Чудеса ДНК. Владимир Гущин: что генетика уже может, а что еще нет

25 апреля — Международный день ДНК, из молекул этого вещества состоят гены. Поэтому сегодня aif.ru беседует с генетиком Сеченовского университета профессором Владимиром Гущиным.

В эту апрельскую дату в 1953 году в знаменитом журнале Nature («Нейче») вышли сразу три статьи, посвященные исследованиям молекулярной структуры ДНК — дезоксирибонуклеиновой кислоты.

​Наука, рожденная в 1953 году

Впоследствии за эти открытия ученые Джеймс Уотсон, Фрэнсис Крик и Морис Уилкинс получили Нобелевскую премию. И это стало началом не просто новой более точной науки, нацеленной на наши гены, но всего того переворота в биологии и медицине, который мы наблюдаем в последние годы.

После 1953 года ученые успели сделать очень много. Они полностью расшифровали геном человека, научились по тесту ДНК с максимальной точностью определять родственные связи, а с помощью технологии генной инженерии разрабатывают методы предупреждения и лечения наследственных заболеваний.

Обо всем этом, о многом другом и о прорывах, которых можно ждать от генетиков в будущем, aif.ru рассказывает заведующий кафедрой медицинской генетики Института клинической медицины имени Н. В. Склифосовского Сеченовского Университета, доктор биологических наук, профессор Владимир Гущин.

​Новорожденных проверяют на 36 редких генетических заболеваний

Александр Мельников, aif.ru: Владимир Алексеевич, какие наследственные заболевания уже сегодня можно диагностировать и лечить с помощью информации, которые дает ДНК-тестирование?

Владимир Гущин: Одними из первых патологий, которые ученые научились выявлять благодаря бурному развитию в XX веке генетики, стали хромосомные нарушения. Например, синдром Дауна — врожденная аномалия, при которой в 21-й паре хромосомного набора человека появляется лишняя хромосома. Это произошло в 1950-х годах прошлого века, когда появились технологии цитогенетики, позволяющие изучать кариотип и определять аномалии хромосом, их количество и форму.

Последующее развитие генетики уже с использованием методов биохимии и молекулярной генетики создало основу для ранней диагностики генетических заболеваний. Сейчас на основе данных методов работает государственный неонатальный скрининг.

Еще два года назад новорожденных детей в России проверяли лишь на пять редких генетических заболеваний: фенилкетонурию, врожденный гипотериоз, галактоземию, муковисцидоз и врожденную дисфункцию коры надпочечников. Начиная с 2023 года в нашей стране начала работать программа расширенного неонатального скрининга, список заболеваний, включенный в программу скрининга, увеличился до 36. Сейчас с его помощью у новорожденных выявляют наследственные болезни обмена веществ, спинальную мышечную атрофию, первичные иммунодефициты.

При этом задача неонатального скрининга — не просто выявить заболевания, а сразу начать коррекцию или лечение новорожденного. Например, при спинально-мышечной атрофии (СМА) такая ранняя диагностика дает возможность назначить ребенку инновационное лечение, благодаря которому он будет жить и полноценно развиваться.

— Но редких генетических заболеваний намного больше 36, входящих в программу скрининга.

— Да, поэтому работа генетиков продолжается. СМА — лишь один из примеров. Для всех заболеваний, включенных в скрининг, есть патогенетическое лечение, то есть направленное не на коррекцию симптомов, а на предотвращение их появления. Думаю, что, когда будут разработаны эффективные препараты для патогенетического лечения других генетических заболеваний, скрининговая программа будет расширяться.

​Плохую наследственность генетики будут переписывать

— В 2020 году ученым, открывшим технологию редактирования генома CRISPR/Cas9, присудили Нобелевскую премию. Эксперты считают, что она открыла новую эру в биологии и медицине и с ее помощью можно исправлять генетические дефекты. Как вы оцениваете перспективы применения этой технологии?

— CRISPR/Cas9 действительно открывает новые возможности для лечения ряда заболеваний, которые считаются пока неизлечимыми.

Например, муковисцидоза – наследственного мультисистемного заболевания, при котором любой секрет, выделяемый организмом, становится густым и вязким. Из-за этого поражаются многие жизненно важные органы и системы. Муковисцидоз возникает из-за мутации гена CFTR и начинает проявляться клинически еще в младенчестве. В перспективе с помощью геномного редактирования пациентов с муковисцидозом можно будет лечить, а не просто применять сопутствующую терапию, которая помогает им жить с этим заболеванием.

