Онлайн
Сегодня генетики могут правильно интерпретировать не более 30-40 процентов расшифрованной человеческой ДНК. Связать даже одну мутацию с нарушениями в работе организма — задача непростая, и иногда на ее решение уходят годы. Российские исследователи из Медико-генетического научного центра научились делать это всего за несколько недель. Разработанный ими метод РНК-анализа за два года позволил описать 400 вариантов генов, которые отвечают за те или иные проблемы со здоровьем. Аналогов новой методике пока нет нигде в мире.
В 2014 году в семье Камиллы и Магомеда Шуайповых из небольшого дагестанского селения Зубутли-Миатли родился долгожданный первенец. Мальчик был абсолютно здоров, но в шестимесячном возрасте попал в больницу с подозрением на кишечную инфекцию. Лечение не помогало, ребенку становилось все хуже, и его перевели в Российскую детскую клиническую больницу (РДКБ) в Москву. Но и там врачи развели руками: диагноз неизвестен и чем лечить — неясно.
"В шесть месяцев у сына полностью остановилось физическое развитие. В годик он весил пять-шесть килограммов, был очень худой и совсем не рос. При этом симптомы кишечной инфекции не проходили. В РДКБ нам посоветовали обратиться в Научно-исследовательский клинический институт педиатрии имени академика Ю. Е. Вельтищева. И вот там нам сразу сказали, что у нас синдром Фанкони и, вероятно, нефропатический цистиноз. Назначили лечение, и оно наконец стало давать результаты", — рассказывает Камилла.
Тем не менее исследования, необходимые для постановки диагноза, его не подтвердили. Отложений кристаллов цистина, считающихся одним из основных признаков болезни, в роговице годовалого ребенка не нашли, а анализ ДНК не выявил никаких мутаций. Получалось, что мальчик должен быть здоров, а он таким не был.
"Подобные истории не редкость. У части наших пациентов есть полный комплекс клинико-лабораторных проявлений заболевания с аутосомно-рецессивным типом наследования (они проявляются, только если человек получил от обоих родителей по мутантной версии гена. — Прим. ред.), но при проведении молекулярно-генетических исследований не удается выявить каких-либо мутаций в генах, ассоциированных с этой патологией, или же выявляется только одна мутация. Соответственно, поставить им окончательный диагноз мы не можем", — отмечает старший научный сотрудник отдела наследственных и приобретенных болезней почек НИКИ педиатрии имени академика Ю. Е. Вельтищева, нефролог Светлана Папиж.
Именно она первой заподозрила у мальчика редкую наследственную болезнь и настояла на немедленной патогенетической терапии. Через полгода после первого обследования врачи еще раз повторили все манипуляции и нашли отложения кристаллов цистина в роговице маленького пациента. Это позволило, несмотря на отрицательный результат ДНК-анализа, предположить у ребенка нефропатический цистиноз. Патогенетическая терапия оказалась действенной, и состояние мальчика улучшилось. А в случае с этим заболеванием от более ранней диагностики и вовремя назначенного лечения зависит качество дальнейшей жизни пациента.
Параллельно Светлана Папиж искала научные коллективы, которые помогли бы разобраться со сложным случаем. Ее предложением заинтересовалась команда генетика Михаила Скоблова из Медико-генетического научного центра, которая среди прочего занималась анализом матричной РНК — молекулы, играющей важную роль в экспрессии генов.
"Довольно большая доля мутаций, которые находят при ДНК-диагностике, приводит к тому, что нарушается структура РНК. Такая РНК считается нефункциональной, и из-за нее получается неправильный белок, как следствие — возникает болезнь. Таких случаев довольно много, до 30 процентов. И мы подумали, а почему не попробовать провести анализ структуры РНК напрямую и найти мутации, не обнаруженные в результате ДНК-диагностики. Таким образом можно будет выйти на поломанный ген, который обыкновенный генетический анализ не видит", — объясняет заведующий лабораторией функциональной геномики МГНЦ Михаил Скоблов.
Ученый показывает небольшую чашку Петри, в которой выращивают фибробласты — клетки соединительной ткани пациента, ожидающего подтверждения диагноза. Год назад исследователи также размножили клетки сына Шуайповых, полученные из маленького кусочка его кожи. Из фибробластов извлекли РНК и, обнаружив ее неправильную структуру, смогли найти спрятавшуюся мутацию, которая и спровоцировала у ребенка развитие нефропатического цистиноза.
"Основная сложность, с которой мы столкнулись, — очень быстрая деградация выделенной РНК. Из-за особого фермента — РНКазы — она неустойчива к влияниям внешней среды. Даже в клетке рибонуклеиновая кислота живет минуты, а иногда секунды. После того как РНК выполнила свою функцию (от нее получили белок), она уничтожается. Чтобы избежать этого, мы разрушаем клетки раствором, содержащим ингибиторы РНКазы, и затем из них извлекаем хорошую, недеградированную РНК. Дальше уже проще. Из рибонуклеиновой кислоты получаем комплементарную ДНК, на которой смотрим, как изменилась структура гена, есть ли там какие-то мутации. В среднем на это уходит около недели", — отмечает Михаил Скоблов.
За случаем Шуайповых последовали и остальные. Так, ученым удалось найти неизвестную мутацию у семейной пары, которая именно из-за этой генетической поломки долгое время не могла забеременеть.
"Когда мы сделали несколько таких работ и увидели на уровне РНК изменения, не найденные при ДНК-анализе, мы поняли, что это альтернативный метод диагностики наследственных заболеваний. Он очень информативный и востребованный, но капризный. В мире найдется немного лабораторий, где смогли бы его провести. Сейчас у нас уже есть четыре законченные истории пациентов. Часть мы опубликовали, часть — на рецензировании. В работе материал еще 15 пациентов. И иногда мы делаем такие находки, которые никто не ожидал увидеть", — говорит ученый.
Сейчас исследователи выделили уже четыреста генов, неизвестные мутации в которых можно найти с помощью РНК-диагностики. Для каждого такого участка генома они разработали индивидуальные системы РНК-анализа. Больше такой базы нет нигде в мире.
"Я не вспомню с ходу ни одной лаборатории, которая бы эффективно поставила на поток такой продвинутый метод. И здесь, без сомнения, коллектив Михаила Скоблова — на лидирующих позициях. Они работают с анализом РНК — продуктом транскрипции гена. То есть не просто ограничиваются предсказанием возможных эффектов, а непосредственно смотрят на результат активности сломанного гена. Без такого анализа, конечно, не удалось бы "раскрыть" дела, описанные в их статьях, и поставить правильный диагноз. Подобный подход уже становится международным трендом в ряде случаев, но команде Скоблова удалось его возглавить", — считает ведущий сотрудник института физико-химических исследований RIKEN (Япония) и заведующий лабораторией экстремальной биологии Казанского федерального университета Олег Гусев.
