ЗдоровьеПлохое наследство: Стоит ли бояться генетических болезней

Как устроены хромосомы

Наш организм — сложнейшая конструкция, состоящая из кирпичиков-клеток. В ядре каждой клетки содержится молекула ДНК, туго скрученная спираль — если развернуть её, получится линия длиной два метра. Для удобства хранения информации молекулы ДНК компактно упакованы в виде хромосом — отдельных блоков — в 23 пары. Каждая хромосома в паре (кроме хромосомы XY у мужчин) несёт одну и ту же генетическую информацию. Это обеспечивает сохранность данных: если в одной копии что-то произошло, всегда можно считать верную информацию из другой.

Сама молекула ДНК содержит гены, представляющие собой бесконечные комбинации из четырёх нуклеотидов — A, T, G и C. Называются они так по первым буквам так называемых азотистых оснований, которые содержат — гуанин, аденин, тимин, цитозин. Пары образуются всегда определённым образом: аденин — с тимином, гуанин — с цитозином. Именно такая парная организация молекулы позволяет ей быть закрученной. Ген — это «инструкция», по которой в организме образуются белки, выполняющие самые разные функции — от строительства тканей до регулирования тонкой работы головного мозга. Каждый ген — это последовательность оснований, при этом ген может состоять как из нескольких сотен «букв», так и из нескольких миллионов. Например, белок, который необходим для «упаковки» ДНК в хромосомы, кодируется коротким геном, состоящим из 500 пар оснований. А один из самых длинных генов в организме кодирует белок дистрофин (он участвует в построении мышечной ткани) и состоит из 2,6 миллиона пар оснований. 

Длина всего человеческого генома составляет 3,2 миллиарда пар оснований. Однако не всё это — гены. Гены составляют всего 2 %. Остальные 98 % — это некодирующая ДНК, о функции которой учёные пока спорят. По одной из версий, эти участки регулируют работу генов, по другой — являются так называемым генетическим грузом, который с каждым поколением незначительно увеличивается.

Как возникают мутации

Иногда в последовательности оснований, составляющих ген, случаются замены. Их можно сравнить с опечатками в словах. В зависимости от того, насколько сильно меняется «смысл» генного слова, различают полиморфизмы и мутации. Мутации — это изменения, которые приводят к тому, что в организме образуется белок со значительно изменённой функцией. Например, при фенилкетонурии возникает мутация в гене, кодирующем фермент, который перерабатывает фенилаланин — аминокислоту, которая содержится почти во всех продуктах питания. Из-за «дефектного» фермента организм не может усваивать эту аминокислоту — в результате она накапливается и оказывает токсическое действие на нервную систему.

Если же «смысл» генного слова меняется несущественно, белок выполняет свои функции с незначительными вариациями. Например, различные комбинации таких изменений — полиморфизмов — могут определять разный цвет глаз, волос и даже генетическую предрасположенность к частым заболеваниям, например сахарному диабету и болезням сердца и сосудов. 

Мутации могут происходить не только внутри гена, но и в целых хромосомах. Тогда они называются геномными или хромосомными. Это значительные перестройки (например, изменение количества хромосом), и приводят они к серьёзным заболеваниям. Например, при синдроме Дауна у человека не две, а три двадцать первых хромосомы, а при синдроме Шерешевского — Тёрнера отсутствует вторая Х-хромосома. Мутации могут заключаться и в «рокировке» хромосом — когда они меняют своё место или сливаются. Носители таких мутаций чаще всего здоровы, но риск рождения ребёнка с тяжёлым генетическим синдромом у них значительно повышается.

Какие наследственные заболевания самые частые

Каждый из нас от рождения — носитель набора генных мутаций. Поскольку у каждой хромосомы есть копия, мутации, как правило, не дают о себе знать, и болезни не развиваются. Однако если два носителя генов одного заболевания становятся парой, то риск родить ребёнка с заболеванием — 25 %. Собственно, по этой причине считается, что родственные браки опасны — у людей со схожей генетикой гораздо выше риск совпадения мутаций.

Каждый человек в среднем является здоровым носителем до десяти мутаций, которые связаны с редкими генетическими заболеваниями — муковисцидозом, фенилкетонурией, болезнью Тея — Сакса и многими другими. Наиболее частые наследственные заболевания — это гемохроматоз (мутация в гене HFE — до двух случаев на тысячу), муковисцидоз (мутация в гене CFTR — до пяти случаев на тысячу), фенилкетонурия (мутация в гене PAH — до одного случая на тысячу), врождённая дисфункция коры надпочечников (мутация в гене CYP21 — до одного случая на тысячу), врождённая глухота (мутация в гене GJB2 — до двух случаев на тысячу), врождённая слепота (мутации в разных генах — до одного случая на тысячу), хорея Гентингтона (мутация в гене HTT — до пяти случаев на тысячу), нейрофиброматоз (мутация в гене NF1 — до четырёх случаев на тысячу), поликистоз почек (мутация в гене PKD1 — до восьми случаев на тысячу). Такие заболевания невозможно полностью вылечить, но с помощью терапии можно в большей или меньшей степени облегчить проявления синдрома — конечно, в зависимости от его тяжести. Поскольку многие из этих заболеваний серьёзно осложняют состояние ребёнка и всю его дальнейшую жизнь, учёные разработали превентивные меры.

