«Поцелуй смерти», продлевающий жизнь
«Поцелуй смерти» – именно так израильские ученые Арон Чехановер и Аврам Гершко, а также Ирвин Роуз из США назвали свою работу, посвященную белку убиквитину. В 2004 г. за исследование роли убиквитина в клеточной системе деградации белков в протеасомах ученые получили Нобелевскую премию по химии. Исследование помогло прояснить, каким образом живые организмы сохраняют свое существование, вовремя избавляясь от ненужного балласта.(Речь идет не о знакомом всем явлении, сопровождающем пищеварение, а о процессах, протекающих в живой клетке.)
Благодаря этой работе ученые смогли наконец понять, как клетки организма управляют целым рядом процессов – делением, созданием иммунной защиты, выведением токсинов, восстановлением поврежденной ДНК.«Поцелуем смерти» отмечаются опасные белки, из-за которых у человека развиваются рак шейных позвонков, лейкемия, кистозный фиброз, другие заболевания. Ученые открыли химико-биологический механизм, который ликвидирует угрозу болезни в зародыше, уничтожая ставшие опасными белки. Шведская академия наук заявила, что это открытие в будущем даст возможность побороть рак: знание химического механизма поможет создать нужные лекарства.
Аврам Гершко и Аарон Чехановер участвовали в работе форума«Наука и общество», прошедшего в Санкт-Петербурге, и прочитали лекции о своем открытии и его значении для медицины. Мы публикуем краткое изложение лекций, а также ответы нобелевских лауреатов на вопросы слушателей.
Аврам Гершко – израильский биохимик, лауреат Нобелевской премии по химии(2004 г.). В настоящее время ведущий профессор Раппапортовского института при Технионе в Хайфе и профессор Университета Нью-Йорка.
Аарон Чехановер, нобелевский лауреат 2004 г. по химии, в настоящее время работает в Технионе(Технологический университет, Хайфа, Израиль).
Наша жизнь – это жизнь клетки
Аврам Гершко
Я бы хотел сказать несколько слов о будущем медицины в этом столетии. Хотя я получил образование в области медицины, я не клинический врач и не занимаюсь напрямую лечением пациентов, занимаюсь только исследованиями. Но, может быть, тем, кто не погружался с головой в науку, будут интересны какие-то из моих мыслей.
Революция в медицине
Прежде всего мне бы хотелось затронуть вопрос о том, что изменилось за последние 40 лет и как медицина изменилась. Самое большое изменение – это увеличение средней продолжительности жизни. Когда я изучал медицину, она составляла 70 с лишним лет, а сегодня – более 80. Этот большой скачок вызван сочетанием многих причин. Одной из них являются значительные успехи в предупреждении болезней. Ведь одна из задач медицины – не дожидаться наступления болезни, а предупредить ее. Например, в области лечения сердечно-сосудистых заболеваний произошли большие улучшения благодаря внедрению в практику лечения пектинов, которые снижают факторы риска, холестерин. Другим средством является лучший контроль за повышенным кровяным давлением, применение для этого целого спектра медикаментов, и мы знаем, что правильный контроль за этим фактором помогает предупредить сердечно-сосудистые кризы.
Важным фактором также стало изменение образа жизни, предупреждение ожирения, физические упражнения, отказ от курения, что также превратилось в серьезную тенденцию. Все это помогает снизить риски для сердечно-сосудистой системы.
Также медицина добилась успехов в ранней диагностике заболеваний, например, рака. Благодаря улучшению технологий удается намного раньше диагностировать рак. В медицине произошла целая технологическая революция. Когда я изучал медицину, к примеру, не существовало рентгеновской компьютерной томографии, МРТ, ультразвука и других технологий. То есть мы можем сказать, что революция в медицине произошла благодаря революции в технологиях. И сейчас благодаря своевременному раннему диагностированию и другим связанным с новыми технологиями диагностическим процедурам удается вылечить многие случаи рака, к примеру, до 90% случаев рака груди.
Успехов добилась и молекулярная диагностика, диагностика генетических факторов риска. Для рака, например, существуют простые и доступные тесты, которые можно проводить на ранних стадиях.
