Версия для слабовидящих:
Размер шрифта:
a
a
a

"Сплав" академической науки и практической медицины Томского НИМЦ

Директор Томского НИМЦ, член-корр. РАН Вадим Степанов дал большое интервью для портала "Научная Россия"



Какие преимущества дает «сплав» академической науки и практической медицины? Какова роль генов в нашей жизни? Сразу ли они себя проявляют, или им нужно время? Влияет ли наш образ жизни на здоровье наших будущих поколений и какова роль генов при нашей встрече с инфекционными заболеваниями, такими как Covid-19? Об этом – в интервью с директором Томского НИМЦ, членом-корреспондентом РАН Вадимом Анатольевичем Степановым. 

– Вадим Анатольевич, расскажите о направлениях исследований НИМЦ РАН.

- Как вы и отметили, Томский НИМЦ РАН – многодисциплинарный научный центр. У нас представлены основные направления современной клинической медицины и некоторые направления фундаментальной науки, в частности: кардиология, онкология, психическое здоровье. Пожалуй, это основные и значимые заболевания, с которыми человек сталкивается в первую очередь. Это те проблемы, которые требуют изучения и быстрой трансляции знаний в клинику в помощь пациентам.

В нашем центре три клинических направления, которые реализуют в структурных подразделениях – Институты онкологии, кардиологии и психического здоровья, и  два фундаментальных направления, которые мы развиваем – генетика, в частности медицинская генетика, и фармакология. Такая «связка» клинических и фундаментальных направлений даёт нам, во-первых, возможность подходить к проблеме болезни и здоровья человека разносторонне, междисциплинарно, во-вторых – осуществлять тесную связь фундаментальных исследований с клинической практикой. Мы – исследовательский, научный центр, но, в тоже время, мы и медицинская организация, в которой более тысячи коек (так принято мерить «мощность» медицинских учреждений). Это и даёт нам возможность достаточно быстро транслировать фундаментальные знания на практике.

Мы осуществляем самые различные подходы к оказанию медицинской помощи, начиная от экстренной помощи, например, когда по «скорой» прибывает пациент с инфарктом, и заканчивая высокотехнологичной медицинской помощью, узкоспециализированными, дорогостоящими видами, которые доступны только в ведущих клинических исследовательских центрах. 

Генетика – одно из основных связующих звеньев между разными медицинскими дисциплинами, потому что нарушения работы наследственного аппарата генетически, в широком смысле, лежат в основе очень многих групп, форм заболеваний, нозологий, болезней. Это позволяет глубже проникать в механизмы развития заболеваний. К тому же, современные технологии во многом базируются на технологиях генетики, молекулярной биологии. Соответственно генетика – технологический базис для междисциплинарных исследований фундаментальной и клинической медицины. 

Почему в нашем Центре представлены именно эти направления? Кроме вышеперечисленного, это и историческая преемственность. Нашему Центру в 2021 году исполнилось 5 лет. До этого каждый из Институтов существовал отдельно как независимое исследовательское учреждение сначала в структуре Академии наук, потом преемников академии. 

Наши институты были созданы примерно 40 лет назад, когда осуществлялась активная экспансия науки на Восток, в Сибирь. Сначала был Академгородок в Новосибирске, где развивали фундаментальную науку, затем получила развитие медицинская наука. В Томске были созданы эти пять институтов, вначале они создавались как филиалы московских, через несколько лет стали самостоятельными. Именно тогда было принято решение, что эти ведущие направления нужно развивать в первую очередь. И история развития показала мудрость тех руководителей Академии медицинских наук, которые приняли это решение. Отчасти, междисциплинарность нашего центра закладывалась много-много лет назад. 

- Что такое генетические заболевания и в чём их опасность? 

Генетические заболевания – термин достаточно широкий. Можно говорить как минимум о нескольких группах генетических заболеваний, у каждой из которых своя история возникновения. И, соответственно, свои особенности и опасности. Хотя любая болезнь представляет опасность для здоровья. 

