CC BY
44
у Все заболевания ^ ' человека, включая простудные и инфекционные, генетически обусловлены, ^ но в разной степени. А
Генетическая диагностика -
неотъемлемая часть персональной и превентивной медицины
о
X X
5
X
Наследственные заболевания зависят от генотипа на 100% - с ними ребенок рождается, или они неминуемо проявляются в пожилом возрасте (болезни Паркинсона, Альцгеймера и др.). Большинство же недугов многофакторны -к ним есть генетическая предрасположенность, но возникают они при воздействии провоцирующих факторов. Генетические механизмы этих заболеваний наименее изучены и привлекают внимание исследователей всего мира.
Новым направлением, объединившим усилия медиков и генетиков, стала превентивная медицина, основными особенностями которой являются индивидуальный характер («персональная медицина») и профилактическая направленность. Лаборатория генетики человека Института генетики и цитологии НАН Беларуси выполняет научные проекты по исследованию генетических механизмов многофакторных болезней, а также оказывает услуги населению по выявлению генетической предрасположенности к таким опасным и распространенным недугам, как диабет,
Ирма Моссэ,
завлабораторией генетики человека Института генетики и цитологии НАН Беларуси, доктор
биологических наук, профессор
остеопороз, сердечно-сосудистые заболевания. Эта работа позволяет выявлять группы риска среди населения, осуществлять профилактику и раннюю диагностику патологий, определять тактику лечения, а также предотвращать тяжелые осложнения и рецидивы.
ДНК-диагностика предрасположенности к заболеваниям необходима как для лечащих врачей, так и для самого человека. Уже при рождении младенца можно составить его «генетический паспорт», в котором будет отражена его склонность к тем или иным болезням. Зная об этом, человек может скорректировать свой образ жизни так, чтобы избежать многих факторов риска, и тем самым предотвратить развитие недуга.
По данным ВОЗ, одна из главных причин инвалидизации и смертности во всем мире - сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ). В эту группу входят инфаркт миокарда, ишемическая болезнь сердца, патологии сосудов головного мозга и периферических артерий, тромбоз глубоких вен, легочная тромбоэмболия и др. В крупных городах ежегодно регистрируется более 300 случаев инфаркта на каждые 100 тыс. жителей. Еще совсем недавно он считался болезнью пожилых, но за последние годы наметилась тревожная тенденция по его омоложению.
Вклад генетического компонента в риск ССЗ составляет
более 50%. Один из наиболее плодотворных подходов к изучению генетических механизмов данных патологий - выявление генетических маркеров риска ССЗ. Такого рода исследования позволяют выделять группы генов, нарушение структуры и функционирования которых оказывает наибольшее влияние на появление кардиова-скулярной патологии, и на этой основе выявлять людей с высоким риском ее развития.
Особую опасность представляют мутации факторов свертываемости крови - мутация гена протромбина и лейденская мутация, которые увеличивают риск артериальных и венозных тромбозов в 3-8 раз. Своевременное обнаружение этих мутаций позволяет проводить профилактику тромбофилий с помощью противосвертывающих средств (антиаггрегантов).
Повышенный интерес представляет изучение причин внезапной сердечной смерти. Как свидетельствует статистика ВОЗ, сегодня на один миллион населения в неделю внезапно умирает 30 человек, причем часто молодых. Первым и единственным проявлением заболевания может стать сама внезапная смерть. Такие события случаются неожиданно, поскольку в большинстве случаев заболевание развивается бессимптомно. Иногда гистологически на аутопсии выявляется гипертрофическая кардиомиопа-
Медицинская диагностика
тия - «виновница» более 1/3 всех случаев внезапной смерти. Известны и другие ее причины: ка-налопатии, синдром удлиненного интервала QT и др. Определение генетической предрасположенности к таким патологиям - единственный способ, позволяющий предупреждать трагедии.
В нашей лаборатории совместно с РНПЦ «Кардиология» и РНПЦ «Мать и дитя» разработана эффективная технология ДНК-диагностики предрасположенности к сердечно-сосудистым заболеваниям, с помощью которой выявлены ранее неизвестные гены, повышающие риск развития инфаркта миокарда в 2-3 раза. Технология в 3-5 раз дешевле традиционных методов с применением импортных наборов реагентов и внедрена в РНПЦ «Кардиология» и в РНПЦ «Гематология и трансфузиология».
