутацій у цих генах лікарі можуть передбачити, які ліки будуть найефективнішими для терапії.

Щотижня з"являється нова інформація, що дозволяє поліпшувати лікування, тож можна собі уявити, якими шаленими темпами розвивається ця наукова галузь. Секвенування цілого генома людини нині використовується лише під час експериментів, адже ми ще не дослідили усі можливі відхилення у коді. Людина має близько 20 тисяч генів, і натепер неможливо дослідити, як вони та їхні різновиди співпрацюють у здоровому тілі, яка їхня роль у розвитку хвороби.

Секвенування не обмежується лише тими генами, які прямо пов"язані з хворобою, чи тими, що її спричиняють. Двоє людей з однаковою недугою можуть по-різному реагувати на ті самі ліки. Тому що їхні генетичні коди не ідентичні, вони мають різновиди тих самих генів. А ці різновиди безпосередньо впливають на лікування. Наприклад, одна людина може мати активнішу молекулярну помпу, яка "викидає" ліки з клітини швидше, ніж в іншої людини з іншим різновидом того самого гена (тієї самої "помпи"). Тож знаючи заздалегідь секвенцію цього гена, лікар може передбачити, яку дозу ліків треба призначити, залежно від "сили" (секвенції) цієї помпи.

Передові фармацевтичні фірми та лабораторії активно працюють над цим аспектом. Вони хочуть дослідити, яким чином пацієнти реагують на різні терапії, залежно від їхнього генетичного коду. Остаточна мета таких експериментів — створити банк ліків, які адаптуватимуться до кожного пацієнта. Ці препарати та їхні дози будуть унікальними. У цьому і полягає концепт персоналізованої медицини. Тоді й ліки будуть набагато кращими, діятимуть лише на "зіпсовані" процеси тіла і лікуватимуть лише хворі клітини, тканини чи органи.

У нашому Центрі молекулярної патології ми започаткували експериментальну програму (разом з однією з біотехнологічних фірм), де досліджуємо генетичне тло здорових тканин і хворих на рак. Прочитавши склад різних генів, пов"язаних із цією хворобою, ми зможемо виготовляти препарати, які будуть специфічно реагувати на мутовані гени одного й того самого пацієнта. У Центрі працює діагностична лабораторія (де розшифровуємо генетичний код), біохімічна лабораторія (де вдосконалюємо ліки), біолабораторія (в якій штучно вирощуємо клітини хворого пацієнта та випробовуємо нові ліки на тих клітинах) і клініка (в якій застосовуємо нову терапію). Хочу наголосити, що такі експерименти жорстко регульовані законами, перебувають під постійним наглядом комітетів біоетики, а усі досліди проходять за згоди пацієнтів.

Проблеми етики та безпеки

Утім, виникають нові проблеми. Як запобігти зловживанню такою інтимною інформацією про людину? Дослідник Джеймс Ватсон, який відкрив хімічну формулу ДНК (нашого генетичного коду) і отримав за це Нобелівську премію, нещодавно виступав у нашому університеті. Він заявив, що шкодує, що колись дозволив розмістити свій генетичний код в інтернеті. Тож постає питання: як ми можемо бути впевненими, що генетична інформація людини залишиться приватною, доступною лише їй та (за власної згоди) її лікареві?

Інша проблема — секвенування ембріона людини в утробі матері. Досі це робили, щоб визначити, чи не має ембріон значних генетичних вад. Проте батьки можуть домагатися просеквенувати код дитини і тоді вирішити, хочуть вони доношувати цю дитину чи ні. Згодом можна буде дослідити на підставі прочитаного генетичного коду, чи матиме дитина хист до математики, музики тощо.

Але такі поступи у медицині можуть призвести до "дизайну" дітей: батьки вибиратимуть характеристики майбутнього маляти: від нейтральних (колір очей, волосся) до радикальних (хлопець чи дівчина, фізичні дані, психологічні риси. Усе це наразі лише наукова фантастика, але медицина поступово йде у напрямку, який змінить цю фантастику на реальність. Тож розвиток біоетики та медичної моралі є надзвичайно важливим і має йти паралельно зі здобутками біомедицини.

Прорив до стовбурового стану

Хоча є й позитивні зрушення. Експерименти над стовбуровими клітинами дали дуже гарні результати. Дослідникам вдалося повернути розвинені (диференційовані) клітини назад, до стовбурового стану. Це означає, що можна видалити будь-які клітини (приміром шкіри чи крові) у хворого пацієнта і в лабораторії повернути їх до стовбурового стану. Ці клітини можуть перетворитися у будь-яку іншу клітину тіла, якщо їх правильно вирощувати в лабораторних умовах.

