Система хромосом в клеточном ядре представляет собой итог длительной эволюции, она заключает в себе сложный управляющий аппарат клетки, руководящий спецификой обмена веществ. При смене поколений устойчивость этой системы обеспечивается мейозом и оплодотворением. При индивидуальном развитии хромосомы благодаря авторепродукции и механизму митоза устойчиво передаются миллиардам соматических клеток. Вполне понятно, что в случае количественных или качественных нарушений в хромосомном аппарате человека возникают многообразные уклонения от нормального развития.

Качественное и количественное нарушения генотипических свойств человека связаны с появлением генных мутаций. Эти изменения в молекулярной структуре ДНК касаются столь малого участка хромосом, что они не видны под микроскопом. Любой новый мутантный ген путем авторепродукции хромосом

передается всем последующим поколениям. Эти генные мутации могут резко нарушать развитие и вызывают врожденные болезни. Только в одной Х-хромосоме в настоящее время известно более 70 локусов, в которых проявляются генные мутации, каждая из которых вызывает специфическое наследственное заболевание.

Очень важное значение для наследственных заболеваний у человека имеют количественные нарушения в составе ядра. В наборе хромосом появляются дополнительные хромосомы или теряются отдельные хромосомы, в результате нарушается исторически созданная целостная система генетической информации и возникают количественные и качественные нарушения развития особи.

Классическими исследованиями на дрозофиле, дурмане и на других объектах давно показано, что наиболее распространенным типом таких изменений является анеуплоидия, т. е. добавления или потери отдельных хромосом из набора, или полиплоидия, т. е. кратное увеличение набора хромосом. Показано, что все эти изменения в числе хромосом ведут к изменению в развитии особи.

Анеуплоидия у человека может касаться любой из его 23 пар хромосом. Возможно возникновение 23 типов зигот с 47 и такого же числа типов зигот с 45 хромосомами. Каждый из них в силу специфического изменения генного баланса должен иметь специфически нарушенное развитие. Возможно, что во многих случаях это нарушение столь сильно, что эмбрионы погибают. Последние годы явились свидетелями исключительных успехов в цитогенетике человека, показавших существование целого ряда типов хромосомных мутаций, являющихся причиной серьезных врожденных заболеваний, причина появления которых до этих пор была совершенно непонятной.

Первым примером роли трисомии по определенной паре хромосом при вызывании тяжелого врожденного недуга явилось описание хромосомного набора у людей, больных синдромом Дауна. Люди с болезнью Дауна страдают физическими аномалиями в строении лица, век, языка и других частей тела и тяжелой врожденной идиотией. Болезнь Дауна не редка. Она встречается во многих местах и составляет 0,15% от всех рождений.

Лежен, Тюрпен и Гаутнер во Франции сделали неожиданное открытие. Культивируя фибробласты и клетки костного мозга больных болезнью Дауна, они установили, что эти клетки, в отличие от нормальных, имели по 47 хромосом (рис. 145). Оказалось, что лишней была 21-я хромосома. Именно эта маленькая акроцентрическая хромосома оказалась представленной в наборе больных болезнью Дауна в тройном числе.

Целый ряд хромосомных нарушений установлен для половых хромосом у человека.

Установлено (рис. 146) появление особей даже с четырьмя Х-хромосомами (ХХХХ). При появлении синдрома сверх-Клайнфельтера найдены аберранты-мужчины строения XXXY и даже XXXXY . Так, у аберрантов XXXXY дополнительно возникают аномалии скелета, резкое недоразвитие семенников, идиотия. Вместе с тем в этих случаях ярко проявляется особая роль Х-хромосомы для определения мужского типа развития. Были описаны также мужчины с наличием лишней Y -хромосомы - XYY (рис. 147).

Исследование нарушений по количеству половых хромосом во многом было облегчено сделанным М. Барром и его сотрудниками

Открытием так называемого полового хроматина. Было показано, что 65-75% интерфазных ядер у особей женского пола среди млекопитающих и у человека непосредственно под оболочкой яйца содержат компактные хроматиновые тельца, получавшие название полового хроматина (рис. 148). Анализ природы полового хроматина показал, что он появляется под оболочкой ядра в одиночном или большем числе, причём количество хроматиновых телец равно количеству Х-хромосом минус одна. Поэтому у мужчин, имеющих одну Х-хромосому, как правило, в интерфазных ядрах хроматиновых телец нет. У женщин при наличии двух Х-хромосом появляется одно хроматиновое тельце, у особей ХХХ два хроматиновых тельца и т. д. само исследование полового хроматина чрезвычайно просто и эффективно; оно производится на мазках в интерфазных ядрах клеток, взятых из соскобов слизистой полости рта. Это позволяет очень быстро обнаружить нарушения в составе половых хромосом у пациентов, ибо каждый тип нарушения нормального количества половых (XY ) хромосом сопровождается появлением соответствующего количества хроматиновых телец.