Персонализированная медицина сделала доступными скрининговые генетические тесты, которые позволяют просканировать ДНК будущих родителей на мутации, связанные с генетическими болезнями. Если выявленные у пары мутации не связаны с одним и тем же заболеванием, то риск для ребёнка будет минимальным, но при выявлении одинаковых мутаций риск становится равным 25 % и расценивается как высокий. Врач-генетик предлагает паре все возможные профилактические меры, чтобы ребёнок не унаследовал эти мутации и родился здоровым: это может быть ЭКО с предварительным выбором здоровых по данной мутации эмбрионов, пренатальная генетическая диагностика, когда у беременной женщины берут образец клеток развивающегося эмбриона, либо неонатальный скрининг сразу при рождении.

Не все мутации — от родителей

Мутации могут приобретаться и в течение жизни — чаще всего их изучают в онкологии. Клетки нашего организма постоянно делятся, и при каждом делении возникают ошибки, это естественный процесс. Его компенсируют специальные ферменты, восстанавливающие ДНК: они «стирают» ошибки и вставляют на их место правильные элементы. Тем не менее по ряду причин ошибки могут накапливаться — и если хотя бы одна ошибка сохранилась в кодирующей части генома, это может повлиять на работу белков, в том числе ферментов. В случае онкологических заболеваний такие мутации возникают в генах, регулирующих деление клеток — в результате оно становится бесконтрольным. Наиболее уязвимы в этом плане ткани, где клетки делятся особенно активно: эпителий кишечника, лёгкие, органы репродуктивной системы.

Приобретёнными могут быть и геномные (хромосомные) мутации. Например, в клетках костного мозга такие мутации могут привести к слиянию генов, которые регулируют друг друга, что нарушит клеточное деление. Считается, что основные факторы, которые могут привести к накоплению ошибок, — это влияние ионизирующей радиации (рентгеновских лучей) в больших количествах, воздействие канцерогенов при работе на вредном производстве. Прочие факторы, включая экологию, тоже влияют, но в меньшей степени.

Какова роль генетики в частых болезнях?

У самых частых заболеваний, включая атеросклероз, подагру, сахарный диабет, ожирение и кариес зубов, есть определённый генетический компонент. Но всё же они многофакторные, то есть во многом обусловлены обстоятельствами, в том числе образом жизни и питанием. Врачи любых специальностей спрашивают, были ли в семье случаи подобных заболеваний, чтобы выяснить, есть ли повышенный риск, но нужно понимать, что тот же сахарный диабет может развиться по причинам, связанным с пищевыми привычками, даже если у родственников его не было. И наоборот, знание своих рисков помогает вовремя заняться образом жизни и предотвратить такие заболевания.

Есть генетический фактор и у аллергии, но не любой — в первую очередь это астма, аллергический ринит, экзема. Недавно было проведено исследование, которое связало генетику и развитие так называемого атопического марша — целой группы аллергических заболеваний, которые обычно развиваются с раннего детства, переходя одно в другое или соединяясь друг с другом. Сегодня известно семь участков в ДНК, которые достоверно связаны с повышением риска ранней экземы у детей и астмы, связанной с аллергией на цветение. В общем, что касается аллергии, генетическую основу имеют серьёзные и стойкие изменения здоровья, часто прогрессирующие. Если же у вашей бабушки периодически возникала аллергия на цветение липы, а у дедушки — на цитрусовые, совсем не факт, что вы столкнётесь с этим же по причине наследственности. Ещё аллергией часто называют непереносимость, то есть неспособность организма правильно перерабатывать разные вещества. Непереносимость (чаще всего лактозы, глютена, алкоголя, кофеина) действительно обусловлена генетикой. 

Люди склонны связывать с генетикой вещи, которые сложно объяснить или понять. «У вас генетика такая» — эту фразу можно услышать даже от некоторых врачей. По словам Ирины Жегулиной, многие состояния, действительно связанные с генетикой, например вульгарный ихтиоз, остаются без внимания и без должного лечения. Состояния же, которые люди формулируют по их проявлениям, например, «часто болит горло», «часто болит голова — это в маму», — скорее, лишь распространённые симптомы. Прежде всего надо найти их причину для назначения адекватной терапии, а не мириться с мнимой наследственностью этих частых состояний. 

Фотографии: vectorfusionart — stock.adobe.com (1, 2, 3)