И, конечно, если в ходе обследования все же выявлена болезнь, то стоит упомянуть и улучшение самого лечения болезни. В этой сфере также удалось добиться огромных улучшений. Ряд усовершенствований также привнесли новые технологии, применяемые в интенсивной терапии(реанимации). Например, благодаря интенсивной терапии удалось на 50% снизить смертность при коронарных заболеваниях – это огромный шаг вперед.
Одной из важной технологий стала целевая терапия, которая направлена не только на то, чтобы убить раковую клетку, но и воздействует специфично на конкретный процесс в клетке. Раньше СПИД был почти на 100% смертельным диагнозом, но сейчас разработаны отличные лекарства. То есть медицина сделала большой шаг вперед, и я хочу подчеркнуть, что эти усовершенствования произошли благодаря проведению научных исследований.
Как же проводились исследования? Следует различать фундаментальные и прикладные исследования, причем оба вида исследований очень важны. Но мы не можем заниматься прикладными исследованиями, пока не получим фундаментальных знаний в результате фундаментальных исследований.
Фундаментальные исследования
Можно привести известные примеры, показывающие, что именно фундаментальные исследования привели к прорывам в медицине. Это, например, открытие пенициллина А. Флемингом, который, работая над несколькими культурами бактерий, случайно обнаружил, что одна из грибных культур убивает бактерии. Открытие привело к грандиозному перевороту в лечении болезней. Другой известный пример – открытие Р. Дамадьяном технологии магнитно-резонансной томографии, МРТ. Молодой ученый однажды обедал в дешевом ресторанчике, и перед ним стоял стакан с кока-колой. Ему пришла в голову идея визуализировать высоту напитка в стакане – и в итоге это привело к разработке МРТ. Еще один пример – коронарное стентирование. Всеми этими примерами я хочу показать, что фундаментальные исследования в науке ведут к важным шагам в прикладной медицине.
Итак, сегодня нужны фундаментальные исследования и практические исследования, причем фундаментальные – это фундамент для практических(хочу подчеркнуть это еще раз), и значит, нам нужны успехи, продвижение в базовых исследованиях, для того чтобы усовершенствование почувствовалось в самой конечной стадии – в лечении пациента.
И пример, как базовое исследование повлияло на финальный результат, я могу привести из своих исследований. Я не буду приводить подробности, а только подчеркну, как фундаментальное исследование убиквитиновой системы распада белка в конечном итоге повлияло на открытие в лечение болезни. Я попробую объяснить основы моего исследования элементарным языком, чтобы всем было понятно.
Как работает белковая система
На протяжении сорока лет я занимаюсь исследованием распада белка в клетке. Белки отвечают за все процессы в теле. Химические процессы протекают при нормальной температуре тела благодаря специальным веществам, называемым энзимами. Таких химических процессов тысячи, и каждый включает работу специфических энзимов, т. е. в процессе участвуют тысячи различных белков. Благодаря белкам в теле протекают и физические процессы, такие как сокращение мышц, развитие эмбриона и т. д. Белки также являются регуляторами образования антител и отвечают в том числе за иммунный ответ.
У нас в организме тысячи белков, и у каждого своя функция. Зачем нам нужно столько белков? Прежде чем ответить на этот вопрос, обратимся к структуре белка. Упрощенно говоря, белки – это большие молекулы, составленные из отдельных«кирпичиков» – аминокислот. Таких«кирпичиков» всего 20 видов. В белке эти«кирпичики» следуют в определенной последовательности, словно бусины, составленные в цепочку, и в одном белке может быть множество таких«кирпичиков».
Один белок отличается от другого тем, какова последовательность этих«кирпичиков». Существует великое множество вариантов, как«кирпичики» в составе белка могут собираться в комбинации, и этим отличается один белок от другого. Как узнать последовательность«кирпичиков»? Эта информация находится в ДНК. ДНК несет информацию о различных белках, и каждый ген – участок цепочки ДНК – кодирует один белок.
Расшифровка всего процесса кодирования белка из ДНК потребовала огромной работы по выяснению того, как этот механизм устроен, и уже сама по себе была важным открытием. Был выяснен процесс, который определяет последовательность аминокислот в белке, от которой, в свою очередь, зависит то, какова будет структура белка высших порядков и сможет ли белок выполнить свою функцию.
