Доктор медицинских наук Дмитрий ЗАЛЕТАЕВ, заведующий лабораторией Института молекулярной медицины Московской медицинской академии им. И. М. Сеченова

В мире все активнее развивается "индустрия" тестов, выявляющих в нашем организме поврежденные гены - вероятные факторы развития рака и других тяжелых заболеваний.

Каковы научные основы разработки таких методов диагностики, чем уже сегодня они полезны пациентам, рассказал корреспонденту Александру Рылову профессор Дмитрий Залетаев.

- Дмитрий Владимирович, с "поломками" генов сегодня связывают причины все большего числа недугов. Мы стоим на пороге новой эры в медицине ?

- Увы, нет. Вспомним: между открытием микроорганизмов и началом широкого применения антибиотиков прошло без малого 80 лет. А структуру ДН К расшифровали около полувека назад, но пока ни одну болезнь нельзя вылечить на основе "ремонта" дефектных генов. К тому же почти все практические успехи на этом пути* пока относятся к диагностике, причем в области онкологии.

* См.: М. Пальцев. Медицина нового поколения. - Наука в России, 2008, N 5 (прим. ред.).

Схема микрочипа, с помощью которого можно установить "поломки" генов, вызывающие опухолевые болезни.

- Почему так получилось?

- Исследование молекулярно-биологических предпосылок формирования рака становится все более актуальной проблемой, не только медицинской, но и социальной. Фактически нет семьи, которая не столкнулась бы с той или иной его формой. И если частота основных сердечно-сосудистых заболеваний повсеместно постепенно стабилизируется, то распространенность онкологических демонстрирует заметный рост.

Например, количество случаев возникновения меланомы* за последние 60 лет в мире увеличилось почти в 20 раз, а злокачественной опухоли молочной железы ежегодно повышается на 1,2%. "Рекордсмены" же по численности - аналогичные патологии, возникающие в легких, яичниках, желудочно-кишечном тракте (подчеркну: последнее время даже у людей молодого и среднего возраста). Они обусловлены и неблагоприятной экологической обстановкой, и образом жизни, но в особенности генетическими предпосылками, что у специалистов ныне уже не вызывает сомнений.

О ключевой роли поврежденных молекул ДНК в развитии рака свидетельствует множество фундаментальных фактов. Главные из них - наследственные формы, наличие в организме человека большого числа хромосомных перестроек, мутаций генов, ряда онкогенных вирусов, способных встраиваться в молекулы ДНК, взаимодействовать с геномом, влияние на него химических веществ и физических воздействий, обладающих мутагенным и канцерогенным эффектами. На основе накопленных знаний о причинах возникновения опасных новообразований в конце XX в. одновременно в нескольких европейских странах начали создавать методики диагностики с помощью генетических онкомаркеров (ГОМ), теперь существующие и в России.

- Что это такое?

- Так именуют гены, поврежденные в результате потомственной мутации либо в течение жизни пациента. В первом случае возникают наследственные, во втором - приобретенные формы злокачественных опухолей.

Надо сказать, ГОМ присутствуют не только в пораженном органе, но и в так называемой свободной (внеклеточной) ДНК, содержащейся в плазме крови, мокроте, слюне. Поэтому их можно выявлять малотравматичным методом, причем даже в начальных стадиях болезни. Правда, открытие лишь одного "сломанного" гена - не доказательство наличия патологии. Так что в любом случае мы работаем с несколькими, чем, в частности, обусловлена относительно высокая стоимость соответствующих тестов (в России от 2 - 3 тыс. руб.).

Расскажу теперь об общих принципах диагностики с помощью онкомаркеров. У них уже сложилось несколько "профессий".

- Может быть, начать с находящей в наши дни наибольшее применение?

- Тогда речь пойдет о наследственных формах рака. Они не превышают 10% всех известных, однако крайне опасны. Когда наблюдается мутация генов, риск этих заболеваний превышает 80%! Раньше только по косвенным признакам медики обнаруживали присущие им повреждения человеческого генома. И лишь теперь, после его полной расшифровки, оказалось возможным увидеть "молекулярные портреты" новообразований**.

С помощью тестов на ГОМ в настоящее время, например в США, выявляют злокачественные опухоли молочной железы (встречаются примерно у одной из 500 женщин) и толстого кишечника (приблизительно в 2 раза реже). Лабораторный анализ в первом случае проводят после консультации пациентки у врача-онкогенетика и оценки семейной ситуации: было ли в ее роду более одной страдавшей таким недугом, причем с двусторонним поражением; начинался ли он в молодом возрасте; сочетался ли с онкологическими болезнями яичников и т. д. Маркеры его наследственной формы - гены BRCA1 и BRCA2. Если в них обнаруживают мутации, то почти 70% американских женщин соглашаются на профилактическую операцию по удалению груди. В России, в частности в ММА им. И. М. Сеченова, также осуществляют коммерческую ДНК-

* Меланома - одна из самых опасных злокачественных опухолей, развивающаяся из пигментных клеток. Преимущественно локализуется в коже, реже - сетчатке глаза, слизистых оболочках (прим. ред.).

