Ящик пандоры
В 2003 году закончился крупнейший в истории человечества международный проект в области биологии The Human Genome Project, который определил последовательность нуклеотидов, составляющих человеческую ДНК, и идентифицировал около 25 тыс. генов в нашем геноме. В некотором смысле человечество бросило вызов богу, получив инструмент для создания не только себе подобных, но и подобных богам. Мы решили поговорить о генетической революции с основателями двух ведущих российских компаний, оказывающих услуги в области анализа человеческого генома, Артемом Елмуратовым и Сергеем Мусиенко.
Закон Мура
Проект расшифровки человеческой ДНК потребовал 3 млрд долл. Первоначально секвенирование – определение последовательности белков в ДНК – стоило космически дорого, первые расшифровки обходились дороже 10 млн долл. Предполагалось, что цена будет падать согласно эмпирическому закону Мура в области микроэлектроники, который гласил, что количество транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается каждые 24 месяца. И первые четыре года так и было, но после 2007 года стоимость секвенирования стала снижаться значительно быстрее; правда, в районе 2015 года она застыла на отметке примерно 1000 долл. за полную расшифровку генома – это предел современных технологий. Впрочем, уже на подходе методы секвенирования следующего поколения (Next Generation Sequencing), в частности нанопоровое секвенирование от Oxford Nanopore, одной из самых известных компаний в этой области. Новый метод позволит провести полный генетический анализ по одной-единственной цепочке ДНК. И самое главное, дешево. Пока технология находится в стадии доработки, но сомнений в ее успешности нет.
«Я абсолютно убежден, что полный геном придет в нашу реальность как рутинный тест, – говорит Сергей Мусиенко. – Может, не через год, но через три года наверняка.
Уже сейчас себестоимость лабораторной части изучения полного генома составляет около 500 долл. – еще два года назад было 1500–2000. Мы при ближаемся к психологическому порогу в 100 долл. После этого люди станут получать расшифрованные полные геномы при рождении, и первая страница электронной медицинской карты будет начинаться с результатов интерпретации генетического теста».
Падение стоимости полной расшифровки человеческой ДНК, по данным National Human Genome Research Institute, по сравнению с прогнозами закона Мура. Плато в 1000 долл., как утверждают специалисты, временное.
Что карты покажут
Существуют разные методы определения последовательности белков в ДНК. Один из наиболее простых и дешевых – ПЦР-тест, которым сейчас детектируют коронавирус. Самая массовая и отработанная технология – чиповые тесты (microarray), которые дают лишь частичную расшифровку; самые дорогие, на которые уходит почти месяц, – полная расшифровка ДНК. Например, ПЦР-тест определяет максимум 10 конкретных участков в геноме, а в наиболее массовых генетических тестах на микрочипах – около 700 тыс. Для потребительского теста этого более чем достаточно, потому что все интересные места, про которые науке известно и которые несут значимую информацию для пользователя, как раз укладываются в эти рамки.
С расшифровкой генома и возможностью его редактирования связывали большие надежды. Предполагалось, что мы прочитаем геном – и сразу увидим источники онкологических заболеваний, научимся лечить Альцгеймер, Паркинсон, нейродегенеративные заболевания и диабет. Словом, найдем причины всех болезней, починим дефективные гены – и все будут здоровыми, а может, даже бессмертными. Лет за десять после расшифровки генома эти надежды растаяли. Выяснилось, что за большинство болезней отвечают сотни, а то и тысячи фрагментов ДНК, причем каждый вносит невысокий и незначимый вклад. Использование мощных нейросетей позволяет разве что предсказывать с определенной точностью риск возникновения этих заболеваний – если, конечно, они помимо генетики не связаны с образом жизни, как, например, диабет. Хотя и эта информация полезна: зная о своей предрасположенности к диабету, можно простой диетой избежать большинства проблем.