Сравнительно недавно международная группа ученых сообщила миру об эпохальном достижении – расшифровке структуры генома человека. Десятилетие исследований, которые обошлись человечеству в 6 миллиардов долларов, осталось позади: ГЕНОМ «прочитан». Что же теперь, какие новые цели маячат впереди? Об этом и о проблемах российской биотехнологии рассказал медиапорталу «Хранитель» директор Института молекулярной генетики РАН, академик Евгений Свердлов.
− Евгений Давидович, принято негласно считать, что самое главное – расшифровка генома человека завершена, поэтому теперь перед исследователями открылись все двери. И можно будет победить рак, понять, как работает мозг, продлить жизнь до 200 лет. Это так?
− Нет, не так. Проект «Геном человека» − очень большой шаг вперед в направлении того, о чем вы меня спросили, но это небольшой шажок в сравнении с тем, что предстоит пройти, чтобы достичь желаемого. Некоторое из того, что вы назвали, на мой взгляд, вообще недостижимо. Идея о двух столетиях жизни не только нереальна, но и вредна. Надо радоваться тому, что мы живем столько, сколько живем.
Возьмем крайности: если бы люди жили вечно, то общество впало бы в полную стагнацию, не появлялось бы новых идей, земля переполнилась бы мафусаилами. И потом есть просто экономические расчеты американцев. Они посмотрели, как и на что влияет продолжительность жизни. Содержание престарелых, оказание им помощи, борьба с возрастными хворями – все это обходится недешево. Подсчеты показали: сейчас средний срок жизни в США, кажется, около 73 лет, так что же будет, если мы увеличим эту цифру? Выясняется: на нужды, связанные со старением, расходуется около 30% бюджета США. Если биотехнологи продлят жизнь американцев на 10 лет, то придется расходовать уже весь бюджет США!
− То есть жить долго экономически невыгодно?
− Выходит, так. Индейцы в свое время оставляли на тропе стариков, выделив им некоторый запас пищи. И старики считали, что так и должно быть, потому что племени не под силу содержать старцев. А мы хотя и гораздо более мощно выглядим в сравнении с индейцами, все равно мы тоже «племя», и перегрузки могут стать даже для человечества невыносимыми. Это экономические, но есть еще и генные соображения. Геном устроен таким образом, что он постоянно меняется, грубо говоря, геном стареет. Он находится под ударами изнутри и извне, и шрамы от этих повреждений накапливаются. И клетки – их у нас в организме 1014 – приходят в разлад друг с другом.
Когда человек только что родится, работа всех клеточек согласована, они действуют в унисон, если нет какого-то наследственного дефекта, и дальше человек расходует этот данный ему природой ресурс. У каждого он свой. Определяется многими факторами: и генетическими, и условиями, в которых зародыш находился. Короче, человек рождается с «ресурсом». И дальше он начинает его расходовать, как шагреневую кожу: чем роскошнее живет, тем быстрее тратит свои жизненные сроки. Так вот, вряд ли мы сумеем уменьшить скорость вредных мутаций, которые претерпевают наши клетки, настолько, чтобы продолжительность жизни увеличилась до 200 лет. Скорость мутаций мало от чего зависит.
Все говорят: вулканы, Чернобыль вред наносят, но главные-то мутации, которые получает наш геном, не оттуда идут. Конечно, если человека поместить рядом с химическим заводом и если каждый день он дышит грязным воздухом, то внешние факторы начинают играть роль. Но если человек живет в обычных городских условиях, то хотя тут и смог, и все что угодно, тем не менее то, что человек получает в качестве генных ударов, идет изнутри. Вы поели, и тут же пошли от вкусной пищи неприятные последствия для генома. Вы вдыхаете воздух, и митохондрии в ваших клетках…
− Страшную картину вы рисуете. Чтобы жить долго, надо сидеть в холодильнике, избегая еды, питья и всего того, чем жизнь красна?
