Генетика і спадковість: нові можливості, досягнення, перспективи

Діти – ​це фундаментальний ресурс будь-якої держави, адже від стану їхнього здоров’я залежить майбутнє суспільства. Саме тому забезпечення педіатричних пацієнтів якісним медичним обслуговуванням є пріоритетним завданням державного значення. У своїй практичній діяльності педіатри та сімейні лікарі щодня стикаються із захворюваннями органів дихання, шлунково-кишкового тракту, алергічною та аутоімунною патологією тощо, тому мають великий досвід і знання щодо ведення таких хворих. Однак що стосується ведення пацієнтів із рідкісними спадковими хворобами, подібних знань бракує. Сьогодні в Україні низка проблем, пов’язаних із недостатньою матеріально-технічною базою для діагностики та лікування таких хворих, а також з низькою обізнаністю населення та медичних працівників, особливо у віддалених регіонах, з рідкісними спадковими, орфанними та мультифакторними захворюваннями. 

Кількість цих пацієнтів невелика, проте вони як ніхто інший потребують матеріальної та психологічної підтримки з боку держави та громадськості. Насамперед це пов’язано з необхідністю безперервного та високовартісного лікування, без якого діти з рідкісною спадковою патологією приречені на життя в інвалідному візку чи навіть на смерть. Щороку в Україні проводяться науково-практичні конференції, з’їзди, симпозіуми, на яких обговорюють ключові аспекти лікування пацієнтів із рідкісними захворюваннями в Україні.

Двадцятого квітня у Києві за підтримки На­ціо­нальної дитячої спеціалізованої лікарні «Охматдит» Мініс­тер­ст­ва охорони здоров’я України, Національної медичної академії післядипломної освіти (НМАПО) ім. П.Л. Шупика та громадської організації «Всеукраїнська асоціація спеціалістів з медичної та лабораторної генетики» відбулася науково-практична конференція з між­народною участю «Проблеми спадкової та мультифакторної патології. Орфанні ­метаболічні захворювання». У роботі ­конференції взяли участь лікарі різних спеціальностей: педіатри, лікарі сімейної медицини, генетики, лікарі лабораторної діагностики, кардіологи, неврологи, офтальмологи, неонатологи. Запрошені вітчизняні та міжнародні спікери докладно розповіли про клінічні особ­ливості, сучасні методи діагностики та лікування рідкісних спадкових та мультифакторних захворювань, ознайомили учасників заходу з останніми досягненнями у сфері молекулярної медицини та генної терапії.

Молекулярні технології є рушійною силою розвитку сучасної медицини. З кожним днем людина дізнається про раніше невідомі патогенетичні механізми, вплив спадковості на розвиток багатьох захворювань, відкриває нові можливості лікування та профілактики хвороб. Останні досягнення молекулярної медицини висвітлила завідувач кафедри медичної та лабораторної генетики НМАПО  ім. П.Л. Шупика, член­кореспондент НАМН України, доктор медичних наук, професор Наталія Григорівна Горовенко.

– Світова медицина зробила великий крок уперед, відкривши еру молекулярних технологій. Завдяки цьому напряму стали відомими істинні причини близько 10 тис. спадкових захворювань, гематологічних та онкологічних хвороб; також вдалося встановити роль спадкових факторів у розвитку поширених і соціально значущих хвороб. Протягом останнього десятиліття можливості діагностики спадкових захворювань значно розширилися. На зміну клініко-генеалогічному аналізу із синдромологією, біохімічним та дерматогліфічним методам прийшли інноваційні способи цитогенетичного аналізу з диференційним забарвленням хромосом, метод флуоресцентної гібридизації in situ, або FISH-метод (англ. fluorescence in situ hybridization – ​FISH), мультикольоровий бендинг хромосом, візуалізація хромосомних територій в інтерфазній клітині тощо. Інноваційним винаходом ХХ ст. став STED-мікроскоп (англ. stimulated emission depletion – ​STED), який дозволяє візуалізувати окремі молекули в клітині. Однак справжнім проривом у молеку­лярній генетиці стала розробка поліме­разно-ланцюгової реакції (ПЛР), без якої сьогодні не обходиться робота жодної лабораторії. Саме цей аналіз дозволяє визначити конкретну мутацію в гені та ідентифікувати причину спадкового захворювання. Інтеграція сучасних технологій у медицину сприяла виникненню та розвитку високопродуктивного генотипування, нового покоління секвенування, метаболоміки, біоінформатики й аналізу глобальної генної експресії.