Такі маніпуляції дозволятимуть вирощувати нові тканини чи органи, використовуючи власні клітини пацієнта. Тоді проблема сумісності тканин донора і пацієнта відпадає. Крім того, хворі клітини можна виправити в лабораторії і потім трансплантувати їх пацієнту. Також можна буде вирощувати хворі клітини в лабораторії та випробовувати на них різні терапії, не ризикуючи здоров"ям пацієнта. Деякі лабораторії уже вирощують штучні тканини для пересадки шкіри пацієнтам із опіками, використовуючи стовбурові клітини хворого.

Донедавна єдиним джерелом стовбурових клітин були ембріони людини, штучно запліднені в лабораторіях чи отримані від абортованих дітей. Використання таких стовбурових клітин суперечило етичним принципам християнської моралі. Утім нещодавно було доведено, що кожна людина має власні стовбурові клітини, які можуть перетворитися у будь-яку клітину тіла. Ці "дорослі" стовбурові клітини є у різних тканинах та органах, приміром, у шкірі. Тож можуть слугувати для відтворення здорових клітин чи тканин хворої людини.

Контроверза клонування

Найбільш суперечливою темою щодо пошуків здоров"я є клонування. Ця технологія дозволяє відтворити точну копію одного організму, використовуючи лише одну клітину цього самого організму. Натепер уже клонували багато різних організмів: бактерій, плазунів, мишей, жаб, комах, рослин. Намагалися те саме зробити з людиною, утім марно. Одному дослідникові вдалося дійти у своїх експериментах до стадії бластоцисти (120-150-клітинного ембріона). Він навіть імплантував кілька таких ембріонів у сурогатних матерів (добровольців), але згодом їх терміново абортували.

Під час клонування тварин (коней, корів, овець) понад три чверті імплантованих ембріонів, що успішно доходять до кінця вагітності, народжуються із серйозними біофізичними вадами, які нерідко спричиняють смерть. То що ми робитимемо з такими деформованими дітьми? Відповіді на це питання допоки немає.

Крім того, як ставитися до клонованої людини? Це унікальна, неповторна особа чи дублікат оригіналу? Якими є права цього клона? Чи може він бути власністю оригінальної людини? Чи можуть ці клони слугувати для донора "запасом" здорових тканин, коли він захворіє? Тоді клон мав би стати жертвою під час лікування свого "оригіналу".

Зазвичай такі потенційні проблеми виправдовують наміром вилікувати хворих, допомогти безплідним парам, урятувати дітей від смерті. Та якщо ми пристанемо на цей шлях безпринципності, дуже важко буде визначити, де є добро, а де зло. Ми часто захоплюємося можливостями щось зробити, але ґрунтовно не обмізковуємо наслідки. Такої фатальної помилки уже припустилися, винайшовши атомну енергію. Тепер світу постійно загрожує ядерний катаклізм. Ядерна енергія не є злом, бо це джерело енергії у світі. Утім варто пам"ятати про ті невідворотні наслідки бездумного її застосування.

Перспективи молекулярної біології дуже потужні. Визначивши ключ біологічного коду життя, ми почали ним бавитися, ще не точно розуміючи, якими можуть бути результати. Нещодавно один дослідник створив у лабораторії новий мікроорганізм. Він винайшов штучну хромосому, у яку вклав різні гени, що потрібні для життя. Дослідник уживив цю штучну хромосому у штучну клітину — і вона почала рости. Він фактично створив нове життя, якого не існувало в історії всесвіту. Інші дослідники схрещували стовбурові клітини людини і корови, щоби побачити, що з того вийде. Одні експерименти — застрашливі, інші, які допомагають вилікувати недужого, надійні та корисні. Людина сама має вирішувати, яким шляхом їй іти та як повинно розвиватися людство.

Юрій Мончак народився у Монреалі (Канада). Закінчив бакалаврат і магістратуру з мікробіології, отримав докторський ступінь з молекулярної біології. Постдокторат закінчив у Вашингтоні в Національному інституті раку. Від 1994 року очолює лабораторію молекулярної діагностики при одному зі шпиталів Університету Маꥳлла, де має посаду професора. Викладає молекулярну біологію в Університеті Маꥳлла та Монреальському університеті. Україну відвідує принаймні раз на рік, викладає молекулярну біологію у Школі біоетики Українського католицького університету у Львові.