Генетические заболевания – заболевания, которые передаются по наследству. Как правило, это нарушения одного конкретного гена. Опасность этих болезней в том, что они приводят к тяжелым последствиям. Если новорожденный рождается с генетическим, моногенным заболеванием, это значит, что у него довольно тяжёлые нарушения, и, как правило, это резкое сокращение продолжительности жизни. В большинстве генетических заболеваний дети умирают в раннем детском возрасте, в том числе в первые годы после рождения, иногда даже месяцы, редко доживая до репродуктивного возраста. 

Есть другая группа заболеваний – хромосомные нарушения. Как правило, они возникают в ходе деления клеток из-за нарушения расхождения хромосом или каких-то крупных перестроек. Как правило, они проявляются сразу после рождения как множественные врожденные пороки. Это состояние инвалидизирующее, приводящее к ранней смерти, большим затратам на лечение.

Следующая группа болезней, к которой генетика тоже имеет отношение – многофакторные болезни или болезни с наследственной предрасположенностью. В отличие от строго генетических, моногенных болезней, здесь нет однозначной связи между изменением в гене и возможности проявления болезни. Как правило, эти генетические факторы реализуются в комплексе. Действует множество генов, иногда это сотни, а иногда и тысячи в совокупности с факторами среды. Среда здесь является триггером, который вызывает реализацию предрасположенности к болезни, которая есть у человека в организме. К этой группе относятся все частые и распространенные заболевания: инфаркты, инсульты, бронхиальная астма, шизофрения… Это наиболее частые группы заболеваний, и они тоже отчасти имеют наследственную природу. Хотя только генетики недостаточно, чтобы эти заболевания реализовались. Опасность этих болезней очевидна: для больного – нарушение качества его жизни. Если генетические болезни не лечить, в конечном итоге они приводят к летальному исходу. Это огромная нагрузка и для общества. Этими болезнями занимается вся система здравоохранения, существенная часть государственного бюджета тратится на лечение этих болезней. 

Есть еще одна группа болезней, где генетика играет важную роль: нарушение соматических клеток – клеток тела взрослого человека. В некоторых случаях по каким-то причинам, иногда средовым, происходят нарушения нормальной работы генетического аппарата. Это приводит к тому, что клетки приобретают лишнюю способность к размножению или теряют нужные способности. Как правило, это одна из причин онкологических заболеваний. 

Даже если говорить о совсем негенетических болезнях, например, инфекционных, в том числе о Covid-19. Казалось бы, здесь совершенно внешний агент – вирус, который не имеет никакого отношения к человеку, к его геному, но даже в таких, приобретенных болезнях генетика играет определенную роль. И действительно, есть определенные гены, факторы, которые влияют на активность иммунной системы, на механизм распознавания клетками человека клеток вируса. В этом отношении и эти болезни имеют определенный генетический компонент в составе организма хозяина – в человеке. 

Может ли образ жизни человека повлиять таким образом на будущее поколение, что у него появится какое-то заболевание? Например, формирует ли большое количество часов у компьютера у нас сейчас близорукость у будущих поколений, или плохая экологическая обстановка – какие-то заболевания? 

Если ответить однозначно, то, пожалуй, нет. Но если человек подвергается каким-то факторам среды: риск, стресс и другим, то это сказывается, прежде всего, на здоровье самого человека. При этом, его гены не меняются. С какими генами человек вошёл в жизнь, с теми он и живёт дальше. Соответственно, он передаст своему потомку гены, которые ему самому передали по наследству. Это напрямую никак не связано с тем образом жизни, или факторами риска, с которыми сталкивается сам человек. Если, конечно, эти факторы риска вдруг не повлияют на половые клетки – гаметы, которые будут передаваться из поколения в поколение. Например, если, условно, человек живёт в зоне повышенной радиации, или подвергался лучевым воздействиям, это в том числе может привести и к воздействию не только на соматические ткани, но и генеративные, которые далее передают свой генетический материал по наследству. 

Если говорить о близорукости, по большому счёту, эта болезнь – фенотипический многофакторный признак. У человека может быть определенная предрасположенность к близорукости. Естественно, родители могут передать эту предрасположенность детям. Конкретно у человека она может реализоваться в том случае, если есть большая нагрузка на глазное яблоко – частое сидение за компьютером, если смотреть в гаджеты в каждый момент своей жизни. Но это не значит, что в силу этого человек передал эту болезнь своим детям. Он может передать только свои гены. 

