Шумел человеко-мышь
У гомо сапиенс, оказывается, есть даже ген мышиного хвоста
В начале декабря журнал "Nature" с триумфом провозгласил о новом успехе генетиков - команда исследователей из 27 институтов шести разных стран закончила второй этап работы по прочтению (секвенированию) генома мыши, то есть с большой точностью отработала 96% ее ДНК и разместила полученные данные в интернете на условиях свободного доступа.
Кто кого родил?
Рейтинг этой новости оказался чрезвычайно высок - например, в наших информационных телепрограммах она продержалась целые сутки, что для научной новости необычно. Рейтинг стал высоким главным образом из-за того, что вдруг выяснилось - геном мыши очень похож на человеческий, оба на 99% состоят из одних и тех же или очень похожих генов. В этом смысле отличает их всего лишь по три сотни генов, характерных только для мыши или только для человека. У человека, оказывается, есть даже ген мышиного хвоста, только он отключен, лежит себе невостребованный где-то в архиве, на соответствующей дезоксирибонуклеиновой полке. Если же его включить, что при современном уровне генной инженерии огромной проблемой не является, то в обозримом будущем у нас вполне могут появиться на свет модники и модницы с большими и маленькими хвостиками, на прогулках поигрывающие ими как тросточкой, украшающие их кожаными или норковыми муфточками, разноцветными бантиками, специальными сережками, клипсами, браслетиками, позолоченными консервными баночками и прочей хвостовой бижутерией.
Стали также поговаривать, что на самом деле люди произошли не от обезьян, а от мышей, а обезьяны были всего лишь промежуточным звеном эволюционной цепи, берущей начало во временах, отделенных от нас 75-125 миллионами лет. И много всякого другого наговорили, такого же интересного.
При этом большинство как-то упустили из виду, что около полугода назад о необычайном сходстве мышиного генома с человеческим цивилизация уже была поставлена в известность, причем на том же сенсационном уровне. Это стало известно после того, как была закончена первая фаза секвенирования мышиного генома, так называемый "черновик", драфт.
"На самом деле геномы всех млекопитающих скорее всего очень похожи между собой, - считает доктор биологических наук Михаил Гельфанд, ведущий научный сотрудник института "ГосНИИГенетика". - Если человека от человека отличает одна "буква" генома из тысячи (а там их 2,9 миллиарда), то, по предварительным данным, генетическая разница между человеком и обезьяной укладывается в одну несовпадающую букву из сотни. Заявление о том, что мышь была предком человека, невозможно сделать на основании сравнения только двух видов. С тем же успехом можно заявлять, что мышь произошла от человека, а не он от нее. В действительности же и мышь, и человек, и, вероятно, все остальные млекопитающие, если их геномы окажутся такими же похожими, произошли от одного общего предка, но что он собой представлял, пока сказать невозможно".
Мышка на блюдечке с голубой каемочкой
Между тем расшифровка 96% мышиного генома - действительно огромный прорыв. После генома человека это второй, почти полностью секвенированный геном млекопитающего. Причем не простого, а лабораторного, на исследованиях которого строится вся медицина, а уж сходство его генома с человеческим для ученых - подарок природы. А уж то, что наибольшее сходство прослеживается именно в тех областях ДНК, которые имеют касательство к многим человеческим болезням, в том числе и двум самым убийственным - раковым и сердечно-сосудистым, - это уж оказалось для них просто блюдечком с голубой каемочкой!
По словам Френсиса Коллинса, директора Национального института исследований генома человека (США), возглавляющего эти исследования, наличие практически полной версии генома мыши значительно облегчит и ускорит работы по поиску методов лечения всех этих болезней.
По ходу дела ученым удалось обнаружить 1200 новых генов человека и 9000 новых генов мыши.
Наконец, это огромное достижение с точки зрения новых высоких технологий. Неожиданно быстро и очень точно ученым удалось прочитать мышиную Книгу жизни, соединить вместе 33 миллиона отдельных кусочков мышиной ДНК, каждый из которых представлял собой результат индивидуального исследования, причем для полной уверенности сделано это было семь раз!
Любопытно и, наверное, немножко грустно, что в данном случае все обошлось без знаменитого Крейга Вентера с его не менее знаменитой частной фирмой "Селера" - этот тандем, как мы помним, два года назад шутя обошел международную программу "Геном человека" и первым секвенировал человеческую ДНК. Впоследствии разразился бурный скандал, потому что Вентер совсем не имел в виду бесплатно дарить этот геном человечеству, тем более что это был геном его собственного организма, и спор между двумя командами удалось потушить только после вмешательства президента США и премьера Великобритании - случай небывалый в истории науки. "Селера", как известно, тоже занималась геномом мыши, и, говорят, именно из-за этого генома Вентер в начале года расплевался со своим детищем и подал в отставку с поста президента фирмы. Утверждают, что он не сошелся со своим директоратом в вопросе о том, платной или бесплатной должна быть полученная "Селерой" информация о мышином геноме. То ли у них к тому времени был готов его "черновик", то ли вот-вот должен был появиться, то ли Вентер настаивал на бесплатности, то ли директорат - все это осталось под грифом коммерческой тайны. Словом, началась какая-то мышиная возня, в результате которой "Селера" вылетела из гонки за следующий геном. Неизвестно, проявит ли себя как-нибудь еще "геномный колдун" Вентер, оставшись без "Селеры" ("НГ" уже писала о его новых амбициозных планах о создании ни более ни менее нового искусственного… живого существа), но почти наверняка "Селера" без Вентера сможет производить лишь биодоллары, но никак не биомедицинские открытия века.
У нас даже мусор один и тот же!
Итак, что же в конце концов стало известно ученым после публикации в "Нейчур"? Выяснилось, что геном мыши состоит из двух с половиной миллиардов "букв" (алфавит ДНК четырехбуквенный - А, С, Т и G), из этих букв составлено около 30 тысяч генов, 99% из которых, как уже говорилось, совпадают с человеческими. Вообще совпадение мышиного и человеческого генома удивляет - совпадение наблюдается не только на уровне "слов" (если так можно обозвать отдельные гены), но зачастую на уровне "предложений", "абзацев" и даже "глав". Наибольшие отличия наблюдались в тех областях генома, которые ответственны за обоняние, иммунитет и обоняние.
Мышиный геном задал ученым много новых загадок, и самая, пожалуй, таинственная из них касается отнюдь не генов.
Напомним, ген - это последовательность молекул, в которой зашифрована инструкция, как делать тот или иной белок. Гены в спиралях ДНК занимают всего 5% длины. Еще есть расположенные перед генами так называемые "регуляторные" области - они включают и отключают ген. Но основная "некодирующая" часть, составляющая больше половины ДНК, остается для ученых полной загадкой - то ли ее функции неизвестны, то ли у нее вообще нет никаких функций. Многие называют ее "мусором". И этот мусор ведет себя совсем не так, как от него ожидали.
Ученые полагают, что это различные случайные вставки в геном, в те его места, где их присутствие безопасно. Михаил Гельфанд сравнивает их с рекламными страницами в каком-нибудь журнале.
"Представьте себе, - говорит он, - что на первой странице журнала начинается некая статья. На пятой странице она обрывается, и вплоть до тринадцатой идет реклама. Затем еще немного текста, снова разрыв и снова реклама. Именно по такому принципу в ДНК располагаются "мусорные" области, хотя слово "мусорные" я бы использовал здесь с очень большим количеством кавычек. Почему эволюция не избавила геном от этого мусора, непонятно. Скорее всего это плата за сложность. Дело в том, что ДНК устроена очень тонко, извлечение из нее любого фрагмента, даже ненужного, обходится очень дорого. Это все равно как беспорядок на вашем письменном столе - он раздражает, он неудобен, но вы как-то в нем ориентируетесь. И если у вашей жены вдруг лопнет терпение и она наведет там порядок, то вы приплыли - вы никогда не найдете в аккуратно разложенных стопочках нужной бумаги. Так вот большой неожиданностью для ученых стало то, что примерно 60% "мусора" в геноме мыши и человека совпадают. Это очень много. Это тот "мусор", который достался нам от общего с мышью предка, жившего около 100 миллионов лет назад. Никто не ожидал такого большого совпадения. Это означает, что 100 миллионов лет назад млекопитающие эволюционировали взрывным образом, за короткое время, а затем продолжали развиваться существенно медленнее. Не меньшей загадкой для исследователей оказалось и то, что "рекламные" вставки в ДНК человека и мыши расположены в основном в одних и тех же местах".
Мышь с человеческим лицом
Генетическое сходство человека и мыши, столь возбудившее общественность, вызвало интерес не только у биологов-генетиков, но и у биологов-клеточников. По странному совпадению за несколько дней до того, как "Нейчур" опубликовал сообщение о геноме мыши, группа североамериканских экспертов собралась в Нью-Йоркской академии наук, чтобы обсудить планы соединения клеток человека и мыши в одном эмбрионе. Главная цель создания столь химерической комбинации та же, что и у генетиков: помочь медикам проверять на мышах ход и лечение чисто человеческих болезней, которыми обычные мыши не страдают. Главная причина, думается, - обычное любопытство.
Один из возможных экспериментов такого рода заключается в инъекции человеческих стволовых клеток в мышиный бластоцит - так называется эмбрион на ранней стадии своего развития. Стволовые клетки, надо вам знать, представляют собой клетки недифференцированной специализации, то есть такие, которые могут впоследствии развиться в клетки какой угодно ткани - костной, нервной, мышечной и так далее.
Ученые хотят посмотреть, смогут ли человеческие стволовые клетки развиваться в мышином эмбрионе, по указаниям мышиного ДНК, и если смогут, то во что же они разовьются. Пока же ученые не знают, получится ли хоть что-нибудь из такого эксперимента, не будут ли человеческие клетки убиты и вообще - родит ли эта гора хоть какую-нибудь мышь, пусть даже обыкновенную. Журналисты же очень этим заинтересовались и стали задаваться вопросом, нельзя ли таким путем создать мышь с человеческим лицом, человеческим мозгом или человеческой, скажем, спермой. Ученые сдержанно пожимают плечами, отказываясь комментировать подобный "бред", но некоторые из них уже стали возражать против экспериментов с "человеко-мышью" самым категорическим образом. Так, доктор Дженет Россент из больницы Горы Синай в Торонто считает их недопустимыми. "Есть границы, - считает она, - которые людям переходить нельзя".
А пока суд да дело, геномные исследования продолжаются. Третья фаза секвенирования генома мыши, то есть обработка оставшихся четырех процентов, предположительно закончится через три года. Аналогичная фаза для генома человека будет, как ожидают, завершена в апреле 2003 года. На очереди геномы шимпанзе, курицы, коровы, собаки, морского ежа и пчелы.
Владимир Покровский, Независимая Газета, 25 декабря 2002