Մարդու գենոմ` ուսումնասիրության հեռանկարներ

«Մարդու գենոմ» նախագծի ավարտից անցել է տասը տարի: Գիտության ողջ պատմության ընթացքում այն կենսաբանական-հետազոտական առավել հավակնոտ ծրագիրն էր:

Այս երեք միլիարդ դոլար արժողությամբ նախագիծը մեկնարկվեց 1990թ-ին` ԱՄՆ-ի, ինչպես նաև Մեծ Բրիտանիայի, Ֆրանսիայի, Ճապոնիայի, Չինաստանի և Գերմանիայի Էներգետիկայի նախարարությունների աջակցությամբ: Այն գլխավորում էր մարդու սեկվենսավորման (ծրագրավորման) միջազգային կոնսորսումի (International Human Genome Sequencing Consortium) տնօրեն, բժիշկ Ֆրենսիս Քոլինզը:

1998թ. նմանատիպ նախագիծ մեկնարկվեց բժիշկ Կրեյգ Վենտերի և նրա «Celera Genomics» ընկերության կողմից: Նա իր թիմի առաջ դրեց մարդու գենոմի առավել արագ ու էժան սեկվենտավորման խնդիր (ի տարբերություն երեք միլիարդանոց միջազգային նախագծի, բժիշկ Վենտերի նախագծի բյուջեն սահմանափակվում էր 300 մլն դոլարով): Սրանից զատ`«Celera Genomics» ընկերությունը չէր պատրաստվում մատչելի դարձնել իր արդյունքները:

2003թ., այսինքն` ԴՆԹ-ի կրկնակի պարույրի հայտնագործման 50-ամյակին (1953թ.) գենոմը գրեթե լիովին վերծանվեց: Այդ ժամանակ գիտնականների միտքը խռովված էր անսովոր հնարավորություններով` ստեղծելու նոր, ժառանգական մակարդակի վրա ազդող դեղեր, ուրեմն` հեռու չէ «անհատական բժշկության» ստեղծումը, որը ճշգրտորեն հարմարեցված կլինի յուրաքանչյուր առանձին մարդու ժառանգական բնույթին: 

Իհարկե, կար նաև զգուշավորություն, թե կարող է ստեղծվել ժառանգակախյալ հանրություն, որում մարդկանց, ըստ ԴՆԹ-ի, կսկսեն բաժանել վերին ու ստորին դասերի և համապատասխանաբար սահմանափակել նրանց հնարավորությունները, սակայն դեռ հույս կար, որ այդ նախագիծը նույնքան շահութաբեր կլինի, որքան համացանցն է: 

Հանկարծ ամեն ինչ լռեց, հույսերը չարդարացան, թվում էր` այդ գործում ներդրված 3 մլրդ դոլարը քամուն էր տրվել: ԱՄՆ-ի և եվրոպական երկրների գիտնականները խոստովանեցին, որ գերագնահատել են նախագծի հնարավորությունը: Գեներն ազդում են մարդու առողջության վրա, բայց այդ ներգործությունը սպասվելիքից փոքր էր: Խոսելով նախագծի արդյունքների մասին` գիտնականները նշեցին, որ մարդու գեները փոփոխվում են բազմաթիվ գործոնների ազդեցությամբ, ինչը գենաբուժումը միանգամայն կասկածելի նախաձեռնություն է դարձնում: Գեները որոշակի հիվանդությունների նկատմամբ մարդկանց նախատրամադրվածությունը որոշում են գեթ մասնակիորեն: Ավելի մեծ ազդեցություն ունեն կենսակերպն ու սոցիալական միջավայրը: Գենոմի մեջ պարունակվող տեղեկատվությունը լիովին վերծանող տեխնիկական միջոցներ ու մեթոդներ դեռևս չկան:

Գուցե ստացված արդյունքներն այնքան էլ մեծ չեն, ինչպես ենթադրվում էր նախագիծը ստեղծելիս, բայց դրանք թույլ են տալիս ապագայում հասնել կենսաբանության ու բժշկության տարբեր ոլորտներում շոշափելի հաջողությունների: Հաշվի առնելով մոլեկուլային կենսաբանության մեջ ԴՆԹ-ի հսկայական դերն ու կենդանի բջիջների գործառության սկզբունքների համար դրա հիմնական նշանակությունը` այս ոլորտում գիտելիքների խորացումը նոր ուղի է բացում բժշկագիտական տարբեր ոլորտներում նոր բուժական մեթոդների ստեղծման համար:

Ավելին` մոլեկուլային կենսաբանության մակարդակի վրա հիվանդության ընթացքի գնահատումը թույլ է տալիս ստեղծել նոր բուժական մեթոդներ, ուստի և ՙանհատական բժշկությունն՚ այժմ առավել իրական խնդիր է թվում:

Բժիշկ Ուիլիսը հուսով է, որ ԴՆԹ-ի ախտահարված հատվածը փոխելու միջոցով հիվանդության բուժումը հնարավոր կդառնա արդեն հաջորդ տասնամյակում: Ներկայումս նման բուժամեթոդին խոչընդոտող խնդիրն այն է, որ գիտնականները չեն կարողանում գենը ներդնել բջջի մեջ: Ներդրման միակ հայտնի եղանակը կենդանուն անհրաժեշտ գեների վիրուսով վարակելն է, բայց դա վտանգավոր տարբերակ է: Նախագծի ստեղծողներին մտահոգում են մի շարք ընկերությունների կողմից գենաբուժմամբ նրանց պատրաստի մեթոդների մասին հայտարարությունները: InterRight-ի տվյալներով` դրանցից են ամերիկյան 23andMe և Pathway Genomics մասնավոր ընկերությունները:

Այսօր արդեն կան ժառանգական թեստավորման պարզ ձևեր, որոնք կարող են վեր հանել տարբեր հիվանդությունների նկատմամբ նախատրամադրվածությունը` ներառյալ կրծքագեղձի քաղցկեղը, արյան մակարդելիության շեղումը, կիստոզային ֆիբրոզը, լյարդի հիվանդությունները և այլն: Այնպիսի հիվանդություններ, ինչպիսիք են Ալցհեյմերի հիվանդությունը, քաղցկեղը, շաքարային դիաբետը` պայմանավորված են բոլորի համար ոչ ընդհանուր, սակայն մեծաքանակ, հազվադեպ, գրեթե անհատական մուտացիաներով (ընդ որում` ոչ թե մեկ, այլ մի քանի գենի մեջ, օրինակ` Շարկո-Մարի-Տուտի մկանային կազմափոխում կարող է հրահրել 39 գենի մուտացիան), որի պատճառով այդ հիվանդությունները դժվար են ախտորոշվում և ենթարկվում դեղերի ներգործությանը: Հատկապես այս հայտնագործությունն է «անհատական բժշկության» փորձաքարերից մեկը, քանի որ կարդալով մարդու գենային ծածկագիրը, դեռ հնարավոր չէ ճշգրտորեն որոշել նրա առողջական վիճակը: 

Հետազոտելով տարբեր անձանց ժառանգական ծածկագրերը` գիտնականները հիասթափվեցին արդյունքից: ԴՆԹ-ի մոտավորապես 2000 հատված  վիճակագրորեն դասվել են «հիվանդոտների»շարքը`  ոչ միշտ լինելով աշխատող, այսինքն` դրանք իրենցից վտանգ չեն ներկայացնում: Երևի էվոլուցիան ազատվում է հիվանդահարույց մուտացիաներից` մինչ դրանք կդառնան ընդհանուր:

ԱՄՆ-ի Սիեթլ քաղաքի մի խումբ գիտնականների հետազոտությունների արդյունքում պարզվեց, որ յուրաքանչյուր սերնդում մարդու ողջ գենոկոդից միայն 60 գեն է ենթարկվում ինքնաբերական մուտացիաների: Այս դեպքում մուտացիայի ենթարկվող գեները կարող են հրահրել տարատեսակ հիվանդություններ: Հասկանալով, որ համամարդկային հիվանդությունները հրահրվում են անհատական մուտացիաներով, գիտնականները եզրահանգեցին, որ անհրաժեշտ է լիովին հետազոտել մարդու ողջ գենոկոդը, այլ ոչ թե դրա առանձին հատվածներ: 

Չնայած բոլոր դժվարություններին` արդեն ստեղծվել են առաջին գենետիկ դեղերը, մասնավորապես` հակաքաղցկեղային բուժամիջոցներ, որոնք պաշարում են ուռուցքի աճին նպաստող ժառանգաշեղումների ազդեցությունները: Այսօր հաջողությամբ կիրառվում են հակամարմինների հիմքով 2 դեղեր` կրծքագեղձի քաղցկեղի բուժման համար Herceptin և հաստ աղիքի, գլխի, պարանոցի քաղցկեղի բուժման համար Erbitux:

Վերջերս գրանցվել է նաև օստեոպորոզի բուժման համար «Amgen» ընկերության կողմից ներկայացված դեղը, որի մեխանիզմն ուղղված է որոշակի գենի գերակտիվությամբ հրահրվող հիվանդության վրա: Վերջին նվաճումը հաստ աղիքի քաղցկեղի ախտորոշման նպատակով որոշակի գենի մուտացիայի առկայության վերհանման համար կենսաբանական հեղուկների վերլուծությունն է: Այս թեստը թույլ կտա մարդկանց ազատել հաստ աղիքի զննման տհաճ գործողությունից:

Գենոմների հաջորդականությունը վերծանելու ժամանակ դեռևս International Human Genome Sequencing Consortium-ում կիրառեցին 1975թ. բժիշկ Ֆ.Սենջերի մշակած մեթոդը, որը տևեց 13 տարի և արժեր 3 մլրդ դոլար: Ուրեմն` ժառանգական ծածկագիրը վերծանելուն ի զորու էին միայն ժառանգական հաջորդականության հետազոտման հզոր ընկերություններն ու կենտրոնները: Հաշվարկվել է, որ անցյալ տասնամյակի համեմատությամբ ԴՆԹ-ի վերծանման գինը հարյուր-հազարավոր դոլարներով նվազել է: Հիմա, կիրառելով «Illumina» (San Diego, California) ընկերության վերծանող սարքերը, մարդու գենոմը կարող է կարդացվել 8 օրում, որը կարժենա մոտավորապես 10.000 դոլար: Բայց սա էլ դեռ սահմանը չէ: Մենլո Պարկից մեկ այլ`«P`cific Biosciences» ընկերություն մշակել է ԴՆԹ-ի միայն մեկ մոլեկուլով գենոմ կարդալու եղանակներ: Միանգամայն հնարավոր է, որ շուտով գենոմի վերծանումը կտևի 15 րոպե և 1000 դոլարից պակաս կարժենա:

Ներկայումս գեների հաջորդականությունը կարդալու տեխնիկայի աստիճանական կատարելագործմամբ հնարավոր կդառնա շատ ու շատ մարդկանց գենոկոդի վերծանումը: Ապագայում յուրաքանչյուրը կկարողանա կարդալ իր գենոկոդը:

Վերծանման արժեքից զատ` կարևոր ցուցանիշ է դրա ճշգրտությունը: Գիտնականները գտնում են, որ թույլատրելի մակարդակ է 10.000-100.000 խորհրդանիշների մեջ 1-ից ոչ ավելի սխալը: Այժմ ճշգրտության աստիճանը գտնվում է 20.000 խորհրդանիշների մեջ 1 սխալի մակարդակի վրա:

Ներկայումս ԱՄՆ-ում վիճում են «վերծանված» գեների պատենտավորման շուրջ: Սակայն շատ հետազոտողների կարծիքով գեների պատենտավորումը կխոչընդոտի գիտության զարգացմանը: Ապագայի գլխավոր ռազմավարական խնդիրը հետևյալ կերպ է ձևակերպված. ուսումնասիրել առանձին անհատների տարբեր օրգաններում և բջիջներում ԴՆԹ-ի միանուկլեոտիդային տարբերակները և հայտնաբերել անհատների միջև տարբերությունները: Նման տարբերակների վերլուծությունը հնարավորություն կտա ոչ միայն ստեղծել մարդկանց անհատական ՙգենային՚ դիմանկարներ` նպաստելով հիվանդությունների ավելի արդյունավետ բուժմանը, այլև որոշել պոպուլացիաների միջև տարբերությունները, հայտնաբերել բարձր «ժառանգական»վտանգի աշխարհագրական տարածաշրջանները, որը թույլ կտա տարածքները աղտոտումից մաքրելու հստակ հանձնարարականներ տալ և հայտնաբերել այն արտադրությունները, որոնք իրենց մեջ կրում են անձնակազմի գենոմը ախտահարելու մեծ վտանգ:

Հարցեր, պատասխաններ, մեկնաբանություններ