В 1970-е годы, когда я начал свое исследование, среди ученых был большой интерес к синтезу белка, но не к противоположному процессу – его распаду. Однако я выбрал путь исследований именно распада белка. В частности, четвертичную структуру белка достаточно легко нарушить. Например, 37° нам могут показаться комфортной температурой, но для белка это не так. Обычно в лабораториях мы храним образцы белков в холодильнике, но если оставить их снаружи при температуре 37°, структура будет нарушена. Мы дышим кислородом, и образующиеся радикалы кислорода также нарушают структуру ДНК и белка. Нарушенная структура белка может быть токсична для клетки, такой белок способен нарушать нормальные клеточные процессы. Поэтому для нормальной работы клетки важно устранить белок с нарушенной структурой, при этом работа нормальных белков должна продолжаться. Одна из задач распада белка в клетке – уничтожение белков с нарушенной структурой.
Структуры белка
Ключевым моментом, определяющим правильное функционирование большинства белков, является их форма. Белки, имеющие одинаковый аминокислотный состав, но разную последовательность аминокислот в молекуле белка, будут иметь разную форму и выполнять разные функции. Кроме того, белки могут или не могут выполнять сходную функцию в зависимости от их конформации.
Выделяют четыре структуры белка. Первичная структура, представленная на рис. 1, представляет собой последовательность аминокислотных остатков, соединенных друг с другом пептидными связями. Именно в таком виде белок образуется на рибосомах.
Рис. 1. Первичная структура белка
Благодаря образованию водородных связей между радикалами отдельные участки белковой молекулы закручиваются в спираль или формируют складчатый слой. В результате образуется вторичная структура белка(рис. 2). Дополнительные связи определяют формирование третичной структуры белка(рис. 3).
Рис. 2. Вторичная структура белка
Рис. 3. Третичная структура белка
Многие(но не все) белки имеют четвертичную структуру, которая образуется, когда несколько молекул белка, имеющих третичную структуру, взаимодействуют друг с другом через радикалы аминокислот. В результате формируется молекула в виде шара(глобулярные белки) или нити(фибриллярные белки). Белки, которые обладают ферментативной активностью, чаще всего являются глобулярными(рис. 4). Структурные белки, например белки, входящие в состав волос или мышц, являются фибриллярными.
Рис. 4. Четвертичная структура белка
В то же время существует необходимость удалять и нормальные белки после выполнения ими своей задачи. Представьте себе огромный оркестр из тысячи музыкантов(так можно представить комбинацию различных белков: музыканты – белки). Некоторые музыканты то играют, то должны прерваться. Если они не остановят свою игру, это разрушит строй всей симфонии. Это значит, что срабатывает некий выключатель, а в клетке, образно говоря, тоже существует выключатель, причем работает он так: если выключатель включен, то белки синтезируются, если выключен – удаляются. Важно, что процесс распада белка очень селективен. Необходимо выключать и включать именно нужные белки.
Я заинтересовался процессами включения и выключения белков, еще когда был молодым ученым, и продолжаю эту работу по сей день с моей исследовательской группой. Мы исследовали потребление белка организмом. Известно, что обычно процесс расщепления белковой пищи не требует энергии. Но в клетке процесс распада белка требует энергии. Именно эта термодинамическая особенность и привлекла мое внимание: это означало, что в клетке должен существовать некий весьма избирательный(чтобы разлагать именно ненужные белки) химический процесс, который расходует энергию.
Вездесущий убиквитин:«поцелуй смерти», или «черная метка»
Через некоторое время нам удалось изолировать мини-белок убиквитин(что означает«вездесущий белок»). Фактически убиквитин был маленьким колесиком в системе распада белка, но нам повезло заметить его и выделить, ведь это дало некоторое понимание того, как устроена система в целом.
В 1979-1980 гг. мы сделали еще один большой рывок вперед, поняв, что убиквитин является своеобразной«черной меткой» для обозначения белков, предназначенных для удаления. Следующие десять лет мы работали над выяснением механизма этого процесса. Не буду останавливаться подробно, но тут есть один важный момент – попадание убиквитина в цепочку белка. После того как белок отмечен убиквитином к уничтожению, он разрушается структурной единицей клетки, которая называется протеосома. Белки, не маркированные для разрушения, не разрушаются, разрушаются только отмеченные убиквитином. В процессе разрушения белок словно проходит сквозь машинку для уничтожения бумаги: разрезается на базовые аминокислоты.
Многие исследователи уже работали в области химии убиквитинов, и они доказали, что система убиквитинов задействована в огромном количестве основных процессов в организме, в том числе в делении клетки. Именно система убиквитинов запускает процесс контроля качества белков. Если белок имеет отклонения от нормы, его убирают из организма. Нарушение в механизме распада белка приводит к различным заболеваниям, среди которых рак, болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона. Убиквитиновая система вовлечена в регуляцию самых разных патологий.
Убиквинтин – небольшой консервативный белок, который у эукариот присоединяется к белкам. Деградация белков, помеченных полимерными убиквитиновыми цепями, стала лишь первым открытием в цепи, раскрывающей роль системы убиквитиновых«меток» в таких важных процессах, как развитие и дифференцировка клеток, выработка гормона роста клеток, реакция на стресс и инфекции, а также на механизмы, благодаря которым осуществляется поддержание неизменности генетического кода –«ремонт», репарация ДНК в ходе ее непрерывного повреждения случайными процессами, например, такими как космические лучи.
Как я уже сказал, система убиквитинов отвечает за то, чтобы устранять ненормальные белки, но в случае болезней система становится недееспособной, и она уже не устраняет аномальные белки, как должна бы это делать, и они остаются в клетках, нарушая работу системы, что ведет уже к другим заболеваниям. Поскольку система убиквитинов связана с болезнями, фармакологическим компаниям стало интересно, как может помочь в лечении некоторых заболеваний прицельная работа с системой убиквитинов. Ингибитор протеосом оказался довольно эффективным для лечения множественных миом и некоторых других форм рака. И для меня как исследователя очень важно наблюдать, как годы научной работы ныне влияют на прогресс в излечении болезней.
Будущее медицины
Если говорить о будущем медицины, можно отметить следующее. Я уже сказал о том, что сейчас продолжительности жизни увеличилась, и прогноз таков, что средняя продолжительность жизни человека в наступившем столетии достигнет 90-100 лет. Но этого недостаточно, нам хочется хорошего качества жизни. И сейчас это серьезная задача, в том числе и для общества: как поддержать качество жизни старших возрастов, из каких средств оплатить это увеличение продолжительности жизни? Одним из решений будет повышение пенсионного возраста(не прямо сейчас, но в этом столетии) до 75 лет или даже более.
В лечении болезней есть пока нерешенные проблемы – такие как рак, например, и это будет одна из крупных задач, потому что при возросшей продолжительности жизни случаев рака и сердечно-сосудистых заболеваний будет становиться больше, т. е. будет больше времени для развития рака, и эту проблему предстоит еще решать. Нужно будет понять механизмы этих болезней, провести фундаментальные исследования болезней, развивать молекулярный подход в медицине, т. е. понимание того, какие химические, физические, молекулярные процессы задействованы в болезни.
Появится индивидуальная медицина – определение последовательности аминокислотных остатков в белках, уже сейчас становящаяся все более доступной и все менее дорогой процедурой. В обозримом будущем станут возможны банки данных с информацией по геному каждого пациента или по раковым клеткам каждого пациента. Медицина станет более технологичной.
Таковы ожидания и задачи, над которыми нам нужно думать, как их решать.
Авраам Гершко отвечает на вопросы
– Вы говорили об увеличении средней продолжительности жизни. Может ли быть такое, что предупредив болезни в молодом возрасте, человек получит те же болезни в старости? Возможно, это даже философский вопрос. Нужно ли преодолевать естественные законы жизни?
– Продолжительность жизни увеличится, и это неизбежный процесс. Мы как врачи обязаны лечить пациентов, мы будем лечить людей в любом возрасте. С удлинением продолжительности жизни, конечно, будет больше пациентов с болезнью Паркинсона, раковых заболеваний и т. д., и надо подготовиться сейчас к такой ситуации в будущем, через 20-30 лет, и понимать, как лечить таких пациентов. Мы знаем сейчас больше, к примеру, о болезни Альцгеймера, о том, как можно ее предупредить, замедлить и как лечить. Но это и большая проблема, чтобы задуматься.
– Как вы думаете, на каком уровне определяется продолжительность нашей жизни – на химическом или клеточном, или на каком-то другом? Вариант клеточного уровня кажется более реалистичным.