Не исключено, что технология CRISPR/Cas9 может быть использована и при лечении других моногенных орфанных заболеваний, то есть связанных с поломкой одного гена. Например, болезни Вильсона-Коновалова (вызвана мутацией гена ATP7B).

Кроме того, сейчас во всем мире стремительно развиваются мРНК-технологии. Это как раз прямая производная генетических технологий. Сегодня мРНК-технологии считаются одними из самых перспективных для создания не только вакцин, но и лекарств для профилактики и лечения тяжелых заболеваний, в том числе инфекционных, онкологических заболеваний, а также орфанных патологий.

Такие мРНК-вакцины стали широко известны во время пандемии коронавируса. Это платформа была широко использована для доставки нужных коронавирусных антигенов в организм, то есть веществ, которые организм рассматривает как чужеродные и дает на них иммунный ответ. Информация об антигенах «зашивается» в макромолекулу, которая содержится в клетках живых организмов, — рибонуклеиновую кислоту (РНК).

Еще с помощью мРНК-вакцин можно «нацелить» иммунитет на раковые клетки, поскольку в опухолях обычно появляются белки, несвойственные здоровым клеткам организма — неоантигены. Противоопухолевые мРНК-вакцины создаются персонально для каждого пациента с учетом индивидуального набора антигенов конкретной опухоли.

— Знаю, что в начале этого года при поддержке президента и правительства России был создан Центр развития мРНК-технологий, куда вошел и Сеченовский Университет. Какую роль он будет выполнять в составе центра?

— Сеченовский университет — одна из 17 организаций, которые вошли в состав Центра развития мРНК-технологий. Одна из задач, которую мы планируем решать, — обучение врачей мРНК-технологиям и особенностям их применения, в том числе использованию в качестве индивидуализированной терапии для пациентов.

Потенциально с помощью мРНК-технологий можно создать большое количество новых биомедицинских продуктов для профилактики и лечения различных заболеваний, поэтому уже сейчас нужны специалисты, которые будут уметь их разрабатывать и применять.

Помимо этого, совместно с онкологами, иммунологами, акушерами-гинекологами и другими специалистами нашего клинического центра мы сейчас определяем конкретные направления и нозологии, в которых мРНК-технологии могут быть полезны. В перспективе совместно с другими организациями мы будем участвовать в разработке препаратов на основе мРНК. Первыми такими препаратами, вероятнее всего, станут персонализированные терапевтические вакцины для лечения меланомы, рака легкого и других онкозаболеваний.

​Лекарства от рака скоро станут индивидуальными

— Как долго пациентам придется ждать появления новых персонализированных препаратов для лечения тяжелых заболеваний?

— Я в целом оптимистично смотрю на будущее. Думаю, что уже в ближайшие годы активность разработок в этой области многократно возрастет. И все это даст колоссальный рывок для развития медицины.

К тому же сейчас совершенствуется нормативная база, регулирующая применение новых для отечественного фармацевтического рынка препаратов. В феврале этого года вступило в силу постановление правительства, регулирующее применение биотехнологических лекарственных препаратов, изготовленных для конкретного пациента непосредственно в медорганизации.

Фактически уже создана возможность разрабатывать и применять подобные препараты в клинической практике. Это очень важно, потому что, например, онкологическое заболевание не будет терпеливо ждать, пока созданный специально для конкретного пациента противоопухолевый препарат пройдет через все классические фазы доклинических и клинических исследований. Есть ситуации, когда нужно действовать быстро. Совершенствование регуляторики помогает ускорить путь персонализированных лекарств к пациенту.

— Есть ли шанс, что в будущем ученым удастся блокировать гены, отвечающие за развитие тяжелых наследственных заболеваний?

— Думаю, если рассматривать под термином «блокирование» все возможности современной науки — и геномное редактирование, и эпигенетические подходы, и генную инженерию, и иммунотерапию, то, безусловно, это возможно. Фундаментальных молекулярно-биологических ограничений там нет. Постепенно круг заболеваний, которые пока не научились лечить ученые и врачи, будет сужаться. Начиная с наиболее распространенных до самых редких.

Но эволюция человека не останавливается, мы постоянно меняемся на генетическом уровне, появляются и новые возбудители заболеваний, поэтому как ни крути, будут появляться новые вызовы, которые нам придется преодолевать.