− Увы, так устроен наш геном. Эволюция отобрала в качестве генома ДНК, молекулу достаточно стабильную для того, чтобы обеспечивать передачу наследственных признаков из поколения в поколение, но достаточно лабильную, изменяющуюся, чтобы эти признаки менялись и чтобы в итоге человек помирал.
Теперь − о раке. Расшифровка генома дает обильную информацию о том, что это такое. Существуют сто видов рака, и геном позволяет очень четко дифференцировать эти формы. Но вот досада: выяснилось, что когда вы сравниваете раковую клетку с нормальной, то отличаются не 1-2, не 5-10, как мы думали, а сотни генов! И мы на сегодняшний день в некоторой растерянности: у нас есть большие победы по расшифровке механизмов так называемого наследственного рака, я имею в виду семейную предрасположенность к раку, тут все выглядит более-менее благополучно, хотя и далеко не совсем. А вот наиболее часто спонтанно возникающие виды рака – тут загадка цепляется за загадку, тут действуют сотни генов, и возникает вопрос, какие же из них виновники болезни.
− Что реально дало науке завершение проекта «Геном человека»?
− Есть теоретическая часть этого долгого поиска: мы уходим от эпохи догеномной, когда основным принципом науки было правило «один ген – один фермент», что означало, что мы исследовали отдельные гены. А теперь мы переходим к принципу «один геном – один организм», это значит, что мы переходим уже к исследованию системы генов, того, как гены координируют свою совместную работу. Это очень большой шаг вперед. Шаг к «системной биологии». Мы теперь занимаемся системами генов, «функциональными модулями», как их теперь называют.
Клетка получает сигнал, сигнал от клетки пошел по такому-то пути, пришел в клеточное ядро, включилась группа генов, и это вызвало целый каскад явлений. Благодаря этому переходу мы реально можем рассчитывать на то, что лет через 25 поймем, как живет клетка. Что есть жизнь на клеточном уровне.
Я говорил о первой, теоретической, части, вторая часть – прикладная. Она просто осуществляется, потому что, когда мы видим, какие группы генов включаются-выключаются, при каких условиях, мы получаем многие мишени для различного рода лекарств. Мы теперь способны понять, какое лекарство данному человеку можно дать, а какое давать категорически нельзя. Ведь у разных людей в ответ на одно и то же лекарство разные группы генов действуют. Так мы переходим от медицины «усредненной» к медицине индивидуальной, «персонализированной».
Еще геном человека породил кучу технологий, одна из них – микрочипы, они позволяют отслеживать с помощью очень небольшого устройства все гены одновременно. С помощью микрочипов мы каждому человеку при рождении можем дать его генетическую карту. Сказать: у вас есть предрасположенность к тому-то, тому-то, тому-то. Берегитесь того-то, того-то, того-то.
− Каждый знает, что такое аспирин, анальгин, антибиотики. Но вот про генные пилюли что-то не слышно. Какие генные снадобья уже можно приобрести в аптеках?
− Ну, скажем, можно приобрести генно-инженерный инсулин. Оказать помощь больным диабетом. Конечно, диабетом страдают не все. Вы хотите массового средства? Пожалуйста – интерферон, тоже детище генных инженеров. Это противовирусное средство широкого действия. Вирусных заболеваний очень много – во всех случаях полезен интерферон. Просто генных пилюль типа анальгина нет, есть более специализированные вещи, и в этом заложен глубокий смысл.
Вы помянули аспирин, человек его принимает, и это средство лупит по множеству систем, хорошо еще, что он это делает щадяще, а все генные технологии рассчитаны на очень тонкие воздействия, с минимумом побочных эффектов. Они направлены на определенную систему генов, потому-то и более специализированы.
− Какие прорывы в охране здоровья людей благодаря генным средствам можно ожидать? Или просто всю медицину надо перестраивать на новый лад? Всем давать индивидуальные генные карты?