** См.: А. Мирзабеков, Л. Киселев. Познай свой геном. - Наука в России, 1997, N 2; Ф. Киселев. Новое в молекулярной диагностике рака. - Наука в России, 2008, N 1 (прим. ред.).

Образование на генетической нити дефектных участков (красно-желтых), не способных взаимодействовать с соседними и нарушающих работу генома настолько, что обычная клетка превращается в раковую, начиная безудержно делиться.

диагностику молочной железы, а также яичников, толстого кишечника и т. д.

Педиатрические наследственные злокачественные новообразования, скажем медуллярный рак щитовидной железы (характеризующийся преобладанием пораженных клеток над соединительной тканью, быстрым метастазированием), встречаются гораздо реже упомянутых выше - приблизительно у одного из 20 - 30 тыс. детей. Однако узнав о положительном ДНК-анализе, родители ребенка почти всегда соглашаются на операцию, поскольку риск заболевания в этих случаях достигает 100%.

- А чем полезны генетические маркеры для диагностики приобретенных видов столь опасных патологий? Ведь в онкологии их подавляющее большинство.

- Я уверен, что в грядущем самой важной и востребованной "профессией" ГОМ будет отслеживание ранних стадий именно таких опухолей, причем основанное на тестах, благодаря своей дешевизне и доступности пригодных для массовой диспансеризации. А пока, к сожалению, во всем мире у них есть общий недостаток - неточность диагноза.

Приведу пример. Если бы легендарный Дон Жуан очутился в нашем времени и прошел распространенную ныне пробу на "негенетический" онкомаркер ПСА (простата-специфический антиген) - один из белков, выделяемый клетками предстательной железы, то его, даже вполне здорового, ждали бы сильнейшие треволнения. У ловеласа заподозрили бы рак этого важного органа! Ведь реакция в данном случае могла бы оказаться положительной как при опухоли, так и некоторых других болезнях. И даже у мужчины, исполнявшего накануне супружеские обязанности...

А вот обследования на ГОМ позволяют оценить онкологический риск практически сразу. Соответствующие методики, кстати, более дешевые, чем применяемые в настоящее время для массовой диагностики анализы, в частности на ПСА, - технически уже реальность. Так, специалисты нашей лаборатории предложили весьма недорогой молекулярный тест для выявления злокачественного новообразования простаты, позволяющий проверять только порядка пяти генов.

Наибольшие надежды в данной области медицины я связываю с предложенным в начале XXI в. Учеными Института молекулярной медицины ММА им. И. М. Сеченова во взаимодействии с коллегами из Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН (город Пущине Московская область)* "дозорным" микрочипом для выявления ранних стадий сразу многих патологий. Напомню: это стеклышко с нанесенными на него несколькими специально обработанными фрагментами ДН К; когда такая "платформа" распознает патологию, то подает световой сигнал. Среди примерно 100 генов человека, повреждения которых вызывают рак, есть несколько перспективных в качестве подобных многоцелевых онкомаркеров, с использованием которых мы и создаем такой "микрочип-универсал". Он несет восемь ГОМ - "бригаду сторожей", устанавливающих появление соответствующих заболеваний простаты, легкого, молочной железы, кишечника и некоторых других. Подобные работы начали и в зарубежных научных центрах, прежде всего в США.

- Что вы можете рассказать об остальных "профессиях" онкомаркеров?

- Еще они умеют находить микрометастазы. Сделать это традиционными методами практически невозможно. Поэтому после любой операции по удалению опухоли пациенты раньше оставались в высокой зоне риска: не затаились ли где-то ее мельчайшие остатки? А теперь их можно обнаружить с помощью ДНК-анализов. В крупных онкологических центрах России и за рубежом ГОМ уже применяют для подобного поиска при наиболее опасных новообразованиях, например, той же меланоме, а также для проверки эффективности лечения в периоды ремиссии рака молочной железы и шейки матки.

Кроме того, предлагаемые методы диагностики могут защитить от риска, угрожающего не только здоровью, но и кошельку больного. Хорошо известно: чем сложнее, а следовательно, дороже лекарство - в онкологии таких особенно много - тем больше шансов, что одному оно поможет, зато другой, купив его, только потеряет деньги и драгоценное время**. По мнению специалистов, различная чувствительность к посту-

* См.: А. Мирошников. От геномов до галактик. - Наука в России, 2006, N 6 (прим. ред.).

