Memento mori. История человеческих достижений в борьбе с неизбежным - Эндрю Дойг

Благодаря Фонду наследственных заболеваний и успешному лобби Конгресса в 1979 году был начат совместный исследовательский проект США и Венесуэлы по изучению болезни Хантингтона, в основном направленный на поиск ответственного гена. Были изучены более 18 000 человек в двух изолированных венесуэльских деревнях, Барранкитас и Лагунетас, большинство из которых принадлежали к одной большой семье. Болезнь впервые возникла у Марии Консепсьон, которая жила в этом районе 200 лет назад и родила десять детей. Отец Марии, вероятно, был моряком из Европы, у которого тоже была болезнь Хантингтона.

Более ста ученых трудились на проекте в течение десяти лет, прежде чем окончательно закрепили ген в определенном локусе хромосомы 4. Как они это сделали? Ничего столь амбициозного раньше не предпринималось, поэтому пришлось изобретать новые методы. Ключом к успеху было выявление генетической связи (в ходе анализа сцепления между генными локусами). Анализ сцепления основан на том, что фрагменты ДНК, расположенные близко друг к другу в хромосоме, скорее всего, во время мейоза унаследуются в комплексе. Ученые используют эти сведения, чтобы определить, какие гены находятся в хромосоме и где именно.

Работа была трудной и утомительной. Но она увенчалась успехом, поскольку удалось не только найти первый доминантный ген, используя анализ сцепления, но и разработать методы, которые позже использовались для секвенирования генома человека. Было обнаружено, что болезнь Хантингтона тесно связана с маркером G8 на хромосоме 4[388]. Другими словами, люди, унаследовавшие маркер G8, также унаследовали ген Хантингтона, и это должно быть связано с тем, что G8 и ген Хантингтона расположены близко друг к другу в хромосоме 4. Другие методы позволили ученым более точно определить местоположение в конце хромосомы 4 и гена IT15 (расшифровывается как «интересный транскрипт 15»), который и оказался геном Хантингтона. Когда он был секвенирован, была выявлена точная природа мутации Хантингтона[389].

Как известно, большинство мутаций представляют собой SNP, где одно основание в ДНК заменяется другим основанием (например, G на A или C на T). Мутация, вызывающая болезнь Хантингтона, совсем иная. В гене Хантингтона снова и снова повторяются триплеты CAG. У здоровых людей от шести до тридцати пяти повторов CAG, но у человека с болезнью Хантингтона их будет больше. Ген Хантингтона кодирует белок хантингтин. Точная функция хантингтина неясна, но мы знаем, что мыши, которым не хватает этого белка, умирают, а значит, он жизненно важен. Возможно, белок нужен для коммуникации клеток друг с другом или транспортировки веществ. Этого белка больше всего в нервных клетках и в головном мозге, как и следовало ожидать, судя по симптомам болезни[390]. CAG кодирует аминокислоту глутамин, поэтому повторяющийся паттерн CAG будет означать, что хантингтин содержит последовательность глутаминов, расположенных в ряд внутри белка.

Когда глутаминов менее тридцати шести, хантингтин функционирует нормально. Но, когда цепь длиннее тридцати шести, ферменты могут разрезать хантингтин, образуя полиглутаминовые белковые фрагменты. Эти фрагменты прилипают друг к другу, образуя скопления внутри нервных клеток. В настоящее время неясно, повреждаются ли нервные клетки этими скоплениями или у клеток возникают проблемы с обработкой мутантного хантингтина, что приводит к его накоплению внутри клеток, вызывая их повреждение. В любом случае мы знаем, что чем длиннее цепь повторов CAG, тем смертоноснее белок, и по мере увеличения длины CAG болезнь Хантингтона появляется в более молодом возрасте. Если их от тридцати шести до тридцати девяти, то человеку может посчастливиться избежать болезни, но, если их больше сорока, болезнь Хантингтона неизбежна[391].

Что особенно печально в болезнях, вызванных увеличением CAG, так это их неизбежность. Во время репликации ДНК количество фермента полимераза, который копирует ДНК, иногда может увеличиться, что приводит к появлению дополнительного CAG. Типично добавление двух или трех последовательностей CAG за одно поколение. Это означает, что, если ребенок унаследует ген Хантингтона, он будет вырабатывать хантингтин с более длинной последовательностью полиглутамина, чем у его матери или отца, создавая более токсичный белок. Кроме того, у ребенка симптомы начнут проявляться в более раннем возрасте, чем у его родителей. Это означает, что у людей, имеющих больше тридцати повторов CAG, может родиться ребенок с болезнью Хантингтона, даже если у них самих нет этого заболевания, поскольку добавление нескольких дополнительных CAG может вывести белок за предел, где он становится смертельным. Серьезный рост последовательности может вызвать болезнь Хантингтона у молодых людей в возрасте до двадцати лет[392].

Открытие гена позволило разработать тест на заболевание. Если у молодого человека есть родитель с диагнозом «болезнь Хантингтона», он может пройти тест, чтобы узнать, грозит ли она ему. На практике большинство людей предпочитают не знать об этом до тех пор, пока не захотят завести детей. Болезнь Хантингтона до сих пор не лечится. Недавняя работа, направленная на ингибирование выработки хантингтина[393], не увенчалась успехом[394], хотя сейчас исследуется возможность снижения выработки этого белка с фокусом на повторы CAG[395]. Подобные методы могли бы стать первыми шагами на пути к нахождению реальных средств излечения. Время покажет.

Элис и Нэнси Векслер не стали узнавать, есть ли у них угроза заболевания. Они уже решили не заводить детей, когда у их матери обнаружили это заболевание, задолго до того, как появился тест. В конце концов у самой Нэнси начали проявляться симптомы болезни Хантингтона: неустойчивая походка, невнятная речь и неконтролируемые движения. Нэнси долгое время держала это в секрете, прежде чем Элис убедила ее выступить с заявлением публично. Жизнь с болезнью Хантингтона не остановила работу Нэнси, которая, притом что через пару лет ей исполнится восемьдесят, продвигает научные исследования, распространяет сведения о заболевании и продолжает вести во всех отношениях полноценную и приятную жизнь[396].

15

Дочери короля

В 1990 году в кабинет детского невролога доктора Теодора Тарби в Фениксе, штат Аризона, привели мальчика с тяжелыми физическими и умственными нарушениями. Поскольку Тарби до этого никогда не встречался с такими симптомами, он отправил образцы мочи ребенка в Университет Колорадо, где изучались редкие генетические заболевания. Там секвенирование ДНК показало, что у мальчика было чрезвычайно редкое заболевание — дефицит фумаразы. Фумараза — это фермент, необходимый для выработки энергии в клетках, поэтому мутации в этом случае, скорее всего, будут катастрофическими. Недостаток фумаразы вызывает тяжелые эпилептические припадки, неспособность ходить или даже сидеть прямо, серьезные нарушения речи, неспособность расти с нормальной скоростью и ужасные физические деформации[397]. Большая