24 апреля 2013 года, 17:57 | Текст: Дмитрий Целиков
Компания Illumina, производитель первых устройств для секвенирования ДНК, получивших широкое распространение, заплатила почти полмиллиарда долларов скромному калифорнийскому стартапу Verinata, на мировом рынке практически неизвестному. А дело в том, что у этой маленькой фирмы была технология, которой давно ждали и боялись, — методика, позволяющая расшифровывать ДНК человеческого эмбриона.
Verinata — одна из четырёх американских компаний, сделавших ставку на возникший года полтора назад и быстро расширяющийся рынок пренатального секвенирования ДНК с помощью оборудования Illumina. Плод не беспокоят: берут материнскую кровь и ищут в ней следы эмбриональной ДНК. Это позволяет, к примеру, выявить синдром Дауна до рождения ребёнка. Раньше для этого приходилось добывать клетки из плаценты или околоплодной жидкости, что создавало риск выкидыша, хотя и небольшой.
Новый метод настолько безопасен и прост, что был принят на вооружение в рекордно короткие сроки, позволив устройствам Illummina покинуть стены исследовательских лабораторий и стать полноценной составляющей медицинского инструментария. В январе генеральный директор компании Джей Флэтли пообещал инвесторам, что в США этот тест будут проходить два миллиона женщин ежегодно, то есть примерно половина беременных, тогда как раньше на старое, инвазивное и опасное исследование отваживались только 250 тыс. будущих матерей, в основном сравнительно немолодых.
По-видимому, это лишь начало. Те же самые компании уже разобрались в том, как из материнской крови извлечь ещё больше информации о плоде, в том числе полный геном последнего. Это прорыв не только технический, но и коммерческий. Беременность со всеми её надеждами, тревогами и частыми визитами к врачу — золотое дно для создателей подобной технологии. «Полагаю, мы придём к полному или почти полному секвенированию ДНК всех и каждого в первый триместр беременности», — предсказывает Артур Боде из Бейлорского медицинского колледжа в Хьюстоне (США).
Случится это не завтра. Во-первых, для того чтобы найти в образце материнской крови ДНК плода, необходимо многократное секвенирование, а это дорого: Illumina берёт $9 500 за геном взрослого человека, а с ДНК эмбриона возни намного больше. Во-вторых, есть и такая проблема: результаты расшифровки генома плода пока не настолько точны, чтобы ставить диагнозы. Да и с этической точки зрения это минное поле: вот вы узнали генетический расклад, с которым родится ваш ребёнок, — и что вы будете с ним делать?
«С технической стороной дела мы разберёмся раньше, чем выясним, стоит ли нам вообще этим заниматься», — отмечает Джей Шендьюр из Университета штата Вашингтон (США), сотрудник фирмы Ariosa — одной из тех четырёх. Прошлым летом лаборатория г-на Шендьюра (одна из двух, которым это удалось) показала, как по образцу крови беременной женщины узнать о генах эмбриона. Правда, исследования проводились ретроспективно — на образцах крови, хранящихся в больницах. Но работу по внедрению технологии в медицинскую практику откладывать не стали, и уже в этом году может родиться первый человек, полный геном которого будет известен заранее.
Если углубляться в историю вопроса, то начать следует с гонконгского учёного Денниса Ло, который в 1997 году показал, что в крови беременной женщины можно найти триллионы фрагментов ДНК её будущего ребёнка. Они попадают туда из погибших и распавшихся клеток плаценты. По оценке г-на Ло, до 15% ДНК, находящейся в свободном плавании в материнской крови, принадлежат эмбриону. Методы высокоскоростного секвенирования ДНК могли бы извлечь из этого бездну информации.
Для выявления синдрома Дауна генетики под микроскопом считают хромосомы в клетках плода, извлечённых путём амниоцентеза. При обнаружении лишней копии хромосомы 21-й пары 65% американских женщин выбирают аборт. Чтобы получить ту же информацию из нескольких миллилитров крови, исследователи пользуются трюком, предложенным тем же г-ном Ло. Они случайным образом секвенируют несколько миллионов фрагментов ДНК длиной от 50 до 500 «букв». Затем компьютерная программа накладывает результаты на карту хромосом, после чего начинается урок арифметики: если к 21-й паре хромосом относится больше фрагментов, чем следует, то высока вероятность синдрома Дауна. Тем самым удаётся избежать сложностей, связанных с тем, что фрагменты ДНК матери и плода перемешаны и порой совпадают. Таким же образом находят лишние копии (трисомии) 13-й и 18-й пар хромосом, а также недостачу или лишние экземпляры X-хромосом, что тоже приводит к врождённым дефектам.
В июле прошлого года основатель фирмы Verinata Стивен Квейк из Стэнфордского университета (США) показал, что из крови женщины можно извлечь информацию о полном геноме плода, «букву» за «буквой». То же самое сделали г-н Шендьюр и две группы китайских учёных.
Восстановить расположение всех шести миллиардов нуклеотидов в ДНК — задача не из лёгких, ведь надо продраться сквозь чащу материнских генов. Обе американские группы оценивают стоимость процедуры примерно в $50 тыс. Тем не менее удалось показать принципиальную возможность того, что можно выявить не только расстройства, связанные с количеством хромосом. К примеру, муковисцидоз и бета-талассемия вызываются двумя дефективными вариантами определённого гена, наследуемыми по одному от каждого родителя. В общей сложности насчитывается около трёх тысяч заболеваний, точная генетическая причина которых известна.
Примерно 200 прочих хворей, в том числе некоторые случаи аутизма, вызываются известными дупликациями или делециями более крупных участков ДНК. Расшифровка генома выявит их все. Но г-н Квейк и другие учёные совсем не уверены в том, что эта технология получит столь же широкое коммерческое применение, как тестирование на синдром Дауна. «Мы занимались этим просто так, для науки, — говорит исследователь. — Если спросить меня, будем ли мы теперь знать геномы всех родившихся детей, я отвечу: а зачем?» Сейчас г-н Квейк оттачивает технологию, чтобы с её помощью можно было недорого получить информацию о самых важных с медицинской точки зрения генах плода.
Надо спросить врачей и родителей, нужна ли им полная расшифровка генома будущего ребёнка. Взять ту же компанию Illumina. Сейчас она секвенирует по геному в день, но это в основном геномы взрослых людей, больных раком, или детей со странными недомоганиями. Уже сейчас ясно, что о геноме можно получить намного больше информации, чем нужно для непосредственных медицинских целей. Ну и зачем это делать?
Тем не менее г-н Флэтли позаботился о том, чтобы поглотить фирму Verinata, и в прошлом году уговорил инвесторов отказаться от слияния с крупнейшим производителем диагностического оборудования в мире Roche, который предлагал за Illumina $6,7 млрд. По его мнению, у секвенирования полного генома эмбриона большое будущее. «Технически это станет возможным года через два, — говорит он. — Хотя, по понятным причинам, рынок не будет к этому готов ещё долго».
Ни врачи, ни родители не будут знать, что делать с этим геномом, как на него реагировать. А вдруг некоторые родители решатся на аборт только из-за того, что у ребёнка, судя по генам, будут кудряшки не того диаметра? За примерами далеко ходить не надо: в этом году Verinata начала проводить тестирование на синдром Клайнфельтера. Лишняя X-хромосома приводит к пониженному уровню тестостерона у мужчин, появлению женских черт и зачастую к бесплодию. В США синдром регистрируется у каждого тысячного мужчины. Симптомы настолько не опасны для жизни и притом проявляются порой очень слабо, так что мужчины могут не обращать на них внимания, и тем не менее примерно половина женщин решают прервать беременность при выявлении этого синдрома у плода. Разве это не евгеника?
Г-н Ло, заваривший всю эту кашу, считает, что необходимо ограничиться тестами на двадцать самых серьёзных генетических отклонений и дальше свой нос не совать. Например, бессмысленно проводить тесты на риск заболеть диабетом в сорок лет, ведь мы не имеем никакого представления о том, какой будет медицина к тому времени.
Антрополог Моррис Фостер из Оклахомского университета (США), возглавляющий этическую комиссию, нанятую компанией Illumina, сказал г-ну Флэтли следующее: «Вы представляете лабораторию, которая получает от врачей заказы на выполнение определённых тестов. Не надо думать за врачей».
До сих пор не сформулированы этические правила работы с геномами взрослых людей, что уж говорить об эмбрионах. Вы только подумайте, замечает г-н Фостер: взрослый человек сам решает, когда и зачем пройти секвенирование полного генома, а плод никто не спрашивает, хотя для него это может оказаться вопросом жизни и смерти.
И потом — обыватель ведь неграмотен по определению, и г-н Фостер опасается, что информации о генах будет придаваться слишком много значения. Даже врачи не считают, что присутствие гена, повышающего риск диабета, в определённом возрасте обязательно приведёт к этому заболеванию, а отсутствие данной мутации гарантирует здоровье. Почему-то очень трудно объяснить людям, что неверно ни то ни другое.
Пока Illumina секвенирует гены лишь взрослых и больных детей, а её новый филиал, Verinata, выполняет только уже знакомые врачам тесты на количество хромосом в ДНК эмбриона. Но на стене корпоративного кафетерия висит вырезка из газеты со статьёй, в которой г-н Флэтли предсказал коммерческое секвенирование полного генома плода к 2019 году. Именно тогда, по его мнению, общество будет готово к этому. Осталось шесть лет...
При использовании материалов с сайта активная ссылка на него обязательна
