Нові знання — нові печалі

Meндель і фортуна

Коли в 1856 році Грегор Мендель почав свої досліди з горохом, за його діями з посмішкою спостерігала фортуна. Чи то випадково, чи то по наїтію, він взявся спостерігати наслідування ознаки кольору квітки гороху, яка, як пізніше виявилось, була моногенною.  З формою і кольором насіння йому вже пощастило менше, але ці ознаки все ще були простими для того, щоб їх осягнути інтуїтивною логікою, прикласти математичну формулу і вивести  закони наслідування.

Не буду читати лекцію по генетиці, просто нагадаю шкільний підручник, бо далі почнеться дуже цікава річ.

Отже, коли одна ознака (колір квітки), що проявляється двома фенотипами (червона і біла) наслідується одним геном, то як би ми там не крутили, на геномному рівні ми будем мати три варіанти комбінації алелів цього гену AA, Aa i aa. Де AA, Aa це червона квітка, а aa це біла.

Якщо ж одна ознака кодується двома генами, то ми вже будем мати дев»ять комбінацій алелів: AABB, aaBB, AaBB, AaBb, Aabb, aabb, aaBb, AABb, AAbb.

А якщо одна ознака (колір перців наприклад) кодується трьома генами? У нас буде спостерігатись в популяції двадцять сім різних генотипів і якась кількість варіацій фенотипових проявів (зелений, червоний, жовтий, фіолетовий, оранжовий).

Отже, для тих, хто дружить з математикою, малюю просту формулу. g= 3^n , де g це кількість варіантів генотипів, які кодуються n кількістю генів. Це мова про одну ознаку.  А ну ж бо перевіримо. Якщо в розвитку однієї ознаки задієно 10 генів, то скільки варіантів генотипів ми будемо мати? 59049! А яка кількість фенотипових проявів? Мабуть також достатня.

Коротка екскурсія в біохімію.

Ми вже бачимо, що є ознака і є ген, який її забезпечуює. Але як вона формується? У випадку з кольором квітки гороха у нас все майже просто. Ген кодує фермент, який бере участь у синтезі антоціанів, що забарвлюють квітку у червоний колір. Але насправді насьогодні не так багато «розкодованих» шляхів формування ознаки і вони як правило стосуються моногенного наслідування, якщо вже вченим вдається на нього натрапити. Природа набагато дотепніша і моногенне наслідування це не дуже часте явище. Як правило будь-яка ознака  —  це злагоджена робота цілого генного оркестру. Якщо тільки спробувати розглянути таку просту ознаку як колір волосся, що визначається кількістю еумеланіну і його комбінацією з феомеланіном, ми побачим величезну кількість можливих фенотипових варіантів, які забезпечуються різною комбінацією багатьох генів.

Це саме стосується і розвитку хвороби, як фенотипової ознаки. Насправді це і є тим жахом, який очікує майбутнє геномно-орієнтованої медицини. З одного боку було б просто знайти поламаний ген, який приводить до хвороби і діагностувати його, технічна база вже дозволяє. З іншого боку, фармацевтика б могла насолоджуватись знайденою першопричиною і направити всі свої фармацевтичні зусилля на цю першопричину. Отже, останні зусилля сучасної геноміки були кинуті за пошуки генів, відповідальних за хвороби. Наприклад на пошук генетичної першопричини раку мозку — гліобластоми.

Генетики і рак.

Я думаю, якщо поцікавитись в авторів дослідження, про яке я зараз напишу, то вони змогли б розказати дещо цікавого з напруженої конкурентної боротьби. Адже дві статті майже з подібним змістом вийшли одночасно в найпотужніших наукових журналах як Nature і Science. Втім, в пресрелізах автори розшаркуються один перед одним і вважають, що їхні роботи просто доповнюють один одного.

Мета стояла дуже амбіційна і ресурси були кинуті дуже серйозні. Вчені збирались знайти декілька, або, якщо повезе, один головний ген, який є причиною розвитку гліобластоми  — пухлини мозку у дорослої людини.

Один великий американський геномний проект The Cancer Genome Atlas розпочав свою роботу в 2005 році. 4 вересня цього року результати цього проекту опубліковані в статті журнала Nature «Comprehensive genomic characterization defines human glioblastoma genеs and core pathway«. Не дивлячись на оптимістичні заяви пресслужби про прорив у розумінні природи раку, результати навіюють песимістичні висновки. Проаналізовано близько 600 генів з 200 ракових проб. Вчені виявили, що у розвитку хвороби задіяні числені гени з трьох великих метаболітичних шляхів, які мають щільно скоординовану роботу. Поломка в будь-якій ланці приводить до розвитку хвороби. До того ж, мова йде не тільки про поломку якихось конкретних генів. В розвитку хвороби задіяні також механізми регуляції також «здорових» генів. Втім, створена докладна карта взаємодії окремих компонентів в клітині під час розвитку раку і знайдені тонкі місця у виборі методу лікування. Наприклад поломка одного конкретного гену робить хіміотерапевничні заходи зовсім неефективними.

Одночасно з проектом The Cancer Genome Atlas стартував не менш об»ємний ще одни американський проект в The Howard Hughes Medical Institute at Johns Hopkins Kimmel Cancer Center в Балтіморі, результати якого опубліковані в журналі Science в статті «An Intergrated Genomic Aanlysis of Human Glioblastoma Multiforme«. Автори проаналізували близько 20 тисяч генів у 22 пацієнтів з гліобластомою. Вони прийшли до висновку, що у розвитку хвороби задіяно близько 60-ти генів. Один з співавторів статті Bert Vogelstein заявляє «Це означає, що якщо ми маємо 100 пацієнтів з гліобластомою, ми маєм справу з 100 різних проявів захворювання». Це означає, що ще довго не буде універсальних ліків проти раку.

І про погоду.

Що відбувається в живій клітині, навряд чи можна збагнути лінійною послідовністю букв в ДНК. Як зауважив один з журналістів, який писав замітку про це дослідження у німецькій пресі, в цьому випадку біологи стикнулись з проблемою, на яку вже натикнулись фізики: якщо довго вдивлюватись, то можна знайти елементарні частинки. Але це не допомагає в прогнозі погоди.

Реклама

4 Responses to Нові знання — нові печалі

  1. а зараз взагалі є якісь хвороби, які лікують саме генними методами?

    так http://www.jci.org/articles/view/JCI30953

  2. ant79:

    Дякую, дуже цiкаво.

    Будь ласка!

  3. […] прийшов час нагадати, що навіть такі дієві ліки все ще не панацея. У розвитку хвороби задіяні числені гени з трьох […]

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход / Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход / Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход / Изменить )

Google+ photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google+. Выход / Изменить )

Connecting to %s

%d такие блоггеры, как: