Грозит ли вам рак?

Большую часть своей взрослой жизни Ким Вулфи прожила в страхе заболеть раком молочной железы — все-таки ее мать перенесла это заболевание в возрасте 37 лет. К 32 годам Ким делала обследование молочных желез каждые три месяца. Потом у нее появился второй сын, и через полгода после родов она прошла тестирование на наличие гена, существенно увеличивающего риск заболевания раком молочной железы и яичников. И получила результат. Положительный.

Ее реакция? Ким говорит, что почувствовала «облегчение» от вынесенного вердикта. Она довольно скоро решилась на сложную восьмичасовую операцию по удалению молочных желез и яичников. Восстановленные молочные железы, по ее словам, «выглядят настоящими». «Мне кажется, что у меня с плеч упала огромная тяжесть, — говорит Ким. — Генетическое тестирование — самая прекрасная вещь. Вы как будто смотрите в магический шар и видите свое будущее… а потом можете принять соответствующее решение».

Случай Ким Вулфи отнюдь не единичный. Тест, который она прошла, уже сейчас приносит американской компании Myriad Genetics $100 млн в год, в общей сложности услугой воспользовалось более 150 000 женщин. Осенью компания даже собирается дать первую рекламу своих текстов на ТВ. И это первая ласточка. Ученые утверждают, что в течение ближайших пяти-десяти лет медицину захлестнет волна подобных анализов. Тесты на наличие генов, повышающих риск рака, диабета, шизофрении, сердечно-сосудистых и других заболеваний, создадут новую индустрию, которая оценивается экспертами в несколько миллиардов долларов. Но кроме возможности раннего прогнозирования потенциальных заболеваний, это приведет также к появлению новых этических вопросов. Что следует знать пациентам? И, самое важное, когда им следует это знать?

Перспектива составлять личные карты ДНК появилась семь лет назад, когда было объявлено о завершении расшифровки генома человека. Потом долгое время на этом поприще практически ничего не происходило. Главным препятствием была высокая стоимость расшифровки генов. Для справки: картирование генома стоило около $3 млрд.

Но на помощь генетикам пришел закон Мура. Гордон Мур, один из основателей компании Intel, предсказал, что число транзисторов на процессоре будет увеличиваться вдвое каждые два года. В последние годы благодаря росту производительности компьютеров ученые получают все более совершенные и дешевые устройства для сканирования ДНК. Новые специальные чипы американских компаний Affymetrix и Illumina, например, могут за несколько дней просканировать до миллиона ключевых участков нашей ДНК. Стоимость составит всего $500. Семь лет назад аналогичный тест стоил бы $500 000.

Теперь биотехнологические компании пытаются наладить выпуск сверхскоростных устройств, способных расшифровать все 3 млрд «букв» ДНК, составляющих геном человека, и обещают, что цена подобных аппаратов составит всего лишь $100 000. Тридцатикратное снижение стоимости за семь лет. «Это даже быстрее, чем по закону Мура», — говорит Эрик Ландер, глава Института Броада при Массачусетском технологическом институте и Гарвардском университете.

Если же говорить не о всем геноме, а только об известных науке генах, то их цепочку для любого человека можно построить и за $1000, уверяет Джордж Черч из Гарвардской медицинской школы. Он участвовал в запуске в 1987 году проекта правительства США по расшифровке человеческого генома, а недавно начал работу по декодированию генов десяти пациентов и планирует теперь привлечь к исследованию еще тысячи человек. При этом Черч хочет выложить всю обнаруженную информацию в свободный доступ, чтобы стимулировать работу по выявлению новых генов, отвечающих за болезни, а также исследовать социальные последствия знаний о своем геноме. «Нам нужны добровольцы», — говорит он. Однако предупреждает: «Им придется справляться со всеми последствиями, которые повлечет за собой информация о генах».

Как вы уже поняли, «гены болезней» — именно то, что интересует ученых больше всего. Фрэнсис Коллинз, глава проекта генетических исследований Национального института здоровья, прогнозирует лавинообразное увеличение числа открытий таких генов в будущем году. Ему вторит Дитрих Стефан из исследовательского института TGen: «Каждый генетик занимается этим. Это золотая лихорадка».

Десятки генетических исследований должны дать результаты уже в этом году. Компания Pfizer и Национальный институт здоровья спонсируют исследование стоимостью $26 млн по выявлению генов, повышающих риск депрессий, шизофрении, синдрома дефицита внимания и других заболеваний. В отличие от предыдущих аналогичных исследований, результаты которых были опровергнуты, эти работы проводятся на тысячах пациентов и, скорее всего, принесут желаемые открытия.

При этом, чем больше открыто «вредных» генов, тем выше спрос на тесты, их выявляющие. Генетик Кари Стефанссон, глава исландской компании DeCODE Genetics, полагает, например, что уже через пять лет образованная часть населения будет постоянно прибегать к таким анализам. DeCODE, кстати, уже продает один тест, направленный на выявление гена, увеличивающего риск заболевания диабетом. Вскоре должен появиться еще один — на риск инфаркта.

[pagebreak]

Для продавцов генетических тестов перспективы выглядят просто фантастическими. Но будем реалистами. Потребуется по меньшей мере пять лет, чтобы подобные тесты стали достаточно полными для точной оценки риска заболевания. Ведь ген гену рознь. Если в организме присутствует ген, связанный с редкими наследуемыми заболеваниями, например болезнью Гентингтона, то это фактически означает, что человек обречен. С вновь открытыми генами будет не все так просто. Большинство из них говорят о риске не более 30%, что явно недостаточно для принятия какого-либо серьезного медицинского решения. Ученым, возможно, предстоит выделить десятки таких генов и оценить вклад каждого из них, чтобы получить более или менее четкую картину потенциальных рисков.

«Мы рискуем получить ситуацию, когда 20 лет спустя все протестируются и обнаружат, что им угрожает 5-процентный риск заболеть десятком болезней и 2-процентный риск заболеть еще 20 болезнями, — беспокоится генетик из Йельского университета Ричард Лифтон. — Все, чего мы добьемся таким образом, — это рост числа неврозов, а вовсе не укрепление здоровья». Конечно, рано или поздно открытия, сделанные с помощью генов испытуемых, приведут к появлению узконаправленных лекарственных препаратов. Но на это могут потребоваться десятилетия. Уместна такая историческая аналогия: в 1860-е годы были открыты микробы, но только 60 лет спустя появились антибиотики. А до тех пор единственным крупным достижением было мытье рук хирургами.

Опасения Лифтона разделяет Дэвид Альтшулер из Гарвардской медицинской школы. По его мнению, есть опасность, что компании поспешат предложить людям генетические тесты, в то время как будет неясно, как помочь людям, получившим положительный результат. Хотите ли вы знать, что рискуете заболеть болезнью Лу Герига, если от нее пока не умеют лечить? «Это общая проблема — как правильно продавать генетику. Вся ценность — в калькуляторе, высчитывающем риск. А если нет лечения, какова ценность прогноза?» — недоумевает Альтшулер.

Но бизнесменов уже не остановишь. Компании, такие как Roche, Celera, Genomic Health и Clinical Data, торопятся предложить рынку новые тесты. Есть даже фирмы, созданные для того, чтобы помогать людям интерпретировать полученную в ходе тестов генетическую информацию. Одну из таких компаний — 23andMe — создала недавно Анна Войцицки, новая жена одного из основателей Google Сергея Брина.

Современная охота за генами, отвечающими за болезни, началась в 1980-е годы после открытия новых методов сплайсинга генов. Ранние исследования были медленными и утомительными и требовали сбора ДНК у больших семей, в которых проявлялась болезнь. «Это как исследование Австралии пешком в XVI веке», — говорит генетик Брюс Пондер из Кембриджского университета.

В 1983 году исследователи определили примерное расположение гена, отвечающего за неизлечимую болезнь Гентингтона, поражающую головной мозг. Затем были обнаружены гены кистозного фиброза и мышечной дистрофии. Но техника в то время была настолько примитивной, что прошло еще 10 лет, прежде чем ген болезни Гентингтона был выявлен.

Чтобы оценить сложность задачи, нужно вспомнить уроки биологии. Каждая клетка в нашем теле содержит 46 пучков ДНК, называемых хромосомами, 23 материнских и 23 отцовских. В каждый набор из 23 хромосом встроено 3 млрд базовых пар ДНК. Последние обозначаются буквами — A, T, C и G — по названиям химических оснований: аденин, тимин, цитозин и гуанин. По этой двойной спирали базовых пар разбросаны тысячи крошечных «слов» ДНК — гены; некоторые носят рецепт изготовления определенного белка, сырья для наших тел. Различные версии одних и тех же базовых генов отвечают за физические различия между людьми — в цвете глаз, росте, а также в предрасположенности к определенным заболеваниям.

Проект расшифровки генома, начатый правительством США в 1987 году, был призван ускорить обнаружение генов с помощью составления полной карты всех 3 млрд базовых пар, из которых состоит ДНК человека. Весь проект в итоге оказался в зависимости от приборов компании Applied Biosystems, которая поставила на промышленный поток процесс подсчета «букв» ДНК с помощью крошечных стеклянных трубочек, сортирующих фрагменты ДНК по длине. Попутно, в 1994 и 1995 году, были открыты два гена — BRCA1 и BRCA2, отвечающие за развитие рака молочной железы. Они есть у каждой пятисотой женщины, и большинство их носителей заболеют. (В 1996 году появился упоминавшийся в начале статьи тест от Myriad Genetics на наличие гена BRCA.)

К 2000 году ученые обнаружили уже более 4000 генов, отвечающих за болезни, по большей части редкие наследственные. А затем две соревнующиеся группы ученых — одна правительственная и одна частная — решили объединить усилия и в июне 2000 года в Белом доме объявили о завершении работы по картированию генома человека. Газета The Wall Street Journal назвала это событие биологическим эквивалентом высадки человека на Луне. «Теперь открытия ускорятся в тысячу раз», — пообещал гуру генетики Крейг Вентер, возглавлявший группу ученых частного сектора. Казалось, что вот-вот должна нахлынуть волна генных лекарств и тестов.

Но на самом деле геном все еще оставался загадкой. Ученые не смогли даже точно назвать количество генов. Многие говорили о 100 000, но годы спустя оказалось, что это число ближе к 20 000. Церемония в Белом доме была преждевременной, на самом деле работа была завершена только к 2003 году.

[pagebreak]

И что самое важное, проект расшифровки генома дал нам информацию только об одной комбинированной ДНК (о двух, если считать расшифровку Крейга Вентера, окончательная версия которой должна быть вскоре опубликована). Мы до сих пор практически ничего не знаем о том, как мельчайшие генетические изменения у людей приводят к распространенным заболеваниям. Эти болезни могут вызываться сложным набором из десятков генов, не говоря уже о плохом питании, дурной экологии или курении.

Самым простым способом поиска этих генов был бы анализ информации тысяч пациентов. Следовало бы обнаружить все десять миллионов участков, в которых люди отличаются на одну «букву» ДНК, и сравнить результаты с тысячами здоровых пациентов из контрольной группы. Но технология чипов ДНК для сканирования этих так называемых полиморфизмов единичного нуклеотида (single nucleotide polymorphism, SNP) в 2000 году была слишком дорогостоящей. Чипы Affymetrix со стеклянными трубочками вмещали всего 1500 SNP и стоили $325. Иными словами, подобное исследование лишь для одной болезни обошлось бы при таких условиях в миллиарды долларов.

Охотники за генами предпочли способ попроще. Ученые сделали несколько предположений относительно мест расположения нужных генов. В каких-то случаях это сработало, но в основном этот способ породил огромное количество сомнительных генетических выводов, которые не выдерживали критики. Так, в исследовании, недавно опубликованном в журнале Американской медицинской ассоциации, была предпринята попытка анализа 70 генов, о которых в научной литературе говорят как об увеличивающих риск сердечно-сосудистых заболеваний. Ни один из них не прошел проверки. В другом исследовании из 50 генов, повышающих, как считалось, риск ожирения, проверку прошел лишь один.

В 2002 году исследователи обнаружили, что для поиска нужных генов не нужно измерять все 10 млн SNP. Появившиеся тогда исследования показали: от родителя к ребенку в крупных участках ДНК передаются целые группы SNP. К 2005 году международная команда ученых картировала местонахождение этих участков, что уменьшило число SNP, необходимых ученым для генетических исследований, примерно до 300 000.

Тем временем конкуренция между компанией Affymetrix и стартапом Illumina привела к быстрому снижению стоимости сканирующих SNP чипов. Affymetrix изобрела чипы в 1989 году и долгое время лидировала в этой области. Ее чипы использовались в генетических исследованиях опухолей и других тканей. Однако сканирование SNP породило новый рынок, и генеральный директор Illumina Джей Т. Флэтли не упустил этого шанса.

