Компьютерра
Компания Illumina, производитель первых устройств для секвенирования дезоксирибонуклеиновой кислоты, 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 Соединённых Штатах Америки 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 тысяч 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 Соединённых Штатов Америки.
Случится это не завтра. Во-первых, для того чтобы найти в образце материнской крови ДНК плода, необходимо многократное секвенирование, а это дорого: Illumina берёт 9500 долларов 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 Соединённых Штатов Америки, сотрудник фирмы Ariosa - одной из тех четырёх. Прошлым летом лаборатория господина 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 господина 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 господином 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 Соединённых Штатов Америки показал, что из крови женщины можно извлечь информацию о полном геноме плода, «букву» за «буквой». То же самое сделали господин 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 50000 долларов. 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 господин 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 господин 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 господин 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 миллиарда долларов. 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?
Господин 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 Соединённых Штатов Америки, возглавляющий этическую комиссию, нанятую компанией Illumina, сказал господину 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 господин 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 господин 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 господин Флэтли предсказал коммерческое секвенирование полного генома плода к 2019 году. Именно тогда, по его мнению, общество будет готово к этому. Осталось шесть лет...