Сейчас предприняты попытки массового обследования населения по методике полового хроматина с целью широкого анализа, в какой мере аномалии по половым хромосомам распространены у людей.

При созревании зародышевых клеток в процессе мейоза нерасхождение может коснуться любой пары хромосом, в том числе любой из 22 пар аутосом. В результате этих нарушений в спермии или яйцеклетке человека вместо нормального гаплоидного набора хромосом содержится одна лишняя или, наоборот, отсутствует одна из хромосом какой-либо пары. После оплодотворения такой гаметы другой, нормальной гаметой развиваются особи, в клетках тела которых будет или лишняя аутосома, или нехватка аутосомы.

В 1959 году была обнаружена первая хромосомная болезнь – синдром Дауна, которая была описана нами выше. В настоящее время установлен целый ряд хромосомных болезней, вызванных нарушением количества аутосом. В ряде случаев дефекты в развитии особи, вызванные трисомией, достигают очень резкого выражения. Так, например:

а) трисомия по одной из хромосом в группе 13-15 вызывает тяжелую задержку умственного развития, судороги, глухоту, волчью пасть, дефекты зрения, уродства ступней, гематомы;

б) трисомия по 17-й хромосоме вызывает «треугольный» рот у новорожденных, отсутствие шеи, дефекты ушей, дефекты сердца;

в) трисомия по 18-й хромосоме вызывает недоразвитие скелетной мускулатуры, челюстей, дегенерации ушей, неправильное положение указательного пальца, дефекты стопы;

г) трисомия по 21-й хромосоме - клиническую идиотию (синдром Дауна);

д) трисомия по 22-й хромосоме - случаи шизофрении. Для болезни Дауна показано, что вероятность ее появления растет с возрастом матери. Так, в возрасте матери до 30 лет вероятность нерасхождения хромосомы 21-й пары и вследствие этого рождение ребенка с болезнью Дауна составляет около 0,05%; в возрасте 30-35 лет - около 0,33%; в возрасте 40- 44 лет - более 1 % и затем более резко увеличивается (до 12,5%) в возрасте 45-47 лет. Такая же тенденция роста нерасхождений хромосом при старении матери обнаружена и для других пар аутосом.

Трисомия по целому ряду аутосом ведет к очень тяжелым последствиям. По-видимому, частота появления трисомиков по всем парам аутосом достаточно велика. Однако в большинстве случаев эти трисомики ведут к таким нарушениям развития, что плод гибнет. Такова причина многих ранних спонтанных абортов и случаев мертворождаемости.

Особым классом хромосомных мутаций являются структурные перестройки хромосом. В одном случае появление болезни Дауна оказалось связанным с транслокацией всего тела 21-й хромосомы на одну из аутосом. У больного было 46 хромосом, а не 47, как обычно бывает при синдроме Дауна. Однако фактически их было 47, так как все тело 21-й хромосомы было перенесено на другую хромосому.

Впервые зависимость определенного заболевания от транслокации была описана во Франции. Больной полидиспондилией (физическая и умственная отсталость, сложные дефекты позвоночника) имел вместо нормальных 46 хромосом 45. Однако отсутствие в этом случае одной из маленьких акроцентрических хромосом (22-й хромосомы) было не простым случаем потери. Оказалось, что почти все тело этой акроцентрической хромосомы было транслоцировано на плечо одной из крупных акроцентрических аутосом (13-й хромосомы). Больной имел транслокацию между 13-й и 22-й хромосомами.

Это один из случаев частого появления транслокации в группе акроцентриков (13, 14, 15, 21, 22-й пары хромосом), что обусловлено их связью с ядрышком, где они ассоциируют друг с другом.

Среди структурных мутаций у человека обнаружены делеции, т. е. потери отдельных участков хромосом. Первый случай делеции был установлен в Англии у женщины, имеющей целый ряд дефектов в развитии пола и в умственном развитии. Оказалось, что у нее в одной из Х-хромосом потеряно 2 / 3 ее вещества.

В развитии учения о хромосомных основах наследственных заболеваний большую роль сыграло открытие делеции в 21-й хромосоме, сделанное цитогенетиками в Филадельфии. Было обнаружено, что заболевание хронической миелоидной лейкемией у человека связано с весьма специфическим повреждением в хромосомном наборе белых клеток крови. Это изменение состоит в том,что в одной 21-й хромосоме было потеряно до 1 / 3 ее вещества. Такая поврежденная 21-я хромосома стала называться филадельфской хромосомой (символ Ph ). В этом случае злокачественный рост крови оказался связанным с определенным структурным изменением в определенной хромосоме.

