Кому и зачем необходимы генетические тесты

Ежегодно в последний день февраля в мире отмечают Международный день редких заболеваний (Rare Disease Day).

Из-за большого разнообразия расстройств и относительно распространенных симптомов, которые могут скрывать основные редкие заболевания, первоначальный ошибочный диагноз является обычным явлением. Кроме того, нередко симптомы различаются не только от болезни к болезни, но и от пациента к пациенту, страдающему одним и тем же заболеванием.

Ученым известно на данное время около 8 тысяч редких заболеваний, страдают от них от 3,5% до 5,9% населения земного шара. 72% редких заболеваний имеют генетическую природу. В Европе 1 из 2000 людей имеет подобный диагноз. А вот в США таких пациентов – около 30 миллионов. Все зависит от определения «редкого заболевания», принятого в конкретной стране.

Нехватка научных знаний и качественной информации о генетических заболеваниях, недостаток эффективных средств лечения, недоступность тестов или задержка с их назначением – все это меняет качество жизни в худшую сторону как для пациентов, так и для их родных и близких.

О том, как генетические тесты помогают выявить те или иные заболевания, кому необходим такой анализ и что такое консьюмерская генетика, мы поговорили с  доктором биологических наук, генетиком, профессором Школы системной биологии Университета Джорджа Мейсона (штат Вирджиния) Анчей БАРАНОВОЙ.

– Генетические тесты стали очень популярны и активно рекламируются. Как отличить сомнительные рекомендации таких тестов от действительно жизненно необходимых? Зависит ли точность результата теста от технологии забора материала? Так, помимо наиболее распространенных сейчас тестов по слюне, используют также мазок ватной палочкой с ротовой полости; а в некоторых инструкциях пишут, что для диагностики подходит любой биологический материал человека (волосяная луковица, ноготь, кожа…), содержащий клетки с ядрами. Плюс тесты, которые проводятся классическим методом – путем забора венозной крови в объеме 2-5 мл. Какой из перечисленных методов лучше?

– Как правило, для анализа ученые проводят секвенирование полного генома – это исследование всей последовательности ДНК человека, при этом изучают как белок-кодирующие участки (экзом), так и некодирующие. Иногда ученые ограничиваются только экзомом (кодирующими участками) – так выходит немного дешевле, или просто каким-то набором генов, так сказать, узким кругом «подозреваемых». Любой их этих анализов можно провести и по слюне, и по крови, и по соскобу щеки. Ведь набор генов в каждой клетке человека – одинаковый.

С помощью секвенирования мы находит генные варианты – это измененные (непитичные)  последовательности ДНК. Часть их них – просто полиморфизмы (варианты нормы) – например, приводящие к тому, что у человека растут либо светлые либо темные волосы, а часть – настоящие мутации, «портящие» функцию тех или иных белков.

Бывает, что мутации заменяют одну букву в ДНК на другую, а бывает, что  какие-то фрагменты кода выпадают полностью или, наоборот, удваиваются.

У нас есть классический метод – это секвенирование по Сэнгеру. Он был разработан в 1977 году Фредериком Сэнгером и его коллегами; в его основе – анализ каждого гена отдельно. И этот метод очень точный, это золотой стандарт. Такой подход, естественно, очень дорог, никто сейчас уже не будет изучать кусочек за кусочком по отдельности. Сейчас эта методика полностью автоматизирована, в лабораториях делают массивное параллельное секвенирование (next-generation sequencing, NGS). В отличие от метода по Сэнгеру, NGS дает возможность параллельно определять последовательности множества различных нитей ДНК – и все это в течение одного или пары дней. Конечно, это дешевле и производительность выше, но снижается точность. По сути, NGS – это такое «демократическое голосование». Если из 100 секвенированных молекул в 98 случаях стоит буква А, а в 2 случаях – буква Б, то значит, мы учитываем букву А. Результат подтверждается консенсусом. И когда потом данные еще раз перепроверяют по Сэнгеру, в большинстве случаев грубые выводы «электронного подсчета» подтверждаются. То есть, если тест определил наличие той или иной мутации, то шансы на то, что результат неверный, малы. Но бывают и исключения. Опять же, в лаборатории тоже люди работают, они могут и накосячить.