- Чтобы быть уверенными в том, что родится здоровый ребенок, достаточно ли поддерживать связь поколений, узнавать у бабушек и дедушек, какие болезни были в роду, или необходимы другие, более точные методы? 

Конечно, замечательно знать свою родословную. И любая консультация генетика начинается с описания родословной, чтобы понять, что было в семье, в роду. Это в значительной степени поможет предсказать то, что будет у самих обращающихся на консультацию, или при планировании беременности. Но только этого недостаточно. Можно быть совершенно здоровым фенотипически, внешне, при этом родить больного ребенка. Это связано с особенностями передачи генетической информации. Наследственных, моногенных, болезней огромное количество, их известно более семи тысяч. Потенциально, их ещё больше. У нас с вами примерно двадцать две тысячи генов в организме, которые кодируют белки. И поломка каждого гена потенциально может привести к болезни. Наследственные болезни очень редкие. Самые частые в нашей стране – это такие наследственные болезни как муковисцидоз, фенилкетонурия. Они встречаются с частотой: один ребенок на несколько тысяч новорожденных. В то же время, эта болезнь реализуется, когда и папа, и мама передали «больную хромосому», хромосому с мутацией. На языке генетики это аутосомное рецессивное наследование. Природа, с одной стороны, не любит делать лишних движений, тратить энергию. С другой стороны, она заранее закладывает необходимость определенной изменчивости. Генетика – наука не только о наследственности, но и об изменчивости. 

Так эволюционно заложено, что мутации возникают постоянно. При любом клеточном делении, гаметогенезе, возникает мутация. Иначе никакое движение было бы невозможно. Мы бы с вами как вид не образовались, если бы природа не менялась. Исходно мутации – это плата за возможность изменений, нормальная функция природы. Но природа предусматривает и определенные механизмы страховки. Например, для того, чтобы болезнь проявилась, надо чтобы две рецессивные мутации сошлись у одного человека. Мама может быть совершенно здоровой, но одна хромосома у нее в норме, а на другой – мутация. Папа тоже может быть совершенно здоров, но на одной из хромосом мутация. Они это могут даже не видеть. Лично им не нужны никакие медицинские процедуры. Если они образуют семью, в силу законов Менделя, вероятность рождения у них больного ребенка становится ¼. Где ½ – вероятность передачи «больной хромосомы» от мамы, и  ½ – от папы. А раньше в этой семье такая мутация никогда не появлялась. 

Поэтому, кроме того, чтобы знать и изучать свою родословную, необходимо и специальное внимание. Например, если в семье были случаи наследственных болезней, в этом случае обязательно медико-генетическое консультирование. Семья должна прийти к врачу-генетику, он определит по родословной, может быть, сделает соответствующие анализы генома или его части у мамы и папы и подскажет дальнейшие действия. Можно сделать пренатальную диагностику: во время беременности взять материал плода, посмотреть, какая вероятность у него реализовалась. 

- Не вредит ли это вмешательство плоду, если брать анализы на таком раннем сроке?

Это стандартная медицинская процедура, она связана с некоторым риском, но если такую процедуру делать, это перекрывает возможные негативные последствия от рождения больного ребенка. Не делать такую процедуру [тем, кому она назначена] – риск намного больше.

Это рекомендуют далеко не всем. Вообще, если говорить о таких подходах, то медицинская генетика пытается решить вопросы по предотвращению наследственных болезней на разных стадиях. Первая – это предотвратить зачатие больного ребенка – первичная профилактика. И консультация супругов, генетический анализ направлены на это. Следующий шаг – предотвратить рождение больного ребенка, если беременность уже состоялась.  

...

- Как можно скорректировать «сломанный ген»? 