В ряде случаев комплексные изменения в структуре ядра человека ведут к появлению комплексных наследственных дефектов. В этом отношении большой интерес имеет случай анализа на хромосомном уровне появления у больного мальчика синдрома Дауна и лейкемии (рис. 149). Установлено, что среди больных синдромом Дауна лейкемия возникает в 15 раз чаще, чем у людей без этого синдрома. Рядом исследователей было показано, что в отдельности синдром Дауна связан с наличием лишней (21-й) хромосомы. В изученном примере совместного наличия синдрома Дауна и лейкемии хромосомная ситуация оказалась новой и очень интересной.

Анализ родословной большой семьи, у ряда членов которой было изучено строение клеточных ядер (рис. 150), показывает, что мальчик, больной лейкемией и к тому же имевший синдром Дауна, обладал комплексной хромосомной перестройкой (рис. 150, III , 20). Ядра клеток этого мальчика содержали 46 хромосом, т. е. обладали, казалось бы, нормальным строением. Однако детальный цитологический анализ показал, что в ядрах больного одна хромосома из группы 13-15 (рис. 151) оказалась связанной транслокацией с одной из акроцентрических хромосом (из группы пар 21-22 или с Y -хромосомой). Кроме того, одна из данных акроцентрических хромосом имеет удлиненное короткое плечо. Поэтому кариотип больного имеет транслокацию

между двумя хромосомами и дупликацию части одной из хромосом. Мы видим (рис. 150, III , 17, 18, 21), что среди трех братьев больного два имеют в кариотипе транслокацию, причем один из них (рис. 150, III , 17) имеет только транслокацию, а другой - транслокацию и малый центрический фрагмент (рис. 150, III , 21). И тот и другой были нормальными, здоровыми людьми. Сестра, обладавшая нормальным кариотипом (рис. 150, III , 19), была вполне здоровой. Отец этих детей обладал нормальным строением хромосом (рис. 150, II , 4). Мать этой семьи (рис. 150, II , 5) имела транслокацию и маленький центрический фрагмент. Она проявляла несколько малых, но отчетливых ненормальностей (не ходила до пяти лет, имела очень маленький рост и т. д.). В двух случаях у членов этой семьи среди клеток, имеющих нормальный кариотип, были обнаружены хромосомные изменения. Так, у дяди больного мальчика (рис. 150, II , 2), имевшего нормальный набор хромосом, в одной из клеток найдена отчетливая картина транслокации между хромосомами внутри группы 7-12. Перед нами замечательный пример высокой хромосомной изменчивости внутри отдельной семьи. В некоторых случаях наличие хромосомной перестройки не отражается на здоровье ее носителя (рис. 150, III , 17, 21), в других случаях оказывается известное вредное влияние нарушенного кариотипа (рис. 150, II , 5). Наконец, при специфическом изменении в структуре хромосом в виде сочетания транслокации с дупликацией по части одной из хромосом возникает специфическое двойное заболевание в виде синдрома Дауна и лейкемии. В настоящее время известно, что синдром Дауна возникает при разных изменениях хромосом, при которых, однако, во всех случаях вовлекается, по-видимому,

одна и та же хромосома, а именно хромосома пары 21. Выше было показано, что трисомия по этой хромосоме ведет к развитию синдрома. Имеются факты, показывающие, что тот же синдром развивается у людей, у которых эта же хромосома 21 вступила в транслокацию с какой-либо другой хромосомой. В описанном выше случае наличие одной транслокации не вело к синдрому Дауна. Сочетание транслокации с дупликацией части одной из хромосом вызвало одновременно синдром Дауна и лейкемию.

Описанные материалы показывают значение нарушений хромосомных структур в ядрах клеток человека для появления некоторых тяжелых заболеваний. Эти открытия привели к бурному развитию новой области медицинской генетики, а именно цитогенетики наследственных болезней человека и цитогенетики рака.

— Источник—

Дубинин, Н.П. Горизонты генетики/ Н.П. Дубинин. – М.: Просвещение, 1970.- 560 с.

Post Views: 1 722

Описание

Метод определения ПЦР, секвенирование Выдаётся заключение врача-генетика!

Исследуемый материал Цельная кровь (с ЭДТА)

Доступен выезд на дом

Исследование наличия дупликации на хромосоме 17 в области гена РМР22.

Тип наследования.

Аутосомно-доминантный.

Гены, ответственные за развитие заболевания.