– Медицина, которая использует столовые клетки, принципиально позволяет вообще убрать пределы жизни или отодвинуть их далеко-далеко. Но для нас важно, что новейшие методы помогают бороться с болезнями. Не сегодня или завтра, но через какое-то время это будет доступным способом лечения.
– Вы сказали про меченные убиквитином поли-протобелки, но также существуют и меченные моно-белки, которые зачастую не уничтожаются, а являются промежуточным переносчиком сигнала.
– Да, убиквитинированные белки участвуют и в других процессах на различных стадиях жизни клетки, а также существуют убиквитин-подобные белки, такие как sulpro(small-ubiquitin-like-proteine), которые исполняют множество разных функций не в процессе распада протеинов, а в клеточном цикле. Благодаря открытию системы убиквитинов мы узнали о существовании целой сферы процессов регуляции.
– Расскажите об отношении системы убиквитинов и системы шаперонов.
– Шаперон – это класс белков, главная функция которых состоит в восстановлении правильной третичной структуры поврежденных белков, а также образование и диссоциация белковых комплексов. То есть это система, обеспечивающая правильность сворачивания белка в структуру высших порядков. Если шаперон«понимает», что ему не удается свернуть протеин в нужную структуру, он помечает его на удаление с помощью убиквитинов. Так эти системы завязаны друг на друга.
Революция персонализированной медицины
Аарон Чехановер
Все люди мечтают оставаться всегда молодыми, здоровыми и красивыми. Люди хотят, чтобы продолжительность жизни увеличивалась. И кроме этого, хотят получать высокое качество жизни, возможное только при хорошем здоровье.
Проблемы, которые встают перед исследователями и физиологами звучат при этом следующим образом – смогут ли они вылечить все болезни, будем ли мы жить когда-нибудь в мире, в котором не будет болезней? Конечно, это философский вопрос, и он совсем не нов. Однако современная биомедицина – это не та наука, которой много тысяч лет. Если сравнить ее с химией или математикой, то это практически новая отрасль знаний.
Главные вехи на пути становления биомедицины еще свежи у всех в памяти. К середине ХХ века мы уже открыли антибиотики, а еще в начале века В. Рентген уже получил Нобелевскую премию по физике за свое открытие. Магнитно-резонансная томография(МРТ) – это уже дальнейшая разработка ХХ века. А эксперименты над лекарственными средствами – процесс, который начался совсем недавно, в 1960-1970-е годы. Новый вид медицины – это западная медицина, она отличается от традиционной, например, китайской медицины.
Сто лет назад люди умирали в возрасте 50 лет. И если посмотреть на структуру болезней, на распространенность раковых заболеваний, то 100 лет назад рак как болезнь, очевидно, существовал, но люди не жили настолько долго, чтобы заболеть раком, большинство умирали от инфекционных болезней, которые(как нам теперь кажется, мы победили). Рак – это болезнь пожилых, дети болеют раком очень редко – это 1-1,5% заболевших. Итак, дегенеративные болезни были открыты 100 лет назад.* [* Дегенеративными(нейродегенеративными) называют заболевания, при которых функции или структуры пораженных тканей или органов постепенно ухудшаются, как вследствие естественного износа или образа жизни, так и в результате физических упражнений или привычки к определенной еде. Например, это болезнь Альцгеймера, болезнь Паркинсона, атеросклероз, инсульт, рак, диабет, ишемическая болезнь сердца, воспалительные заболевания кишечника, простатит, остеоартрит, остеопороз, ревматоидный артрит, болезнь Хантингтона и др.]
Прогресс дал нам гигиену и правила питания, развивались хирургия, фармакология, системы визуализации и т. д. Но за ту же цену мы получили, конечно, не желая того, новые болезни, с которыми теперь нужно справляться. Мы думали, что антибиотики победили инфекции, однако СПИД и сходные с ним заболевания – все это новые болезни, а другие болезни, о которых мы ничего не знаем и даже не слышали, могут скрываться за углом.
Далеко не всегда наши надежды на успех оправданы. Яркий пример тому – ошибочный вывод доктора М. Фолкмана, который был убежден, что если предотвратить кровоток крови к раковой опухоли, то рак не сможет прогрессировать. Прекрасный хирург, М. Фолкман подметил, что в раковой опухоли сосуды как бы«сделаны на скорую руку». Он предложил использовать ангиостатин для противодействия росту сосудов, питающих опухоль, и добился определенного успеха. Однако, хотя препараты, препятствующие росту опухолей, действуют мягче, чем химиотерапия, у них оказалось много побочных эффектов.