Это очень важный и интересный вопрос. Этим генетика пытается заниматься. Во-первых, не обязательно корректировать ген. Это далеко не всегда необходимо. Можно скорректировать последствия действия «неправильного» гена. Есть мутация, она к чему-то приводит, есть какие-то последствия. При некоторых болезнях достаточно скорректировать действия мутантного гена довольно простыми способами. При той же фенилкетонурии, болезни, связанной с нарушением метаболизма одной из аминокислот, достаточно проводить соответствующую диетотерапию: человек всю жизнь должен придерживаться определенной диеты, исключить предшественников фенилаланина в своей пище. Конечно, это не очень просто. Это требует определенных расходов, но это наиболее простой способ избежать болезни. 

В некоторых случаях можно корректировать не ген, а проводить заместительную терапию: если не работает фермент, гормон, у него сломан ген, мы можем периодически добавлять этот фермент или гормон в виде инъекции, ингаляции или как-то ещё. Это тоже не всегда возможно. Это требует и высокой периодичности вмешательств. Поэтому, конечно, было бы лучше скорректировать сам ген. 

Но у взрослого и даже новорожденного организма мы не можем это сделать во всех клетках организма, или даже клетках того органа или ткани, где этот ген себя проявляет. При генной терапии мы можем вводить в организм копии нормально работающего гена, который иногда встраивается в геном и может отчасти компенсировать копии неработающего гена. Редактировать можно при помощи методов генной инженерии. Но, как правило, это делается в клеточных системах, в пробирке,  а не в организме. В организме это делать сложно и почти невозможно из-за большого количества клеток. 

Хотя, есть пример успешных попыток, когда ген корректировали не в пробирке, а уже в самом организме. Например, есть синдром Хантера – редкое наследственное заболевание, связанное с нарушением метаболизма мукополисахаридов. Это приводит к накоплению комплекса белков, жиров, углеводов в клетках. Несколько лет назад, в Америке, была проведена первая работа по геномному редактированию фрагмента гена, который отвечает за болезнь, в самом организме человека, а точнее – в клетках печени – органе, где этот ген прежде всего экспрессируется. Там смогли отредактировать лишь небольшую долю клеток, но этого было достаточно, чтобы получить некоторый эффект. Насколько он будет длительным, пока неясно.  

...

- Наличие медицинской этики как-то тормозит развитие генетики? 

Я бы не сказал, что это не даёт развиваться дальше. Скорее, это дает возможность развиваться дальше в правильном направлении. Любая наука должна учитывать интересы не только ученых, но и интересы общества. Генерация новых знаний не должна вредить ни человечеству в целом, ни конкретной семье. Поэтому этические моменты в медицинской генетике – чрезвычайно важны. С чего это начинается? С медико-генетического консультирования. Обязанность врача-генетика, который консультирует семью, прежде всего, разобраться с конкретной семьей, конкретным случаем, максимально объективно донести информацию, рассказывая о последствиях возможных действий. При этом, из этических соображений врач-генетик не имеет права директивно что-то утверждать, чего-то требовать. Если после комплекса процедур обнаруживают, что у семьи родится больной ребенок, то решение прерывать беременность или родить ребенка остается за семьей. 

Это касается любых вмешательств на стадии диагностики, лечения, терапии. Всё делается с согласия пациента или семьи. И генную терапию тоже проводят с информированного согласия о том, что человек информирован о необходимости проведения терапии, о рисках и прочих вещах, как и при любой медицинской процедуре.

Если говорить о более общих моментах, то глобально, проблема генетики в том, что нужно сделать что-то полезное самому пациенту, при этом не навредив природе и генетическому здоровью будущих поколений. В том числе в связи с этим есть ряд ограничений, мораториев на эксперименты по геномному редактированию на эмбрионах. 

Есть и ещё этические проблемы в связи с этим. Например, персональные геномы. Сейчас становится реальным, когда каждый человек может секвенировать геном и узнать все свои генетические варианты. Что с этим делать? Зачастую мы и другие врачи-генетики сталкиваемся с тем, что при постановке диагноза наследственной болезни не всегда знаем, что получили. Как я говорил, иногда требуется расшифровать чуть ли не весь геном и мы обнаруживаем какие-то иные, неизвестные варианты, которые теоретически могут быть патогенными. Что с этим делать? Должны ли мы об этом сообщать пациенту или нет? Если мы не уверены, что они патогенные, в связи с недостаточной информации о них, способах лечения или чего-то ещё. Это дискуссионный вопрос.