РМР22 (PERIPHERAL MYELIN PROTEIN 22).

Ген расположен на хромосоме 17 в регионе 17p11. Ген содержит 4 экзона.

К настоящему времени картировано более 40 локусов, отвечающих за наследственные моторно-сенсорные нейропатии, идентифицировано более двадцати генов, мутации в которых приводят к развитию клинического фенотипа НМСН.

Мутации в гене РМР22 приводят также к развитию болезни Дежерина-Сотта, болезни Русси-Леви, воспалительной демиелинизирующей нейропатии, нейропатии с параличом от сдавления.

Определение заболевания.

Болезнь Шарко-Мари-Тута (ШМТ), или невральная амиотрофия Шарко-Мари, известная и как наследственная моторно-сенсорная невропатия (НМСН) - обширная группа генетически гетерогенных заболеваний периферических нервов, характеризующихся симптомами прогрессирующей полинейропатии с преимущественным поражением мышц дистальных отделов конечностей. НМСН являются не только самыми частыми среди наследственных заболеваний периферической нервной системы, но и одними из самых частых наследственных заболеваний человека.

Патогенез и клиническая картина.

Возникновение заболевания в большинстве случаев обусловлено избыточной экспрессией периферического белка миелина (РМР22)вследствие дупликации гена, который составляет от 2% до 5% миелиновых белков периферических нервов. Возникновение признаков заболевания при наличии точковых мутаций в гене РМР22 связано с нарушением процессов деградации шванновских клеток и их включения в компактный миелин. Заболевание возникает в 1-2 десятилетии жизни. У 75% больных первые признаки выявляются до 10 летнего возраста, а у остальных 25% - до 20 лет. Первыми в патологический процесс вовлекаются сгибатели стоп, что клинически проявляется их гипотрофией и нарушением походки в виде степпажа. По мере прогрессирования заболевания возникает деформация стоп в виде фридрейховой, полой или эквино-варусной и голени приобретают вид перевернутых бутылок. Поражение дистальных отделов рук возникает, как правило, спустя несколько месяцев или лет. Первыми поражаются межкостные мышцы кистей и мышцы гипотенара. По мере прогрессирования заболевания кисть приобретает вид «когтистой лапы» или «обезьяньей лапы». В области пораженных мышц рук и ног обнаруживаются расстройства поверхностной и глубокой чувствительности. В 56% случаев у больных отмечается сенситивно-мозжечковая атаксия и интенционный тремор кистей. Сухожильные рефлексы в начальной стадии болезни снижаются, и по мере прогрессирования заболевания быстро угасают. Характерным симптомом этой формы заболевания является определяемое пальпаторно утолщение нервных стволов. Наиболее часто этот симптом можно отметить в ушном и локтевом нервах. Вовлечение в процесс проксимальных мышц рук и ног не характерно и наблюдается лишь у 10% больных в пожилом возрасте. Течение заболевания медленно прогрессирующее, не приводящее к тяжелой инвалидизации. Больные до конца жизни сохраняют способность к самообслуживанию и самостоятельно передвигаются. Описано несколько больных, с клиническими проявлениями периферической нейропатии в сочетании с умственной отсталостью, дизморфическими чертами строения лица и патологией зрения, у которых делеция в области короткого плеча 17 хромосомы была более протяженная и могла быть определена при использовании цитогенетических методов. В настоящее время к этому варианту наследственных моторно-сенсорных нейропатий относят болезни Русси-Леви и Дежерина-Сотта, которые до недавнего времени выделяли в самостоятельные нозологические формы.

Электронейромиографические признаки поражения периферических нервов возникают задолго до появления первых клинических симптомов. Наличие этих признаков можно отметить, начиная с двухлетнего возраста, а у гомозигот по мутации (при наличии четырех копий РМР 22 гена) - с годовалого возраста. Основными электромиографическими признаками являются: резкое снижение скоростей проведения импульса по периферическим нервам, которое в среднем составляет 17-20 м/сек и колеблется от 5 до 34 м/сек; снижение амплитуды М-ответа; удлинение дистальной латенции и F-волны; отсутствие или резкое снижение амплитуды сенсорного потенциала.

В биоптате периферических нервов определяются специфические луковицеподобные утолщения миелиновой оболочки периферических нервов, образованные отростками шванновских клеток и базальной мембраны, чередующиеся с участками де- и ремиелинизации.

Частота встречаемости:

Для всех форм НМСН варьирует от 10 до 40:100000 в различных популяциях.

Перечень исследуемых мутаций может быть предоставлен по запросу.