** См.: Г. Георгиев, А. Соболев. Противоопухолевые лекарства: новый подход. - Наука в России, 2007, N 2 (прим. ред.).

Определение в тканевой опухоли и периферической крови раковых клеток с помощью генетических маркеров, обнаруживающих дефектные участки ДНК.

пившим в наш организм медикаментам обусловлена неодинаковой активностью управляющих их биохимическими превращениями ферментов (крупных белковых молекул).

- Но лабораторное тестирование, отражающее их деятельность, применяли уже давно.

- Верно. Однако с его помощью можно было увидеть лишь "дым от огня": гены, определяющие функционирование таких ферментов, оставались неизвестными. Выделить столь важные частицы наследственного материала удалось лишь недавно. Хотя не вполне правильно причислять их к ГОМ, но именно в онкологии сейчас закладывается практика использования подобных "меток", в последующем, надеюсь, способная распространиться на другие области медицины.

Работоспособность генов, "кодирующих" вышеназванные ферменты, проверяют перед назначением наиболее дорогостоящих противоопухолевых лекарств. И по итогам ДНК-тестов можно предсказать, подействуют ли они, а заодно спрогнозировать соответствующие побочные эффекты. Если учесть, что ежемесячная стоимость такого лечения порой доходит до полумиллиона рублей, а молекулярный анализ обойдется на два порядка дешевле, понятна его экономическая целесообразность.

И напоследок о прогностических онкомаркерах. Оценив характер генетических "поломок", можно предсказать, насколько быстро и опасно будет развиваться рак. Наиболее основательно разработаны методики для опухоли молочной железы, создают их сейчас также для рака легкого, простаты и др. К сожалению, пока не всегда можноспасти больных, когда ДНК-тест говорит о неотвратимом и практически безвариантном риске, но я уверен, что молекулярно-генетические исследования в ближайшем будущем помогут найти эффективные способы лечения.

- Мы говорили о генетических "поломках", вызывающих рак. Не могли бы вы рассказать о том, как и почему клетка с такими изменениями превращается в опухолевую?

- Мутации - не единственные повреждения генов, инициирующие рак. Основная кодирующая последовательность ДНК в пораженной им клетке может сохраниться такой, как в здоровом организме. Однако изменяется ее биохимическое строение, причем в зонах, не занимающихся "печатанием" белков, но контролирующих работу соседних фрагментов генома. Такие трансформации называют метилированием регуляторных участков генома.

Происходит данный процесс следующим образом. Генетическая нить построена из четырех молекул-нуклеотидов (основных составляющих биологически активных соединений, разными последовательностями которых зашифрованы все человеческие белки). К одному из них (в данном случае цитозину) присоединяется небольшой метиловый остаток (СН₃). В результате образуется метилцитозин, иначе говоря, пятый нуклеотид. В нормальных клетках, в генах - супрессорах роста опухоли (тормозящих ее развитие), он никогда не встречается, зато обязательно появляется в пораженных. Причем характерен для всех разновидностей заболевания - наследственных, приобретенных, вызванных вирусом или какими-то непонятными пока причинами.

Впрочем, о метилировании ДНК в раковых клетках знали давно. А в последние годы стало ясно: это не только универсальная, но и необычайно ранняя особенность канцерогенеза. "Пятая колонна" появляется за 2 - 3 года до того, как новообразование можно будет обнаружить известными ныне методами, следовательно, представляет собой высоко специфичный и чувствительный биомаркер. Поэтому создание для практической медицины новых видов ГОМ, способных уловить подобные нарушения, - одна из важнейших тем исследований нашей лаборатории.

Мы изучаем также причины превращения клетки с метилированной ДНК в раковую. Когда регуляторные участки генома перестают контролировать работу генов-супрессоров, она начинает размножаться. К тому же становится настоящей "пираткой": пускается в странствия по человеческому организму, расселяясь в тканях, где ей не положено находиться. Причем "клетки-аборигены" не в состоянии уничтожить поразительно агрессивную "захватчицу", и она отнимает у них питательные вещества. Словом, развивается опухоль и метастазы.

- Но почему в ДНК здоровой клетки вдруг начинается метилирование ?

- Об этом пока ничего не известно. Мне кажется, ответив на данный вопрос, мы сможем не только создавать новые методы диагностики, но и пополнить арсенал лечебных приемов молекулярными, т. е. научиться генетической терапии и профилактике злокачественных новообразований.

Publisher:

Permanent link for scientific papers (for citations):

Comments: