Как подружить гены в клетках. Коктейль молодости, светящиеся котики, напечатанные органы и другие прелести науки - Ангелина Владимировна Потапова

знакомой базы 23andMe. Оказалось, на то, станет ли человек левшой, влияют комбинации, записанные в 41 паре нуклеотидов, а на амбидекстрию (когда он и левша, и правша) – около 7 пар. Однако только 12 % людей с таким генотипом проявляют в будущем эту предрасположенность. Значит, факторы окружающей среды и методика обучения письму в школах тоже играют большую роль. Примерно 10 % населения земного шара – левши. Этот показатель варьируется от страны к стране.

Теперь давайте перейдем к весу, разберемся, как связан лишний вес с генетикой. Следя за питанием ребенка и организовывая ему физическую нагрузку, можно также контролировать его вес. Однако недавнее исследование говорит о том, что из-за мутаций в гене MC4R даже в детском возрасте можно начать набирать лишние килограммы [31].

Это исследование провели на базе уже имеющихся данных: генотип 6000 участников исследования «Дети 90-х», которые до сих пор следят за своим здоровьем. Когда ученые находили мутацию в гене MC4R, то смотрели на ее связь с лишним весом. Мутацию обнаружили у каждого 340-го человека, и она коррелировала с набором массы тела в детском возрасте. Предполагается, что наличие изменений в этом гене усиливает чувство голода и провоцирует переедание. Авторы работы подчеркивают, что не стоит

сразу винить родителей или самого ребенка в его «пухлости»: возможно, не все зависит только от них. А знание предполагаемой связи генотипа и проблемы ожирения может помочь в будущем в разработке индивидуальных лекарственных средств.

Но если набрать вес или его сбросить нашему организму под силу, то вот вырастить новые органы и части тела – нет. Чего не скажешь о некоторых видах рыбок: они могут регенерировать некоторые ткани, в том числе ткань сетчатки. Нейробиолог Сет Блэкшоу из Университета Джона Хопкинса решил установить, экспрессия каких генов дает данное преимущество [32]. Похоже, что в процессе эволюции мы утратили эту способность, но геном человека и рыбы схож на 70 %, так, может, не все потеряно?

Сетчатка состоит из светочувствительных клеток – палочек и колбочек, – а также из нейронов и синапсов, передающих импульсы в зрительную кору. В процессе эмбриогенеза органы глаз дифференцируются из передней части головного мозга и являются его «отростками». Существуют клетки Мюллера, или мюллерова глия, окружающие нейроны. Эти клетки поддерживают определенную концентрацию ионов для проведения нервных импульсов, удаляют продукты метаболизма и выполняют иммунную функцию. Вместе с тем у рыб клетки Мюллера способны выделять факторы роста нейронов, которые в свою очередь превращаются в клетки сетчатки!

Активированные клетки Мюллера вызывают иммунную реакцию, которая удаляет поврежденную ткань. У мышей эта реакция подавляется работой других генов. А у млекопитающих перестает выделяться ядерный фактор I (NFI) – ДНК-связывающий белок, который мешает клетке получать доступ к определенным участкам ДНК, отключая тем самым нужные гены. Когда ученые блокировали клетки Мюллера, продуцирующие NFI, у мышей начиналась регенерация нейронов сетчатки [33].

Исследование демонстрирует, что у млекопитающих есть потенциал к регенерации нейротканей, но в процессе эволюции он уступил место другим важным механизмам выживания: это связано с тем, что клетки Мюллера несут функцию защиты от механических повреждений. Но если они превращаются в клетки, продуцирующие нейроны, то защищать они уже не могут.

Теперь поговорим о приятном. О том, чего вечно не хватает, – о сне. Давно известно, что здоровым считается сон, который длится около восьми часов. Это время оптимально для того, чтобы исправно функционировал организм и все когнитивные функции были в порядке. Однако такой показатель свойственен не всем: и речь не о сбитом режиме и хроническом недосыпе. Некоторым людям достаточно четырех-шести часов сна, чтобы поддерживать такой же уровень здоровья, как и у тех, кто спит по восемь часов. Эта особенность является врожденной, и «выработать» ее невозможно. Более 10 лет назад ученые из Калифорнийского университета в Сан-Франциско нашли те самые пять генов, связанных с состоянием, которое называется «Семейным естественным коротким сном».

В нескольких экспериментах на животных исследователям удалось обнаружить, что эти варианты генов короткого сна замедляют прогрессирование болезни Альцгеймера [34]. Варианты гена защищают нейроны от повреждения, предотвращают нейродегенерацию. Механизмы до конца не изучены, но выводы логичны. Кроме того, существует предположение, что гены короткого сна делают процесс более эффективным в качественном смысле. Вот же счастливчики!

Глава 3

Гены лечат

Еще 20 лет назад словосочетание «генная терапия» вызывало ассоциации с фантастическими фильмами. Как можно генами что-то вылечить?

Еще 20 лет назад я училась в школе. Все, что знала о генах, – это то, как они передаются через поколения. Доминантные они или рецессивные, желтый горошек будет у следующего поколения или зеленый. Закон Менделя и его последствия. Думала ли я, что уже скоро определенные гены можно будет просто отредактировать? Могла ли я представить, что препаратами на основе определенных генов начнут лечить рак, гемофилию и даже бороться со старением?

Снова молодой

Если внешние признаки старения каждому знакомы, то вот процессы, которые провоцируют старение организма внутри, не каждый себе может явно представить. В течение жизни наши клетки непрерывно делятся, образуя себе подобных. Для того чтобы создать новую клетку, необходимо скопировать ДНК исходной.

Как я писала ранее, у хромосомы есть концевые участки – теломеры. Они защищают ДНК от повреждений. При каждом делении эти участки укорачиваются. Но есть фермент теломераза, который способен достраивать теломеры. Искусственная «починка» теломер ранее испытывалась только на культурах выращенных клеток и лабораторных животных, показав значимые результаты. Но в 2015 году доброволица по имени Элизабет Перриш решилась на эксперимент [1]. В 44 года она прошла два курса генной терапии, которые были направлены на то, чтобы предотвратить потерю мышечной массы (это естественный процесс при старении) и увеличить количество теломеразы. Инъекции делались в Колумбии, так как Минздрав США не одобрил этот препарат. Различные издания написали о том, что теломеры «удлинились», женщина помолодела и все остались довольны. Все, кроме ученых, поскольку ни одной научной статьи по данным этого эксперимента опубликовано не было, а подобные «манипуляции» на людях больше не повторялись. К тому же измерение теломер лимфоцитов – не особо хорошая метрика, поскольку их длина может очень сильно меняться даже в течение короткого промежутка времени, до двух лет.

Вылечить неизлечимое

Одним из последних направлений в поиске лекарства против рака остается индивидуальная генная терапия, так как природа раковых заболеваний кроется в ошибках деления клеток и «поломке» собственной ДНК организма. И Американское управление по контролю за продуктами и лекарствами одобрило применение генной