Литература

1. Миловидова Т.Б., Щагина О.А., Дадали Е.Л., Поляков А.В. , Классификация и алгоритмы диагностики различных генетических вариантов наследственных моторно-сенсорных полинейропатий // Медицинская генетика. 2011 г. т. 10. N 4. с. 10-16.
2. Тибуркова Т.Б., Щагина, О.А., Дадали Е.Л., Руденская Г.Е., Федотов В.П., Поляков А.В., Клинико-молекулярно-генетический анализ наследственной моторно-сенсорной нейропатии 1-го типа // Материалы VI-го съезда Российского общества медицинских генетиков, Медицинская генетика, приложение к N5 , 2010, с.178.
3. Щагина О.А., Дадали Е.Л., Тибуркова Т.Б., Иванова Е.А., Поляков А.В., Особенности клинических проявлений и алгоритмы молекулярно-генетической диагностики генетически гетерогенных вариантов наследственных моторно-сенсорных полинейропатий. // Молекулярно-биологические технологии в медицинской практике, "Альфа Виста Н", Новосибирск, 2009 с.183-193.
4. Тибуркова Т.Б., Щагина О.А., Дадали Е.Л., Руденская Г.Е., Поляков А.В. , Клинико-молекулярно-генетический анализ наследственной моторно-сенсорной нейропатии 1 типа. // Медицинская генетика, 2009, №12, с.34-35.
5. Mersiyanova IV, Ismailov SM, Polyakov AV, Dadali EL, Fedotov VP, Nelis E, Lofgren A, Timmerman V, Van Broeckhoven C, Evgrafov OV. (2000) Screening for mutations in the peripheral myelin genes PMP22, MPZ and Cx32 (GJB1) in Russian Charcot-Marie-Tooth neuropathy patients. Hum Mutat. 2000 Apr;15(4):340-347.
6. Г.Е. Руденская, И.А. Шагина, Н.Н. Вассерман, И.А. Мерсиянова, Е.Л. Дадали, А.В. Поляков. Наследственная моторно-сенсорная невропатия с Х-сцепленным доминантным наследованием. Журнал невропатологии и психиатрии им. С.С.Корсакова.- 2001.- №10.- С. 8-13.
7. Milovidova T., Schagina O., Dadali E., Fedotov V., Polyakov A. , Charcot-Marie-Tooth disease type I in Russia // European Journal of Neurology, vol. 18, supp. 2, p. 656, T206. September 2011.
8. OMIM.

Подготовка

Специальной подготовки к исследованию не требуется. Обязательны к заполнению:

*Заполнение «анкеты молекулярно-генетического исследования» необходимо для того, чтобы врач-генетик, на основании полученных результатов, во-первых, имел бы возможность выдать пациенту максимально полное заключение и, во-вторых, сформулировать для него конкретные индивидуальные рекомендации.

Хромосомный набор человека несёт не только наследственные признаки, как написано в любом учебнике, но и кармические долги, которые могут проявляться как наследственные болезни, если человек ко времени их предъявления к оплате не успел изменить своё ошибочное восприятие реальности, тем самым погасив очередной долг. Кроме этого человек мог исказить хромосомы не только ошибками своего мировосприятия, но и неправильным питанием, образом жизни, нахождением или работой во вредоносных местах и т.д.. Все эти факторы дополнительно искажают хромосомы человека, в чём легко убедиться, если периодически проходить исследования состояния хромосом, например, на компьютерной диагностике Оберон. Из этой же диагностики видно, что при исцелении состояние хромосомного набора человека улучшается. Причём восстановление хромосом и только частичное происходит значительно позже восстановления здоровья органа или системы человека если исцеление человека производилось без проработки первопричин. Значит, первыми принимают на себя «удар судьбы» хромосомы человека, что затем проявляется на клеточном уровне, а затем в виде болезни.

Итак, накопленное «богатство» ошибок фиксируется в человеке на уровне его хромосом. Искажения в хромосомах закрывают или искажают сверхспособности человека и создают иллюзию страха , т.к. искажают энергию и информацию, служат причиной иллюзорного восприятия себя, людей и окружающего мира .

Большие искажения в хромосомах человека являются первопричиной гордыни , которая возникает благодаря иллюзорному восприятию себя, начиная с 12% искажений. Большие искажения хромосомного набора обычно присущи колдунам и разнообразной публике, практикующей магию (т.к. мало своей энергии), НЛП, Рейки, гипноз, дианетику, космоэнергетику, «каналы». Таким профессионалам и самим постоянно приходится этим пользоваться, т.к. иначе груз накопленной кармы из-за применения вредоносных методов отодвигания проблем в будущее может и раздавить, то же можно сказать и о неразумных пациентах, соглашающихся на использование таких методов.