Полагаю, что многие болезни, которые приводят людей в больницу, можно предотвратить с помощью профилактики. Если бы сам человек, либо правительство той страны, где он живет, вели себя по-другому, то люди не оказывались бы на больничной койке. Например, в США ожирение – это практически эпидемия. Что же касается окружающей среды, то в странах, которые недостаточно думают о проблемах, связанных с экологией, продолжительность жизни ниже, а смертность выше, по сравнению с теми, где об этом думают.
Мы переживаем революцию в медицине. Первая эра разработки лекарств – 1930-е – 1960-е годы, но это была эра случайных находок. Главный пример – это аспирин, который был известен и древним египтянам, они наверняка знали про горечь ивовой коры. Ацетилсалициловая кислота впервые была синтезирована Ш. Жераром в 1853 г., затем это событие забылось, но Ф. Хоффман, который работал в компании«Байер», снова открыл ее для своего отца, у которого был ревматоидный артрит – болезнь, когда болезненно воспаляются суставы рук и ног, и все это сопровождается лихорадкой. В конце концов его отец излечился от воспаления, от боли, а Хоффман получил Нобелевскую премию. Однако у аспирина есть побочные эффекты.
Другое лекарство, которое было открыто А. Флемингом также по счастливому стечению обстоятельств, – пенициллин, предвестник антибиотиков. Затем появились стрептомицин и др. То, что грибок может синтезировать антибактериальное вещество – это одна из главных революций, которая произошла в конце 1930-х – начале 1940-х. Можем ли мы сегодня представить мир хирургии без защиты антибиотиками?
Следующая эра – это время сплошного неизбирательного скрининга. Такой подход привел к значительным прорывам в химии. Сегодня практически любое соединение, которое не нарушает законов термодинамики, может быть синтезировано. Соединение подбирают путем случайного скрининга, и затем оно проходит несколько фаз отбора, проверяется на животных. В это инвестированы миллиарды долларов. Вначале скрининг был очень быстрый и простой, и с его помощью были получены так называемые статины – лекарства, позволяющие значительно сокращать уровень холестеролов в крови пациентов. Статины были открыты Акиро Эндо. Это революционное лекарство позволило сократить заболеваемость и смертность от сердечного приступа. Холестерол откладывается на стенках сосудов, идет процесс воспаления, и в конце концов, просвет артерий закрывается, кровь уже не циркулирует и сердце перестает работать.
И наконец самая свежая новость – это революция, связанная с персонализированной медициной, которой мы обязаны прежде всего Ли Худу, который назвал эту медицину 4Р(predictive, personalize, preventive and participant – медицина предсказывающая, персонализированная, предупреждающая и соучаствующая).* [* Интервью с Ли Худом см. в«ЭиЖ» № 6'2011, с. 80-82.]
Ныне работает крупный международный научный проект – исследование протеома. Этим термином обозначают совокупность белков(протеинов) организма. В 2001 г. для работы над ним была создана Международная организация протеома человека(Human Proteome Organization, HUPO). По мнению специалистов, именно протеомика доведет до конца дело, начатое расшифровкой генома человека. Зная протеом, мы сможем прогнозировать болезнь. А если мы сможем прогнозировать, мы сможем препятствовать этим болезням – так что появляется превентивная, предупреждающая медицина.
Кроме того, постепенно меняется и роль пациента, он начинает участвовать в процессе лечения, а не слепо слушаться врача. Это и есть медицина соучастия. Сейчас у нас только рудиментарная, зачаточная персонализированная медицина, но я уверен, что революция медицины 4P вскоре произойдет. Основания для этого весьма наглядны: расшифровка генома человека раньше требовала миллионы долларов и нескольких лет, сейчас этот процесс занимает несколько дней и стоит меньше нескольких тысяч долларов. Все это произошло за какие-то 3-4 года. Возможно, секвенирование ДНК скоро станет обычным анализом, как томография.