Нами разработаны методические рекомендации по ДНК-диагностике генетической предрасположенности к тромбофилиям различного происхождения (утверждены Минздравом Республики Беларусь). Потребность в такой диагностике в Беларуси составляет не менее 1 млн человек. При обследовании только 10 тыс. людей экономический эффект за счет снижения стоимости анализа составит 500 млн руб. Кроме того, лечение одного больного в кардиохирургии обходится государству примерно в 100 долл. в день, а стоимость нахождения пациента в реанимации составляет около 150 долл. в день. С помощью генетического тестирования реально снизить число опасных патологий на 25%, что существенно сэкономит средства на лечение и будет иметь огромное социальное значение, так как уменьшит процент инвалидизации и смертности населения, а также повысит качество жизни.
В последние два десятилетия в мире с нарастающим интересом обсуждается относительно новая острейшая медико-социальная проблема современности - кар-диометаболические нарушения (КМН). Согласно современным
концепциям, они представляют собой кластер гормональных и метаболических патологий, взаимосвязанных факторов риска развития сердечно-сосудистых заболеваний и сахарного диабета. Особое внимание, уделяемое данным заболеваниям, обусловлено их высокой распространенностью в популяции - от 14 до 24%, причем эти цифры непрерывно растут. Эксперты ВОЗ следующим образом оценили ситуацию: «Мы сталкиваемся с новой пандемией XXI в., охватывающей индустриально развитые страны. Это может оказаться демографической катастрофой для развивающихся стран. Распространенность метаболического синдрома в два раза превышает распространенность сахарного диабета, и в ближайшие 25 лет ожидается увеличение темпов его роста на 50%». До сих пор точно неизвестны причины возникновения КМН, но в их развитии большую роль играет сложное взаимодействие наследственных и средовых факторов. Среди последних -избыточное употребление пищи, содержащей жиры и сахара, и низкая физическая активность, приводящие к лишнему весу и ожирению. Необходимо подчеркнуть, что большинство пациентов с КМН - это люди активного трудоспособного возраста. Кроме того, за последние два десятилетия изучаемый синдром демонстрирует устойчивый рост среди молодежи и детей.
С недавнего времени все больше внимания исследователи уделяют изучению молеку-лярно-генетических факторов развития кардиометаболиче-ских нарушений, поиску генов предрасположенности и анализу ассоциации их полиморфизмов с различными компонентами нарушений. Уже не вызывает сомнений тот факт, что формирование КМН генетически детерминировано. Выявленные этнические особенности предрасположенности к их развитию подтверждают роль генетических факторов.
Стремительное увеличение распространенности КМН в
различных возрастных группах обусловливает необходимость определения их генетических механизмов с целью поиска эффективных современных подходов к профилактике и лечению.
Нами проанализировано более 400 образцов ДНК пациентов с кардиометаболическими нарушениями и контрольной группы. Полученные данные о распределении частот генотипов и аллелей полиморфизмов 10 генов - кандидатов риска КМН позволили выявить полиморфизмы и мутации, которые вносят существенный вклад в генетическую предрасположенность к КМН. Определение аллельных вариантов генов, обусловливающих повышенный в 1,5-2 раза риск развития кардиометаболических нарушений, позволяет создавать диагностические методы прогнозирования течения заболевания и разрабатывать мероприятия по его профилактике.
Большое внимание в лаборатории уделяется изучению генетических механизмов остеопороза. Исследования проводились в рамках программы двустороннего сотрудничества с Центром инновационной медицины Литовской Республики в 2011-2012 гг. Остеопороз - системное заболевание скелета, характеризующееся снижением прочности костной массы, изменением ее структуры и повышенным риском переломов. По данным Всемирной организации здравоохранения, у 15-20% людей старше 50 лет выявляются остеопоротические изменения, причем у 30% из них это может привести к опасным инвалидизирующим переломам. Под влиянием ряда факторов, к которым относятся особенности питания, курение, прием лекарственных средств, гормональные нарушения и т.д., количество резорбируемой (отдающей кальций) костной ткани превышает количество формируемой, и ее плотность снижается, что ведет к развитию остеопороза. Исследования показали, что минеральная плотность кости на 60-85% зависит от генотипа человека и
о
X X
5
X
Обучающиеся
нейронные
сети:
о
X X
5
X
природа этой наследственности закодирована во многих генах.