Средняя величина искажений хромосомного набора у людей составляет 8%.

Каждая пара хромосом отвечает за свою сферу здоровья и жизни. Приведу данные по 5-й, 8-й, 17-й и 22-й, поскольку именно в них содержатся основные искажения (85% из 100%) у тех, кто будет присутствовать на сеансе 19 апреля.

5-я пара хромосом отвечает за деторождение, взаимоотношение полов, передачу родовых энергий, в том числе кармических воздаяний по отрицательной родовой карме (ОРК).

8-я пара отвечает за иммунитет, очищение от шлаков и токсинов, лимфатическую систему, систему дефекации и выделений (в том числе потовые железы), мочеполовую, почки, печень, селезёнку, тонкий и толстый кишечник.

17-я пара отвечает за выработку в организме гормонов, в том числе эндорфинов, щитовидную железу, гипофиз, всю эндокринную систему.

22-я пара отвечает за костно-мышечную систему и управление движением (вестибулярный аппарат, среднее ухо и нарушение координации), выработку молочной кислоты (усталости), физическую выносливость организма.

Приведу примеры:

– Спортсмены при наличии искажений в 22-й паре хромосом никогда не смогут добиться значительных спортивных достижений. Точнее, величина спортивных достижений обратно пропорциональна искажениям в 22-й паре хромосом.

– Танцовщица никогда не станет выдающейся, если имеет искажения в 5-й и 22-й парах хромосом.

Искажения в хромосомах являются одной из главных причин возникновения изменённых клеток.

Процесс накопления знаний означает не только воз­никновение новых связей между нейронами, но и удаление старых связей. В мозгу эмбриона нервные клетки образу­ют значительно более сложную сеть взаимосвязей, многие из которых разрываются и исчезают по мере взросления. Например, у новорожденных половина клеток зрительной коры головного мозга получает импульсы сразу от обоих глаз. Вскоре после рождения в результате радикального об­резания лишних аксонов происходит разделение зритель­ной коры больших полушарий на области, которые обраба­тывают информацию только от левого или правого глаза. Удаление несущественных связей ведет к функциональной специализации областей мозга. Точно так же скульптор ска­лывает лишние части в глыбе мрамора, чтобы освободить скрытое в ней произведение искусства. У слепых от рож­дения младенцев млекопитающих специализации зритель­ной коры мозга не происходит.

Устранение лишних связей между нервными клетками означает не только разрывы синапсов. Гибнут сами клетки. Мы столько раз слышали печальную историю о том, что нервные клетки гибнут и больше не восстанавливаются. За день можно потерять до 1 млн нервных клеток. Но вот у мыши с дефектным геном ced-9 нервные клетки не умирают, что не делает ее умнее. Напротив, такую мышь ждет печаль­ный конец с огромным, но совершенно неразвитым мозгом. У эмбрионов на поздних месяцах развития и у грудных де­

тей нервные клетки гибнут в мозгу с невероятной скоро­стью. Но это не результат болезни, а способ развития мозга. Если бы клетки не гибли, мы бы не могли думать (Hakem R. et al. 1998. Differential requirement for caspase 9 in apoptotic pathways in vivo. Cell 94: 339-352).

Подталкиваемые определенными генами, к которым от­носится ген ced-9, здоровые клетки организма совершают массовый суицид. (Разные гены семейства ced вызывают гибель клеток других органов.) Гибель клеток осуществля­ется в строгом соответствии с предначертанным планом. Так, у микроскопического червя нематоды эмбрион перед рождением из яйца состоит из 1 090 клеток, но затем 131 из них погибает, оставляя взрослый организм ровно с 959 клетками. Эти клетки как будто приносят себя в жертву ради процветания организма наподобие солдат, которые с криком «За Родину» идут в смертельную атаку, или подобно рабочим пчелам, которые погибают, оставляя свое жало в теле незваного гостя. Аналогия, между прочим, не такая уж надуманная. Взаимоотношения между клетками организма действительно напоминают отношения между пчелами в улье. Предки всех клеток организма были когда-то свободно живущими одноклеточными организмами. Их «решение» организовать кооператив, принятое однажды 600 млн лет назад, было следствием тех же причин, которые заставили объединиться в семьи предков общественных насекомых (только произошло это гораздо позже, примерно 50 млн лет назад). Генетически родственные создания, в одном случае на клеточном уровне, а в другом - на уровне орга­низмов, оказались гораздо более устойчивыми к преврат­ностям судьбы, когда распределили между собой функции, оставив репродуктивную функцию в одном случае половым клеткам, а во втором - царице семейства (Ridley М. 1996. The origin of virtue. Viking, London; Raff M. 1998. Cell suicide for beginners. Nature 396:119-122).