Основним завданням генетичних досліджень є своєчасна верифікація спадкового захворювання, що значно підвищує ефективність лікування. Діагностика цих захворювань може проводитись у постнатальному, пренатальному та передімплантаційному періоді.

Для постнатальної діагностики можна використовувати будь-який матеріал. Пренатальні методи діагностики дають можливість виявити генетичну патологію ще до народження дитини, проте для дослідження підходить тільки матеріал плода (ембріона). Протягом останнього десятиліття активно впроваджуються передімплантаційні методи діагностики, при застосуванні яких об’єктами дослідження є бластомери.

Кінець ХХ – ​початок ХХІ століття став періодом надзвичайних наукових відкриттів. Зокрема, що стосується генної інженерії, резонансною подією у світі науки стала перша вдала спроба клонування вівці Доллі у 1996 р. шотландськими дослідниками на чолі з Яном Вільмутом.

Протягом наступних 20 років зареєстровано кілька випадків клонування тварин. Успішним став експеримент із клонування генно-­модифікованого собаки Лун Лун породи бігль у 2017 р, а в січні 2018 р. було оприлюднено дані щодо клонування мавпи китайськими дослідниками під керівництвом Цян Сунь.

Досягнення генної інженерії вкрай важливі і для людини. Усі знання, накопичені в ході експериментальних генетичних досліджень, мають величезний потенціал щодо їх впровадження у практичну медицину. Уперше генна терапія недостатності аденозиндезамінази була здійснена у 1990 р. шляхом генетичної модифікації клітин ex vivo. Генна терапія – перспективний напрям лікування спадкових, онко­логічних, кардіологічних, неврологічних та інфекційних захворювань. Іннова­цій­ною розробкою молекулярної науки є CRISPR/Cas‑9-технології. CRISPR (англ. clustered regularly interspaced short palindromic repeats).  Це ділянка бактеріальної ДНК або згрупованих паліндромних повторів. Cas‑9 – ​білок, який розриває ланцюг ДНК, як ножиці. За допомогою цього ­методу проводиться реконструкція ДНК, що дозволяє видалити патологічні ділянки та замінити їх правильними, не порушу­ючи послідовність нуклео­тидів. Сьо­год­ні запропоновано застосовувати ­новий ­білок (Cas12а, або Cpf1) для ­CRISPR-редагування генів, який підвищує точність маніпуляції.

Геніальному вченому сучасності Шухрату Міталіпову, генетику зі світовим ім’ям, вперше вдалося клонувати ембріон людини й отримати ембріональні стовбурові клітини з ядром від 70-річної людини. Він першим у світі застосував техно­логію заміни мітохондріального геному в яйцеклітині з подальшим штучним ­заплідненням. Здобутком Ш. Міталіпова також стало CRISPR-редагування в ембріоні людини гена MYBPC3, який спричиняє гіпертрофічну кардіоміопатію.

Наразі триває активна розробка методів генної терапії старіння. Зокрема, Ліз Перріш, 45-річна засновниця технологічної компанії BioViva, випробовує на собі метод подвійної генної терапії. За допомогою генів, один з яких блокує міостатин крові, другий – ​фермент теломеразу, який регулює довжину теломер хромосом, жінці вдалося змінити довжину теломер, що було підтверджено результатами аналізів кількох незалежних лабораторій.

Пріоритетним напрямом діяльності ­лікаря будь-якої спеціальності є запобігання розвитку захворювань. Досяг­нення генних технологій стали фундаментом для розробки нових принципів профілактики хвороб, заснованих на оцінці індивідуальних характеристик і ризиків розвитку хвороб. Наприклад, цього року ОАЕ оголосили про початок розробки лікарських препаратів нового покоління, які враховуватимуть генетичні особливості пацієнта.

Отже, сучасні молекулярні технології перевернули наше уявлення про етіологію, патогенез, діагностику, лікування та профілактику багатьох захворювань. Генетика – ​це наука, яка здатна змінити світ. І тільки від людини залежить, підуть ці зміни їй на користь чи поставлять під загрозу існування людства.

Про первинні та вторинні мітохондропатії розповіла член­­кореспондент НАМН Ук­ра­їни, директор Україн­сь­кого інституту клінічної генетики Харківсь­кого національного ме­дич­ного університету, доктор медичних наук, про­фесор Олена Яківна Гречаніна.