Современная медицина похожа на пижаму, когда любой размер подходит каждому человеку, и все пациенты лечатся, в общем, одинаково. В ближайшее время это должно измениться. Пока что группы пациентов, скажем, женщины, болеющие раком молочной железы, или мужчины, страдающие от рака простаты, зачисляются в одну категорию, будто у них одна болезнь, и их будут лечить примерно одинаково – либо хирургия, либо химиотерапия.
Персонализированный подход означает, что каждому пациенту необходимо подобрать его собственный курс лечения, с учетом всех особенностей его организма и его заболевания. Выбрать необходимый курс поможет знание его генома и протеома.
Но есть и сложности, которые возникают на этом пути. Пока отсутствует методология, которая позволила бы проследить динамику развития болезни и понять скорость развития патологии. Если мы стараемся понять заболевания, которые связаны с генетикой, то мы должны определить, какие гены ответственны за патологию. Пока мы не научились в точности находить нужные фрагменты генома. Биоинформатика как ветвь молекулярной биологии не дает нам достаточных данных. Необходимо вернуться к лабораторным исследованиям и к исследованиям в области биохимии, чтобы понять механизм развития заболевания. Сложность биологии такова, что недостаточно только знаний биоинформатики, чтобы понять, что является следствием, а что причиной.
Мы считаем, что дело в той или иной мутации, и бокируем ее. Но затем у пациента развивается другая мутация. Мы закрываем двери, а мутация пробирается через окно. Мы пытаемся перекрыть вход мутации, но она находит другие пути. То есть все заболевания развиваются динамически, и мы не можем их остановить. Поэтому мы должны следить за пациентами ежедневно, следить за развитием его заболевания, так как должны понимать правила нестабильности генома.
Аарон Чехановер отвечает на вопросы
– Как вы относитесь к применению стволовых клеток при вспомогательных репродуктивных технологиях, в частности, при лечении бесплодия? Эта проблема очень актуальна, ибо, к сожалению, количество бесплодных браков в России и в мире с каждым годом возрастает.
– Да, конечно, проблема пересадки стволовых клеток очень актуальна. Это применяется в медицине довольно активно. Стволовые клетки могут заменить любые клетки в организме, клетки эмбриона или любой другой клетки. Мы можем поместить стволовые клетки в организм, и они заменят клетку эмбриона. Так, например, поступают сейчас, когда выделяют клетки эмбриона у новорожденных детей и используют их. Есть и другие виды применения стволовых клеток. Это очень многообещающая область.
Можно сказать, что клетки дифференцируются, но мы еще мало знаем, в чем заключается дифференциация. И сейчас мы говорим о том, что возможна передача«неправильных» генов при использовании стволовых клеток, что может привести к злокачественной пересадке. Это нерешенная проблема, но метод очень многообещающий.
Если сравнивать тенденции – развитие лекарственной медицины, многообещающее применение персонифицированных лекарств, и технологии использования стволовых клеток, то пока еще рано говорить о последней как о достигнутом успехе. У нас много знаний о лекарствах, но о клеточном подходе мы еще мало знаем, чтобы говорить наверняка, хотя уже накоплен большой опыт, проводится множество экспериментов.
– Вы сказали, что необходимо вернуться от биоинформатики к лабораторным исследованиям и к исследованиям в области биохимии, чтобы понять механизм развития заболевания. Вы видите конкретное направление, аналогичное исследованию роли«черных меток» убиквитина?
– Выступавший на форуме нобелевский лауреат Ричард Робертс сказал, что задачейбиоинформатики на XXI век является построение моделей организмов, хотя и подчеркнул, что эксперименты тоже необходимы. Дословно:«мы не можем работать отдельно, так сказать, теория от практики, – нам нужно подтверждение, экспериментальное подтверждение наших предположений. Молекулярная биология – огромная область изучения, но в то же время мы знаем весьма мало о большинстве организмов. Мы все еще до сих пор не понимаем, как формируется вид – проблемы есть даже на уровне самого определения вида». Например, бактерии это«черный ящик», мы не знаем на самом деле, что они собой представляют –слишком велика изменчивость бактерий, чтобы разделить их на виды. Надо признать, что пока еще наши возможности интерпретации последовательности ДНК являются весьма и весьма незначительными, но именно поэтому в будущем у нас будет очень много возможностей поработать.
- Подробности
- Категория: Библиотека
- Опубликовано 21.09.2017 13:48
- Просмотров: 817