Аналогия оказалась настолько хорошей, что позволила ученым лучше понять природу многих неинфекционных соматических заболеваний. Нередко среди солдат возни­кают мятежи, направленные против командования, да и среди пчел дисциплина поддерживается не только инстин­ктом, но и коллективной бдительностью и изгнанием лоды­рей из улья. На генетическом уровне лояльность рабочих пчел своей царице поддерживается тем, что пчелиная мат­ка спаривается сразу с несколькими самцами. Генетическая неоднородность потомства не дает возможности проявить­ся генам, направленным на развал семьи и на возврат к оди­ночному образу жизни. Проблема мятежа является острой также для клеток многоклеточных организмов. Постоянно некоторые клетки забывают о своем патриотическом дол­ге, который состоит в обеспечении всем необходимым по­ловых клеток. Вместо этого они начинают делиться и вести себя как самостоятельные организмы. В конце концов, каж­дая клетка является потомком свободно живущих предков. Прекращение деления идет вразрез с основной тенденцией развития всех живых организмов, а точнее, их генов, - вос­производить самих себя. Во всех тканях организма каждый день появляются мятежные произвольно делящиеся клет­ки. Если организм не сможет их остановить, возникает ра­ковая опухоль.

Но обычно у организма есть средства для подавления мятежа раковых клеток. Каждая клетка содержит систему генов, которые стоят на страже организма и включают про­грамму самоуничтожения при первых признаках бескон­трольного деления клетки. Наиболее известный ген кле­точного суицида, о котором написано множество статей, начиная с того дня, когда он был обнаружен в 1979 году, - это ген ТР 53 , лежащий на коротком плече хромосомы 17. В этой главе мы расскажем о проблеме рака с точки зрения генов, чья задача состоит в обеспечении самоликвидации раковых клеток.

В то время, когда Ричард Никсон в 1971 году объявил вой­ну раку, ученые практически ничего не знали о своем враге, помимо очевидного факта интенсивного деления клеток в пораженных тканях. Также было очевидно, что в большин­стве случаев онкология не является ни инфекционным, ни наследственным заболеванием. Общепризнанным было мнение, что рак - это не отдельное заболевание, а прояв­ление самых разнообразных нарушений функционирова­ния организма, часто связанных с воздействием внешних факторов, которые ведут к неконтролируемому делению клеток. Так, трубочисты «зарабатывают» рак мошонки в результате постоянного контакта с дегтем; рентгеновское или радиационное облучение ведет к белокровию; у куриль­щиков и строителей, работающих с асбестом, развивается рак легких и т.д. и т.п. Также было понятно, что влияние канцерогенных факторов может быть не прямым, а связан­ным с общим ослаблением иммунной системы организма.

На проблему рака под другим углом зрения удалось по­смотреть благодаря открытиям нескольких конкурирую­щих групп ученых. Так, в 1960 году Брюс Эймс (Bruce Ames) из Калифорнии показал, что общим между такими канце­рогенами как рентгеновское облучение и деготь является их способность разрушать ДНК. Эймс предположил, что причина рака кроится в генах.

Другое открытие произошло намного раньше, еще в 1909 году: Пейтон Роус (Peyton Rous) доказал инфекцион­ную природу саркомы цыплят. Его работа долго оставалась незамеченной, поскольку инфицирование довольно слож­но воспроизводилось в эксперименте. Но в 1960-х годах было описано множество новых онковирусов животных, включая вирус саркомы цыплят. В возрасте 86 лет Роус полу­чил Нобелевскую премию за свое давнее открытие. Вскоре были обнаружены онковирусы человека и стало ясно, что целую группу онкологических заболеваний, таких, как рак шейки матки, следует считать в некоторой степени инфек­ционными (Cookson W. 1994. The gene hunters: adventures in the genome jungle. Aurum Press, London).

Как только стало возможным секвенирование (прочте­ние) геномов организмов, ученые узнали, что известный вирус саркомы Роуса несет в себе особый ген, названный src, который ответствен за онкологическое превращение клеток. В геномах других онковирусов были обнаружены свои «онкогены». Так же, как и Эймс, вирусологи увидели генетическую природу онкологии. Но в 1975 году только появившаяся теория о роли генов в развитии рака была перевернута с ног на голову. Оказалось, что страшный ген src имеет совсем не вирусное происхождение. Это нормаль­ный ген любого организма - куриного, мышиного и нашего с вами, - который зловредный вирус саркомы Роуса просто стащил у одного из своих хозяев.