К 2003 году работавший в Illumina ученый Кевин Гундерсон изобрел химический процесс, который позволил компании получать более точные результаты, притом что на одном чипе умещалось больше ДНК. Illumina выпустила свой первый чип на 100 000 SNP в мае 2005 года, спустя несколько месяцев после появления аналога от Affymetrix.

А в мае 2006 года Illumina подписала контракт с DeCODE Genetics, которая намеревалась найти гены, отвечающие за распространенные заболевания. DeCODE согласилась приобрести 100 000 чипов ДНК, больше, чем кто-либо когда-либо покупал. С тех пор DeCODE использует их для обнаружения генов, «виновных» в сердечно-сосудистых заболеваниях, диабете и раке молочной железы. В июле 2006 года Детский госпиталь в Филадельфии начал использовать оборудование Illumina в своем исследовании 30 000 детей с астмой, ожирением, раком и другими болезнями. Объем продаж Illumina вырос в прошлом году на 163% до $185 млн. В этом году компания ожидает роста доходов на 70%. Объем продаж Affymetrix тем временем снизился на 10% до $323 млн. Компания признает, что недооценила конкурента, но утверждает, что вернет свои позиции.

Чипы, используемые в генетических исследованиях сегодня, рассчитаны уже на 300 000–500 000 SNP. Обе компании объявили о скором выпуске чипов на миллион SNP. Скорость впечатляет. Ученым потребуется всего полтора года, чтобы на современном оборудовании Illumina отыскать гены, отвечающие за остеопороз и сердечно-сосудистые заболевания у женщин. Исследование проводится на 28 000 пациентов. «Всего два года назад такое было бы невозможно», — говорит кардиолог Пол Ридкер.

Ученые считают, что в конце концов расшифровка генома станет настолько дешевой, что любой желающий сможет сделать себе такое исследование за несколько тысяч долларов. Новая техника, поступающая на рынок, быстро снижает стоимость декодирования всех 3 млрд базовых пар ДНК, что на сегодняшний день стоит $10 млн. Небольшой компании 454 Life Sciences уже удалось сделать это менее чем за $1 млн (компанию покупает фармацевтический гигант Roche за $150 млн). У Illumina есть новый аппарат, способный расшифровать геном за $100 000, у компании Applied Biosystems тоже на подходе сверхскоростной декодер ДНК.

Но вернемся к вопросам этики. Некоторые люди говорят, что положительный результат генного тестирования может быть успокаивающим, даже когда болезнь неизлечима. Робин Даймонд в 2005 году обнаружила, что у ее трехлетней дочери Эбби присутствует ген, вызывающий редкую форму аутизма, синдром Ретта. Эбби смеется и обнимается с незнакомыми людьми, но она не умеет говорить и часто непреднамеренно хлопает в ладоши. Знание о том, что именно не в порядке с ее дочерью, помогло Робин обеспечить необходимые меры в виде физиотерапии. А в начале этого года были опубликованы результаты исследований на лабораторных мышах по возможности нейтрализации этого гена. У Робин появилась надежда, что в будущем появится лекарство для ее дочери.

[pagebreak]

По мнению Джорджа Черча из Гарвардской медицинской школы, мы являемся свидетелями пришествия новой эры дешевого персонального картирования генов. Используя самодельные аппараты, значительно более дешевые, чем их промышленные аналоги, Черч занялся проектом, который он сам называет «Проект индивидуального генома». В ближайшие два года он намерен картировать наборы генов тысяч добровольцев, в частности, чтобы наблюдать их реакцию на собственные генетические секреты.

Пока в большинстве генетических исследований пациенты не получают никакой информации и конфиденциальность незыблема. Черч, наоборот, планирует выложить все результаты в интернет с указанием имен пациентов. Специалисты по этике из Гарварда отобрали пока только 10 из 300 пациентов, вызвавшихся принять участие в эксперименте. Трое из них — директор Гарварда по IT, инвестор Эстер Дайсон и сам Черч. Эксперты по биоэтике говорят, что многие люди не подготовлены к тому, что может принести им открытие информации о риске различных заболеваний.

Но Черч уверен, что миллионы людей захотят пройти полное генетическое обследование задолго до того, как врачам станет ясно, как интерпретировать полученные данные. По его мнению, новую эру персонального картирования генов можно сравнить с ситуацией в компьютерной индустрии в 1977 году. Миллионы покупателей приобрели компьютер Apple II, хотя им было совершенно непонятно, что с ним можно делать. Люди интересуются черными дырами. Должны найтись и те, кому будет интересна собственная ДНК.