Есть и другие этические вопросы, например: кому можно предоставить доступ к геному? Разумеется, с согласия человека. Например, страховая медицина во многом может быть основана на геномных данных, прием на работу или дискриминации по каким-то вещам в обществе потенциально возможны по генетическим причинам. Теоретически, на каждого из нас могут «наклеить» новый QR код с нашими генетическими вариантами. Что с этим делать? Кто имеет право знать о наших генах? Имеет ли право государство? Человек сам имеет право, но обыватель с этим не разберется, он не будет знать всех рисков. Ученый, который провел секвенирование, имеет право знать? Имеет, но не имеет права разглашать информацию. А имеют ли фармкомпании право использовать персональную геномную информацию для своих целей? Здесь очень много не до конца решенных этических, юридических, экономических вопросов. 

Всю ли информацию о гене человек может узнать, или остается какая-то часть гена, которую невозможно расшифровать? 

На самом деле мы пока очень мало знаем о нашем геноме. Это похоже на чтение книги на малознакомом языке. Каждый человек может получить распечатку «своей книги» и там будут буквы, которые он сможет прочитать. На примере французского: если человек знает только несколько фраз, он сможет в этой книге что-то разобрать, но не будет знать всех тонкостей. Наш геном – это генетический текст, написанный в виде толстой книги, в которой тысячи страниц и три миллиарда букв. Та часть, с которой мы работаем и работали до этого – лишь небольшие участки генетического текста, отдельные «странички». «Читать» их – находить мутации – мы научились. Мы знаем, что «в первом томе на десятой странице во втором абзаце» есть слово, которое нас интересует. Мы его прочитаем, при необходимости мы исправим опечатку и всё будет хорошо. Но что на остальных десятках или сотнях страниц? Всё, что между генами, всё, что вне кодирующей части. Пока, мы ещё не научились понимать то, что мы можем прочесть, хотя, конечно, мы, и российская, и мировая наука, движемся в этом направлении. У нас появляется всё больше и больше информации, которая не бессмысленна, но пока преждевременно говорить, что чтение генома принесёт практическую пользу во всём мире и решит все проблемы с генетическим здоровьем. Нужно учиться, но движения предстоит ещё много.

- Какие возможности могут появиться в медицине благодаря генетике? Чего генетика ещё не умеет, но может этому научиться в ближайшее время? 

Генетика – одна из фундаментальных областей современной медицины. И одна из наиболее точных. И как говорил мой учитель, академик РАН Валерий Пузырев, именно генетика сделала медицину наукой. Сейчас мы движемся в сторону индивидуальной, персонализированной медицины. И генетика каждого человека, каждой семьи может сделать медицину персонализированной. Если продолжать этот тезис, то современная генетика делает персонализированную медицину наукой. 

Мы уже многое научились делать. Как я уже говорил, теоретически и практически любое моногенное заболевание может быть диагностировано. Теоретически, любое может быть исправлено. Но далеко не для всех болезней есть способы лечения. 

Сейчас мы можем на любой стадии развития организма узнавать какую-то информацию, даже задолго до его появления. Например, при консультировании супружеских пар. В некоторой степени, мы можем предсказать, каким будет будущий ребенок, когда его даже еще нет в планах. Можем это делать во время беременности, сразу после рождения на любой стадии развития организма. И всегда это даёт новую долю информации и новые основания для каких-то медицинских действий: диагностики, терапии и профилактики болезней.

Мы можем прочесть весь геном. Мы не научились его полностью понимать, но существенную часть текста мы не только прочитали, но и освоили, и сделали свои выводы. 

В некоторой степени генетика может предсказать риск развития широкого круга болезней. Другое дело, что этот риск не обязательно реализуется у каждого человека: это зависит и от его образа жизни, среды, от совокупного действия генов, но эта информация не бессмысленна. Например, если человек узнает, что у него есть риск развития инсульта в 5 раз выше, чем в среднем у популяции, тогда это может привлечь внимание этого человека к своему здоровью.