− Вопрос о том, давать или не давать такие карты, крайне сложен. Он имеет две стороны - техническую и этическую. Техническая часть вполне решаема, этическая – огромная проблема. Вы даете мне генную карту, и я начинаю жить как бы под дамокловым мечом. И не то чтобы в карте было указано: «Срок вашей жизни – 40 лет». Этого не будет, но будет написано, что у вас и то есть неприятное, и это. Того надо опасаться, этого остерегаться.
Я не думаю, что многим людям приятно будет жить с такой картой. С другой стороны, страховая компания тебя уже не застрахует, с приемом на работу могут возникнуть трудности. И так далее. Но вот что уже активно развивается и будет внедрено – это генная терапия. Имеется вакцина против рака или ДНК-вакцина, которая основана на чисто генных подходах. Что значат слова «вакцина против рака»? Я у данного пациента беру его раковые клетки. Проблема ракового заболевания отчасти связана с тем, что иммунная система человека словно бы «не чувствует» раковые клетки, а потому и не борется с ними. И вот с этим дефектом можно бороться, в раковые клетки можно ввести определенные гены, которые помогут иммунной системе «распознать врага». Итак, мы модифицируем раковые клетки и вводим их обратно в организм больного. Иммунная система активируется, это типичный вакцинный принцип, организм начинает уничтожать раковые клетки в организме, где бы они ни были. Вот вам пример генной терапии, и это совершенно реальная вещь. Подобное уже находится в стадии испытаний. И все это – результат расшифровки генома.
− Чтобы получить деньги на науку, какие проекты ныне предлагаются на Западе? Какие эпохальные вехи там видятся? На что теперь надо замахнуться генным инженерам?
− На то, о чем я рассказал. Под эту тему выделяют колоссальные деньги. Какие? К примеру, годовой бюджет национальных институтов здоровья США сейчас составляет примерно 30 миллиардов долларов. Из этих денег, я думаю, добрая половина идет на такие исследования. При этом не забывайте, что существует громадное количество фирм, каждый фармацевтический гигант сейчас имеет у себя в составе геномный центр, задача которого – работать на перспективу. Тут и занимаются проблемой генной диагностики, проблемами генной терапии, проблемами лекарств, направленных на определенные гены. Появляются такие понятия, как «фармакогенетика» и «фармакогеномика», решаются проблемы предрасположенности людей к побочным эффектам при приеме различных лекарств. Ищут те гены, на которые могут подействовать те или иные лекарства. Сейчас вся медицина использует примерно 500 мишеней для лекарств, а расшифровка генома увеличит эту цифру до нескольких тысяч.
− Скажите несколько слов о вашем институте, ему четверть века, вы в нем директором уже полтора десятка лет. Ввиду непростой ситуации какая научная стратегия вами выбрана? Как быть нашей российской биотехнологии?
− Это вопросы, которые не решает директор института. Тем более бюджетного. Директор института пляшет в очень ограниченных рамках. В то время, когда я получал назначение, у меня, как у директора, было много рычагов, которыми можно определять научное лицо института. Мог пригласить кого-то из ведущих ученых, чтобы он возглавил такое-то направление. Мог определить какие-то приоритеты и вкладывать в них деньги – сейчас я ничего этого не могу. Мне Академия наук дает бюджет, рассчитанный на количество людей, которые работают в институте, и в этом бюджете практически нет денег на науку, только зарплата. Деньги на науку надо добывать по грантам, и деньги эти на самом деле очень небольшие. Смехотворные, скажем прямо, по сравнению с теми грантами, которые получают наши американские, даже европейские коллеги.
Наиболее серьезные гранты – международные, но там очень большая конкуренция, только сильные группы ученых их получают. Но и тут мало надежд, что ситуация сохранится. В США активно обсуждается вопрос о том, что все это надо сокращать до минимума. Ситуация в нашей науке одним только хороша, что она как-то стабилизировалась. По крайней мере, не ухудшается, как было с 1991 года, когда все стремительно катилось вниз. Сейчас же положение даже понемножечку улучшается.