Нами установлены частоты носительства полиморфизмов генов, ответственных за предрасположенность к остеопорозу в популяциях Беларуси и Литвы, а также их взаимосвязь с уровнем минеральной плотности костной ткани. Определены полиморфизмы, которые вносят наибольший вклад в развитие постменопау-зального остеопороза. Полученные результаты использованы для проведения скрининга генетических маркеров среди населения. Выявление лиц с высоким риском данной патологии позволяет проводить своевременную профилактику и таким образом снижать инвалидизацию и смертность. Данные мероприятия в значительной мере повысят качество жизни пациентов, а также сократят расходы государства на их лечение. Разработанная технология определения генетической предрасположенности к остеопорозу внедрена в Минском городском центре профилактики остеопороза и в Литовском Национальном центре остеопороза (Вильнюс).
Разработанные в нашей лаборатории методы молекулярно-генетического анализа успешно используются в Республиканском центре ДНК-биотехнологий для оказания услуг населению. К нам обращаются за «генетическими паспортами» не только граждане Беларуси, но и жители России, Украины, Германии, США. Чаще всего их интересуют риски развития описанных выше заболеваний. Кроме того, очень востребованной оказалась ДНК-диагностика нарушений беременности. Доказано, что носительство тех или иных аллелей определенных генов может изменять течение биохимических процессов в организме матери и способствовать формированию невынашивания беременности. Главным фактором риска многих осложнений (фетоплацентарной недостаточности, внутриутробной гибели плода, гестоза, задержки развития плода, отслойки
плаценты) являются тромбозы. Так, наличие Лейденской мутации (мутация 5-го фактора тромбообразования) повышает в 3 раза вероятность развития невынашивания беременности на ранних сроках, а также другие патологии. Мутация гена 2-го фактора тромбообразования (гена протромбина) также приводит к потере плода в первом триместре. За привычное невынашивание беременности, увеличение в 2-4 раза риска тяжелого гестоза, гипоксию и внутриутробную гибель плода ответственны и многие другие гены.
ДНК-анализ аллелей данных генов позволяет выявлять причины нарушений беременности, проводить терапевтическую коррекцию эффектов этих неблагоприятных аллелей и обеспечивает нормальное протекание процесса вынашивания ребенка.
Можно привести огромное количество примеров важности применения генетического тестирования в медицине. Так, при операциях на сердце или мозге в организме создается гипоксия, поэтому необходимо было бы учитывать различную генетически детерминированную устойчивость людей к ней. Сейчас по договору с РУП «Белмедпрепа-раты» мы проводим исследование антигипоксических эффектов препарата мексибел для определения схем его применения у людей с различной генетически детерминированной устойчивостью к гипоксии.
Таким образом, генетическая диагностика - необходимый этап персональной и превентивной медицины. Ее преимущество заключается в возможности выявить склонность к тому или иному заболеванию задолго до его клинических проявлений, вовремя принять профилактические меры и применять терапию с учетом индивидуальных особенностей человека. Именно генетика должна стать основой профилактики и лечения болезней.
перспективы для диагностики и лечения
Одна из мировых тенденций современности - интенсивное развитие научных исследований биомедицинского характера, направленных на разработку высокотехнологичных методов решения медицинских задач.
Сих помощью создаются новые высокоинформативные подходы к изучению механизмов патогенеза болезней и эффективные способы диагностики и терапии социально значимых заболеваний [3-5, 7, 12, 16].
К сложнейшим научным направлениям в области медицины относятся исследования, связанные с анализом деятельности мозга, поскольку, помимо изучения структурных, биохимических и биофизических механизмов функционирования его клеток, тканей, кровеносных и ликворных систем, исследователь соприкасается с уникальной и свойственной только нервной системе сложнейшей нейросетевой структурой, формируемой взаимодействующими с помощью разнообразных сигналов нервными клетками. Полноценное изучение механизмов функционирования биологических нейронных сетей стало возможным сравнительно недавно и только благодаря бурному развитию информатики и компьютерных технологий, позволяющих