Кроме того, реактивы, которые нужны для секвенирования, стоят дорого. И в некоторых лабораториях могут на этом экономить, секвенировать большее количество образцов, используя меньшее количество реактивов. Можно сделать сиквенс из смеси образцов 15 человек, а можно – из смеси 150 человек. И от этого в результатах будут накапливаться случайные ошибки, чем выше экономия, тем больше вероятность ошибки.

– Насколько эти случайности существенны?

– Я вам скажу так: они всегда есть. Даже в самом наилучшем секвенсе, который сделан по всем стандартам, бывают перекосы, связанные с контекстом. Например, если у нас есть последовательность из пяти букв G, с некой вероятностью  может случайно влепиться шестая G, или наоборот – одна потеряться.

Что же касается технологии взятия мазка, то это неважно для пациента, но исключительно важно для сотрудника в лаборатории – он должен выделять ДНК из слюны по протоколу слюны, а не по протоколу волос например. Исследовать образцы крови или слюны – это довольно легко. Но в целом, извлечь ДНК можно из всего, что угодно, достаточно лишь точечки генетического материала. Сейчас ДНК не только из костей неандертальцев берут, сейчас есть такие проекты, как секвенирование сточных вод. Так что проблем с исчтоником материала реально не так уж много.

– Сточные воды секвенируют чтобы определить распространение вирусов в том или ином регионе?

– Да. И там, конечно, дикая агрессивная среда. Но принципиально ничем не отличается от секвенирования вашей ДНК. Просто ДНК одного человека – это легкая задача, а секвенирование вирусов в помойке – трудная.

– Хорошо так вы сравнили ДНК человека с помойной ямой! Хотя, конечно, за многие поколения в наших ДНК тоже накопилось уже много чего.

– В клетках крови есть ДНК, белки и так далее, то есть, это тоже грязная проба с точки зрения молекулярной биологии. Но сточные воды более грязные, поверьте. Это я к тому, что уж если мы справляемся со сточными водами, то с образцом вашей крови или слюны точно справимся.

– На практике как выглядит эта недостоверность результатов тестирования, эти перекосы? Например, если тест ДНК на этническую принадлежность показывает наличие менее 1% какой-то национальности, то специалисты по генеалогии говорят: это допущение, на это мы не обращаем внимание. Так?

– Нет. Все эти тесты на этническую принадлежность, национальность – это консьюмерская генетика, очень примерная, и об этом мы поговорим позже. А я сейчас говорю о тестах с медицинской точки зрения, об обнаружении реальных мутаций. При массивном параллельном секвенировании могут остаться участки ДНК, которые мы вообще не прочитали. И при этом мы делаем такое предположение, что все нормально, все секвенсы стандартные. А на самом деле в гене могут быть маленькие участочки, куда вы не посмотрели, и в них были мутации, которые потом вызовут развитие опухоли (к примеру).

— Вот сейчас особо мнительные читатели пойдут переделывать свои генетические тесты.

– Довольно дорого будет переделывать. Да и узнать, совершена лабораторная ошибка или нет, вы никак не можете. Кроме того, большинство тестов на онкомаркеры у нас негеномные, так что мнительные читатели могут расслабиться.

Если же говорить о консьюмерской генетике, то большинство таких ДНК-тестов, как 23andMe, ничего не скажут вам о вашем здоровье.

– Там же есть такая опция?

– Ну вам скажут, например, так: у носителей таких же генов волосы на 30% кудрявые, прямые на 70%. Они используют так называемые генетические формулы, которые рассчитывают риски часто встречающихся заболеваний человека: диабета, тромбов и так далее. Эти все формулы большей или меньшей вероятности в той или иной популяции. То есть, результаты такого консумерского теста не говорят, являетесь ли конкретно вы объектом для реализации этого самого риска, то есть  будет ли то или иное заболевание конкретно у вас. Просто не ожидайте от этого теста какого-то диагноза, советов по вашему здоровью, а относитесь к этому как к игрушке.

– Например, у ашкеназских евреев есть предрасположенность к диабету; соответственно, если вы относитесь к этой этнической группе, то у вас повышен риск развития диабета. Но нет прямых доказательств, что именно им вы и заболеете. Так?

– Примерно так, да. Но есть разница между генами рака молочной железы и диабетом. Например, если есть мутация BRCA1 и BRCA2, то 80% вероятность того, что разовьется опухоль молочной железы и/или яичников. А вот для диабета таких состояний нет. Ну да, вроде бы вот этот участок коррелирует с предрасположенностью к чему-то. Но ведь есть еще и другие гены, которые снижают ту же самую предрасположенность, эпигенетика, множество других факторов. Есть сочетания генетических рисков с бытовой составляющей, которая определяется по опроснику: какой образ жизни вы ведете, сколько булочек едите, сколько на диване сидите. И все вместе позволяет вывести формулу риска. Это риски возникновения диабета, это не диагноз.

Для часто встречающихся хронических заболеваний генетический тест – не основание для постановки диагноза. Врач проводит диагностику по соответствующим протоколам, а они включают кучу переменных, для каждого заболевания свои.

Кроме того, в Америке по закону нельзя давать человеку информацию о его здоровье напрямую, без участия врача. Потому что прибегут из Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов (FDA) и настучат по голове. У нас очень жесткое регулирование генетических тестов в медицинских целях. Получить направление от врача на такое тестирование очень сложно, да и страховка не даст одобрения без крайней нужды.

– Джоли сдавала ведь такой тест.

– Она шла по другому пути. Если у вас нет семейной истории рака молочной железы, вы можете сколько угодно прыгать перед офисом врача, вам никто не даст направление. У Джоли была семейная история, поэтому она получила медицинское направление на генетический тест. И делается он обязательно с подтверждением методом Сэнгера.

В России, например, в плане генетического тестирования свободы намного больше, чем в США или Европе. Конечно, большинство российских медицинских законов срисовано с американских, потому что проще взять за основу уже работающую систему, это логично. Но при этом американский врач не будет назначать лишние анализы. Если у человека уже есть диагноз эпилепсия, вам могут назначить обследование именно на гены, ответственные за эпилепсию. Полный анализ генома назначается крайне редко, за исключением тех случаев, когда у пациента все очень плохо и мы не знаем, что именно у него искать. В России же, поскольку эти тесты страховкой все равно не покрываются, генетик может назначить совершенно любые анализы.

– То есть, любой каприз за ваши деньги.

— Это не каприз, для многих людей это жизнеспасающая информация. Но, опять же, у нас пока мало врачей, которые умеют с этой информацией работать, интерпретировать ее.

– Если генетические тесты в медицинских целях по-прежнему малодоступны, почему говорят об их необходимости для пар, которые хотят стать родителями?

– Нет такого слова «обязательно». Рождение детей – это лотерея, заложенная в наших генах. Например, если у человека одна копия гена «поломана», то вторая копия нет, ведь одну мы получаем от матери, а другую от отца. И вот мутации, которые не проявляются, если затрагивают лишь одну из двух копий гена, называются рецессивными. Такие рецессивные мутации есть в геноме практически каждого из нас. И вот если дефектные копии одного и того же гена ребенок наследует от каждого из родителей, то у него может быть моногенное (зависящее от одного гена) заболевание, с вероятностью 25%. Имея на руках полные геномы родителей, но не самого ребенка (который еще не зачат) , угадать  – попадет ребенок в 25% больных,или в 75% здоровых –  невозможно.

Но, конечно, если в семье уже есть ребенок с генетическим заболеванием, такое исследование надо сделать. Потому что знание геномов родителей позволит с гарантией родить здорового ребенка, разумеется, в результате ЭКО с пред-имплантационной диагностикой.

И это я описала простой случай – моногенное заболевание. А вот если заболевание полигенное (например, расщелина неба, которую еще называют «заячья губа – волчья пасть», риски рассчитать еще труднее, но и для этого есть формулы. И лучше ими воспользоваться. Особенно это важно, когда с полигенным дефектом родилась девочка.

– Почему?

– Потому что у эмбрионов-девочек выше уровень не только стрессоустойчивости, но и «самоанализа». Ведь почему происходят неспровоцированные выкидыши? Не потому, что мама плохо себя ведет во время беременности. Эмбрион постоянно тестирует сам себя: а правильно ли я развиваюсь, нет ли у меня «проблемных» генов? И если есть, то он самоуничтожается. Так задумано природой. И у будущих девочек в этом плане очень высокая чувствительность. А вот мальчики – занижают для себя планку, контроль собственного качества у них хуже, они «менее отвественны» в плане самотестирования; мужчины вообще слабый пол.