− А молодежь в российской биотехнологии появилась?
− Молодежь приходит, защищает диссертации и уезжает за границу. Нередко навсегда. Это громадная проблема. Наше стабильное ядро научных сотрудников стареет. И тут для нас было бы очень хорошо, если бы люди жили до 200 лет. И у нас нет среднего звена, дальше начинаются студенты и аспиранты. А молодого, энергичного среднего звена, этой тягловой научной силы, того, что и определяет динамику научного прогресса, нет, они все уезжают туда.
− Мы говорили о медицине, вернемся к науке, что с ней? Проект «Геном человека» был подобен Атомному проекту, и работа велась должным образом. Но теперь мы завалены монбланами генной информации и мало что понимаем. Как надо вести работу дальше? Может, поручить дело интеллектуальным роботам, они объяснят нам, что такое жизнь?
− Интеллектуальные роботы ничего не объяснят, но все сейчас работают − вы правы – над осмыслением геномной информации. Тут большую роль играют информационные технологии, обработка этих данных с помощью компьютеров. Геном имеет грандиозную базу данных – Gene Bank. И задача заключена в том, чтобы от статической описи перейти к следующему этапу – к динамическим характеристикам генома.
Мы получили информацию по геному человека, только что расшифровали геном мыши, геном дрожжей – так образовалось единое геномное информационное поле. И сейчас задача – по всей этой громадной совокупности данных сделать рывок с помощью компьютерной обработки. Там масса проблем. И ныне все это активнейшим образом решается, обсуждается, сюда подключается очень большое количество ученых, рождается масса новых проектов. Функциональная геномика, протеомика, или учение о том, как образуются белки, сколько их, когда тот или иной белок появляется. В каждой клетке свои гены, и в каждой клетке свои белки, поэтому клетки друг от друга отличаются. Кроме того, существует громадное генетическое разнообразие людей в природе, которое надо понять. И тут масса проектов.
Вы помянули Большой атом, но структура атома, этим физики и занимались, несопоставимо проще, чем структура генома человека. Над «расшифровкой» атома по-прежнему работают громадные институты. Они не энергетикой, в сущности, занимаются, а исследуют строение атома, а тут у нас ГЕНОМ − такая махина! И странно было бы ждать объявления: завтра все будет решено.
− В 1944 году нобелевский лауреат физик Шредингер написал книгу «Что такое жизнь с точки зрения физики». Ее часто цитируют. Не кажется ли вам, что это вечный вопрос, над ним размышлял Аристотель, будут ломать голову ученые ХХV века и он никогда так и не будет решен?
− Не совсем точные слова: «что такое жизнь». Шредингер говорил: «What is life?» Что в переводе с английского означает «Что есть жизнь?» Это вольности перевода. Как в свое время книгу Митчелла Уилсона «Жизнь с молнией» перевели как «Жизнь во мгле». Так и здесь. Речь идет о механизмах жизнедеятельности. И Ламарк, и Шредингер ставили этот вопрос, оба говорили о «часовом механизме» жизни. Этим и мы занимаемся − механизмами. Ближайшая же цель – клетка.
Если мы поймем, как она организована, уясним, как вертятся клеточные колесики, то мы очень далеко продвинемся вперед. Следующее – постараемся понять, что собой представляет жизнь одноклеточного организма. И после когда-то дойдем до вопросов, как устроен мозг, печень или сердце. Ну а что касается вечности и проблемы «что есть жизнь?», то кто-то из исследователей, очень видных, сказал: наука напоминает коридор, в котором вдали виднеется дверь. Вы наконец добрались до этой двери, открыли ее и видите: снова коридор и новая дверь... Так что наука – бесконечная череда коридоров с новыми дверями, ведущими в Неведомое. В науке нет окончательно решенных проблем, этим может похвастать разве что математика.
Вел беседу Юрий Чирков