В фантастических книгах и фильмах встречается сюжет, когда на Землю приходит некая страшная болезнь, от которой человечество начинает стремительно вымирать. Но находится один или несколько человек, которых эта инфекция почему-то не берет. Возможно ли такое не в голливудском блокбастере, а в реальной жизни? С чем может быть связана такая исключительная устойчивость, и можно ли так подкорректировать человеческий геном, чтобы избавить все население планеты от опасности заражения смертоносными или даже просто неприятными инфекциями? MedAboutMe предлагает попробовать разобраться в этом непростом вопросе.
Тайны иммунитета
Очень немногие люди хорошо представляют себе, как работает иммунная система при встрече с инфекцией. Как ее работа связана с наследственностью — тоже пока не самая изученная область науки. Но уже известно, что от генетики может зависеть как устойчивость к тем или иным вирусам и бактериям, так и предрасположенность к инфекциям.
Например, среди представителей группы финно-угорских народов больше всего встречается людей, обладающих устойчивостью к вирусу иммунодефицита человека. У них найдена некая мутация, из-за которой вирус, даже попав в организм, никак себя не проявляет: не развивается, не может проникать в клетки, не вызывает симптомов заболевания и не передается другим людям. Причем даже в тех случаях, когда в организм попадает большое количество вируса, а для ВИЧ-инфекции это имеет значение.
По словам академика В. В. Зверева, научного руководителя НИИ вакцин и сывороток им. И. И. Мечникова, исследования ученых идут в настоящее время в трех направлениях: изучаются сами вирусы, рецепторы, через которые вирусы проникают в клетку, и то, как иммунная система реагирует на инфекцию. То, насколько вероятно развитие заболевания, зависит от этих позиций, как и то, насколько тяжело оно будет протекать, и что оставит после себя — сильный или слабый иммунитет, постоянный или временный. Это очень сложная система со многими факторами влияния.
Можно определить, какой ген нужно «включить» или «выключить», чтобы заболевание протекало в более легкой форме. Но сделать это уже труднее. А то, какие впоследствии могут проявиться «побочные эффекты» от подобного вмешательства в гены, вообще покрыто мраком неизвестности. И решать такие задачи очень сложно: на живых людях подобные исследования проводить нельзя.
В частности, потому, что подобные манипуляции с генами могут иметь далеко идущие последствия.
Кстати, именно из-за неэтичности подобных вмешательств в геном человека был осужден на 3 года заключения китайский ученый Хэ Цзянькуй, изменивший с применением технологии CRISPR-Cas9 ДНК эмбрионов — близнецов Лулу и Наны. Девочки, зачатые с помощью ЭКО, родились с врожденной устойчивостью к ВИЧ-инфекции. Ученый намеревался «выключить» ген CCR5, кодирующий белок, с помощью которого вирус иммунодефицита может проникать в клетку. Однако, технология CRISPR-Cas9, хотя и работает точнее других методов внесения изменений в гены, но все-таки не отличается высокой надежностью. По утверждению авторов исследования, опубликованном в 2019 году в журнале Nature, эффективность редактирования генома с помощью «генетических ножниц» составляет всего от 10 до 50%.
В случае с девочками, только одна из них приобрела устойчивость к ВИЧ-инфекции. У второй из них вероятность заражения только снижена, так как у нее удалось отредактировать только одну копию гена из двух. И совершенно не понятно, не произошло ли в процессе редактирования каких-либо иных поломок. Потому что уже известно, например, что отредактированный, «выключенный» у близняшек ген CCR5 отвечает не только за восприимчивость к вирусу иммунодефицита человека. Он еще и обеспечивает работу лимфоцитов. И его «отключение» вызывает повышение риска заражения другими инфекциями. Именно из-за подобной неопределенности в настоящее время во многих странах генетические эксперименты над эмбрионами запрещены законом.
Болезни против инфекций
Существует и такое.
Некоторые генетически обусловленные заболевания вызывают развитие устойчивости к определенным инфекциям. В статье, опубликованной в 2015 году, исследователи из США сообщают о некоторых таких сочетаниях.
Например, гемоглобинопатия связана с устойчивостью к малярии; у тех, кто болен муковисцидозом, практически нет риска заболеть холерой. Болезнь Тея-Сакса дает резистентность к туберкулезу, а фенилкетонурия у женщин защищает их от действия микотоксина, являющегося причиной невынашивания беременности.
В статье отмечается также, что пара гемоглобинопатия-малярия связана еще и с повышенной восприимчивостью к респираторным инфекциям, что наглядно демонстрирует сложные взаимосвязи: некоторый выигрыш в одном направлении связан с ухудшением ситуации в других.
Имеются также сведения о том, что миастения может вызывать устойчивость к вирусу бешенства — одной из наиболее опасных болезней, переносимых животными. Еще одно малоизученное сочетание — болезнь Нимана-Пика, при которой происходит аномальное накопление холестерина в лизосомах, и пониженная восприимчивость к вирусу Эбола и вирусу Марбург.
Ранее врачам уже было известны о существовании различного рода взаимосвязей между заболеваниями. Например, изучение взаимосвязи между гемосидерозом и брюшным тифом привело к созданию вакцины, которая вмешивалась в эту взаимосвязь.
Гемосидероз — это генетическое заболевание, приводящее к избытку гемосидерина и, следовательно, избытку железа в крови. Salmonella enterica является кишечным патогеном, который может вызывать системную инфекцию, называемую брюшным тифом. Сальмонеллы зависят от потребления железа, и, таким образом, избыток железа может привести к повышенной восприимчивости к брюшному тифу у пациентов, страдающих гемосидерозом. Эта информация была использована для разработки вакцины, которая блокирует потребление железа бактериями.
Чего ожидать в будущем?
Наука развивается стремительно, и генетика — одна из наук, переживающих невероятный взлет. Уже сегодня созданы и работают лекарства, созданные на основе генетических исследований.
По всей видимости, не за горами тот день, когда медицина станет предельно персонализированной. Что это означает?
Что на основе анализа генов для каждого человека можно будет создать своего рода «паспорт», в котором будет указано, к каким заболеваниям у него повышенная устойчивость, а к каким он более восприимчив. И на основе этих данных врач сможет давать не общие рекомендации, а разрабатывать персональную стратегию укрепления и сохранения здоровья, включающую в себя рекомендации по физической нагрузке, питанию, вакцинации. А в случае заболевания можно будет более точно подбирать лекарства и дозировку препаратов.
Как долго этого ждать? Ответа на этот вопрос пока нет. Но увеличить вероятность того, что ныне живущим землянам удастся своими глазами увидеть подобные изменения, можно: читайте на нашем сайте о том, как дожить до 100 лет.