– Ну вот, так сейчас говорить не принято. Вы еще скажете, что есть только два пола – и на этом нас и закроют.

– Два! Генетических пола всего два! Генетически пол определяется наличием или отсутствием хромосомы  Y. Так устроена генетика человеческих популяций. Биологически же – пол определяется строением половых органов.  Да, есть всякие специальные ситуации, в том числе промежуточные, и даже настоящия реверсия пола, но это большая редкость. А среди «стандартных» эмбрионов генетические мальчики – да, слабее, чем генетичекие девочки (в среднем, конечно). Поэтому на свет рождается больше мальчиков с генетическими проблемами, чем девочек.

А кому еще нужно перед рождением детей генетичеки обследоваться?

Генетический тест важен для всех, кто вступает в брак внутри своего сообщества. Даже если у вас не близкородственный брак, но вы знаете, что ваши прадедушки или дедушки были из одного села, то велика вероятность, что у вас общие предки. И в таком случае вероятность рождения ребенка с заболеваниями выше.

– Фармакогенетика позволяет понять, какая группа препаратов будет эффективна, а какая скорее вызовет побочные реакции у этого конкретного человека. Например, у некоторых людей рецепторы на тромбоцитах имеют такие особенности, что аспирин, который препятствует образованию тромбов, на них никак не действует. Как это узнать? Есть возможность пройти такое тестирование?

— Это известное и популярное направление, и, конечно, хорошо было бы, если бы каждый из нас знал такие подробности о собственном организме. Но в широкой практике это неприменимо, во всяком случае, сейчас. К сожалению, врачи выписывают препараты либо «по протоколам», либо методом подбора. Не переносите, появились побочные реакции – хорошо, меняем лекарство, вот и все. Хотя для некоторых пациентов это существенно. Например, ВИЧ-инфицированным. Известно, что сейчас для них разработано довольно много препаратов. Есть лекарства первой линии, они более дешевые и от них больше побочек. Лекарства второй линии подороже, а негативных реакций меньше. Соответственно, препараты третьей линии лучше всего. К сожалению, пациент не может прийти к врачу и сказать: вот у меня тут результаты генетического теста, по которому мы должны перепрыгнуть с первой линии на вторую. Страховка этого не позволит сделать.

– Получается, что, несмотря на огромную пользу, которую могли бы принести генетические тесты, сейчас простым обывателям остается лишь баловаться консьюмерской генетикой, проверять себя на этническую принадлежность?

– Вы поймите, врачи и ученые всегда за все хорошее и против всего плохого. Но система в большинстве стран выстроена именно таким образом. Многое зависит, конечно, от того, какие решения принимают те, кто стоят у руля. Вот вы слышали, конечно же, об амишах?

– Да, разумеется. Амиши – это консервативное религиозное сообщество, они ведут очень закрытый образ жизни и по минимуму контактируют с людьми извне своей среды.

– Совершенно верно. И вот для таких, как они, генетика необходима, так как они заключают браки между своими.

– Но, наверное, они не обращаются к генетикам?

– Нет, вы ошибаетесь! Конечно, принято думать об амишах, как о людях, ведущих чуть ли не средневековый образ жизни, отвергающих все достижения цивилизации. Но это не так. Лидеры амишей весьма активно сотрудничают с генетиками, чтобы снизить риски рождения детей с генетическими заболеваниями. И их пример показывает, что, в принципе, такое возможно и очень важно экстраполировать подобную практику на более крупные сообщества.

– И, тем не менее, чаще всего люди сдают тесты в поисках своих корней, с целью построить генеалогическое древо. Как много мы можем узнать о своих предках с помощью ДНК?

– Зная, насколько отличаются ДНК у двух сравниваемых людей (т.е. сколько у них разных генных вариантов), можно определить, когда примерно жил их некий «общий» предок и откуда он пришел. Каждая компания разбивает мир на регионы, основываясь на образцы ДНК, которые исторически происходят оттуда. Например, геномы, обычно встречающаяся в Ирландии, отличается геномов людей из Скандинавии или Ближнего Востока. Увидев, насколько близко ваша ДНК соответствует «усредненным» геномным последовательностям из тех или ниых географических областей, компании консумерской генетики могут дать вам представление о том, какая часть вашей ДНК «поступила» из какого региона. Но в этом тоже есть много условностей. Например, мы легко отличим ДНК жителя стран Азии от жителя Мексики, например. А вот в различиях между французами и англичанами будем «плавать», настолько они малосущественны.

– Да, это понятно, что данные таких тестов – это только приблизительные оценки, которые не заменят работу профессионального генеалога. Например, латиноамериканское наследие в таких тестах зачастую отмечается как «коренной американец». А славянские корни идут под общим определением «Восточная Европа». А если один из детей сделал тест ДНК в генеалогических целях, нужно ли делать такой же тест другим детям?

– У родных братьев и сестер ДНК совпадает примерно на 50%, но оставшиеся 50% разницы имеют значение только для генетического теста в медицинских целях. В генеалогических – нет, ничего принципиально разного не будет, так что можете сэкономить, протестировав только одного ребенка. А вот у однояйцевых близнецов ДНК последовательности идентичны.

– Ассоциация Молекулярной Патологии (Association for Molecular Pathology) выступает против рекламы ДНК-тестов, якобы определяющих оптимальный для человека вид спорта, поскольку такие утверждения пока не имеют веских доказательств. Можно ли на самом деле по тестам ДНК определить склонность к спорту, наличие каких-то особенных талантов?

– Смотря каких. Наверное, музыкальный талант определить будет сложно. А вот спортивные гены – да, они существуют, мы об этом уже можем говорить уверенно. Ведь у всех разные типы мышц и скорость роста мышечной массы, показатели скорости и выносливости. И, например, если вам по геному показаны успехи в гребле, а вы хотите заниматься фехтованием – занимайтесь на здоровье, конечно, но особых успехов в выбранном вами виде спорта вы не добьетесь.

– Звучит фанастически.

– Вовсе нет. Вы думаете, страны такими тестами не пользуются для отбора спортсменов на Олимпиаду, например? В Китае вовсю спортсменов тестируют и таким образом – при прочих равных – из хороших атлетов отбирают тех, кто еще и предрасположен к достижению наилучших результатов в том или ином виде спорта.

– Что насчет подбора диеты по ДНК?

–  Тест может показать, есть ли у вас гены, отвечающие за непереносимость глютена и лактозы, например. Но все диетические рекомендации, в принципе, уже давно изучены и опубликованы, и придерживаться принципов здорового питания имеет смысл всем, независимо от теста.

– Вообще складывается ощущение, что тест ДНК – это такой волшебный шар, заглянешь в него – и все-все об этом человеке знаешь, и прошлое, и настоящее, и будущее. Вот я, например, сдала такой генеалогический тест и нашла довольно близких родственников из «потерянных» во времена погромов и потом Второй мировой войны веток нашего семейного древа. Но многие боятся, что эти тесты на самом деле – банальный сбор личной информации, которую третьи лица (страховые компании, маркетологи, мировое правительство, инопланетяне – нужное подчеркнуть) будут использовать в своих целях.

– Ну и что? Если кому-то нужна моя слюна, возьмите ее, на здоровье. Мы живем сейчас в таком прозрачном мире, что те, кому необходима информация про вас, ее и так уже знают. Другое дело, готов ли сам человек узнать о себе что-то такое, что может оказать влияние на его дальнейшую жизнь? Узнать, что он неродной ребенок или что у него неизбежный риск развития опасного заболевания? Это к вопросу об «информированном согласии». Пока мы научились получать информацию из ДНК, но что с этими данными делать дальше, как их интерпретировать на пользу людям – вот это пока еще довольно неоднозначно. Но, конечно, массовое просвещение в области генетики необходимо. Хотя бы потому, что это позволит перестать стигматизировать людей с редкими генетическими заболеваниями и их родных, а также окажет положительный эффект на здоровье народонаселения в целом. Генетические тесты – отличный инструмент для выявления причин заболеваний, а также скрининга будущих патологий и профилактики.

***

Видеозапись нашей беседы – на канале у Анчи https://youtu.be/sC-nue3n4f0