– Мітохондріальна патологія є унікальною нозологічною групою, для якої характерна гетерогенність за рахунок залучення в патогенез великої кількості реакцій за участю двох геномів (мітохондріального та ядерного) і наявності тканин­но-специфічних індивідуальних проявів. Крім основного шляху успадкування мітохондріальних захворювань (по материнській лінії), доведеними є аутосомно-домінантний, аутосомно-рецесивний, Х-зчеплений, спо­радичний та соматичний типи успадкування внаслідок участі ядерного геному в розвитку цих розладів. Що стосується мітохондріальних порушень ДНК, то кількість мутацій може бути різною (гетероплазмія), причому в різних органах різний поріг чутливості для виникнення клінічних проявів.

Останні наукові дані підтверджують вплив нуклеарних мутацій ДНК на міто­хондрії. У виникненні мітохондріальної патології важлива роль відводиться кофакторам і метаболітам, які залежать від особливостей харчування. Саме цей чинник є вкрай актуальним для слов’янських народів, включно з українською популяцією. Вив­чен­ня географічних особливостей поширеності захворювань у популяції є важливою базою для молекулярної епідеміології спадкових хвороб генетики мультифакторної патології. Найбільш придатними об’єктами дослідження є мітохонд­рі­альна ДНК (мтДНК) та нерекомбінантна частина Y-хромо­соми, у яких майже відсутні рекомбінації. Мінливість цих маркерів пов’язана виключно з поступовим накопиченням мутацій, тому за допомогою філогенетичного аналізу можна відтворити послідовність мутацій, сформувати гаплотип і прослідкувати походження та географічне поширення конкретної лінії (Wallace D.C. et al., 1999). У ході вивчення поліморфізму мтДНК у популяції українців було створено медіанну сітку, що відображає філо­генетичне співвідношення гаплотипів мтДНК у вибірці пацієнтів із клінічно вста­новленою мітохондріальною патологією. Ця сітка в подальшому може використовуватися як діагностична матриця для обстеження пацієнтів (Шурр Дж., Гречаніна Ю.Б., 2012). Наступ­ним кроком стало під­твердження впливу генетичного поліморфізму мтДНК та кофакторів на вира­женість клінічних проявів мітохондріальних захворювань.

Ураховуючи результати проведених досліджень, був створений оптимальний клінічний маршрут для пацієнта з мітохондріальною дисфункцією. Першими кроками є встановлення попереднього діагнозу на основі синдромологічного аналізу, бесіда з хворим, яка включає обговорення плану обстежень. Після отримання результатів додаткових методів діагностики проводяться повторний огляд пацієнта й консультація експертної ради під керівництвом генерального директора Укра­їнсь­кого інституту клінічної генетики. Після встановлення остаточного діагнозу та призначення лікування пацієнт і його родина перебувають на диспансерному спостереженні. Для профілактики мітохондріальної дисфункції в сім’ї проводяться преконцепційна підготовка та пренатальна діагностика.

Гостями нау­ково-практичної конференції стали іноземні експерти, які поділились інформацією про міжнародні тенденції та найновіші здобутки світової генетики. Зокрема, про високопродуктивне секвенування як важливий компонент персоніфікованої медицини розповів представник компанії Illumina Флоріан Гредлер (м. Мюнхен, Німеччина). Майстер-клас, присвячений можливостям сучасного програмного забезпечення Lucia Cytogenetics для каріотипування та ­FISH-аналізу, представив Душан Кадлец (м. Прага, Чеська республіка).

Рідкісні спадкові захворювання та мультифакторна патологія є міждисциплінарною проблемою, адже маршрут таких пацієнтів зазвичай починається з лікарів первинної ланки медичної допомоги, і, перш ніж потрапити до генетика, таких хворих обстежують лікарі різних спеціальностей. Тривалі «походи» по медичних установах дуже виснажують дітей та їхніх рідних, через що вони опускають руки та залишаються без встановленого діагнозу. Найефективнішим методом скорочення цього маршруту і пришвидшення діагностики є підвищення обізнаності громадськості та медичних працівників щодо рідкісних спадкових захворювань. Тому залучення фахівців різних спеціальностей до науково-практичних конференцій такого формату дозволить підвищити рівень медичного обслуговування цієї категорії пацієнтів і створити необхідні умови для покращення якості їхнього життя.

Підготувала Ілона Цюпа

Медична газета «Здоров’я України 21 сторіччя» № 9 (430), травень 2018 р.