Более консервативные врачи долго отказывались при­знавать генетическую подоплеку онкологических заболева­ний - в конце концов, за исключением некоторых редких случаев, онкология не является наследственным заболе­ванием. Они забывали о том, что геном имеет свою исто­рию не только от поколения к поколению, но и в каждой отдельной клетке организма. Генетические заболевания в отдельных органах или отдельных клетках, хотя и не пере­даются по наследству, все же остаются классическими гене­тическими заболеваниями. В 1979 году, чтобы подтвердить роль генов в возникновении рака, онкологическая опухоль у мышей была вызвана экспериментально путем введения в клетки ДНК из раковых клеток.

У ученых сразу же возникли гипотезы относительно того, к какому классу генов могут относиться онкогены. Безусловно, это должны быть гены, ответственные за рост и деление клетки. Нашим клеткам нужны такие гены для пренатального роста эмбриона и для развития детей, а также для затягивания и заживления ран. Но чрезвычай­но важно, чтобы большую часть времени эти гены остава­лись выключенными. Неконтролируемое включение таких генов ведет к катастрофе. В «куче» из 100 триллионов по­стоянно делящихся клеток у онкогенов есть уйма возмож­ностей обойти запреты и остаться включенными даже без помощи таких мутагенов, как сигаретный дым или солнеч­ный ультрафиолет. К счастью, в клетках также есть гены, роль которых состоит в уничтожении быстро делящихся клеток. Первые такие гены были обнаружены в середине 1980-х годов Генри Харрисом (Henry Harris) из Оксфорда, и им было присвоено имя опухолевых супрессоров. Их действие противоположно активности онкогенов. Свою функцию они выполняют по-разному. Обычно происходит блокирование цикла развития клетки на определенной ста­дии до тех пор, пока механизмы внутреннего контроля не проверят состояние клетки. Если тревога была ложной, клетка будет разблокирована. Стало ясно, что для возник­новения раковой клетки в ней должно произойти два со­бытия: включение онкогена и разрушение гена-супрессора. Вероятность выполнения двух условий довольно мала, но и это еще не конец истории. Обманув гены-супрессоры, рако­вая клетка теперь должна пройти еще один более жесткий генетический контроль. Специальные гены активизируют­ся в результате неестественного деления клетки и дают ко­манду другим генам на синтез веществ, убивающих клетку изнутри. Эту роль берет на себя ген ТР ЧГ

Ген ТР 53 впервые был обнаружен Дэвидом Лэйном (David Lane) в Данди (Dundee), Великобритания. Сначала его при­няли за онкоген. Лишь позже стало известно, что его роль состоит в подавлении раковых клеток. Лэйн со своим кол­легой Питером Холлом (Peter Hall) как-то раз в пабе спори­ли о назначении гена ТР 53 , и Холл предложил на себе, как на морской свинке, доказать противораковую роль гена. Чтобы получить разрешение для проведения опытов на животных, нужно было ждать месяцы, а волонтер был ря­дом. Холл несколько раз облучил небольшой участок кожи на руке, а Лэйн в течение двух недель брал образцы ткани для биопсии. Было обнаружено существенное повышение содержания в клетках белка р53 - продукта гена TP у после­довавшее вслед за облучением. Эксперимент показал, что ген включается в ответ на действие канцерогенного факто­ра. Лэйн продолжил исследования белка р53 как противо­ракового препарата. К моменту выхода этой книги в свет в Данди должны были начаться клинические испытания препарата на группе добровольцев под контролем врачей. Небольшой шотландский городок в устье Тэи, который до сих пор славился лишь мешковиной и мармеладом, посте­пенно превращается в мировой центр онкологических ис­следований. Белок р53 стал уже третьим перспективным противораковым препаратом, разработанным учеными Данди.

Мутация в гене ТР, 3 - одно из необходимых условий ле­тального рака. В 55% случаев рака у людей в раковых клет­ках обнаруживается дефект этого гена, а при раке легких мутация обнаруживается более чем в 90% случаев. У людей с врожденным дефектом гена ТР 53 хотя бы на одной хро­мосоме вероятность возникновения онкологических забо­леваний в юном возрасте достигает 95%. Возьмем, напри­мер, рак прямой кишки. Обычно эта болезнь начинается с мутации в гене-супрессоре АРС. Если в развившемся по­липе произойдет следующая мутация в онкогене RAS, то на месте полипа появляется опухоль аденома. Заболевание переходит в более опасную фазу после третьей мутации в одном пока неопределенном гене-супрессоре. Но опухоль становится летальной карциномой только после того, как произойдет четвертая мутация в гене ТР 53 . Похожие схемы развития применимы к другим формам рака. И всегда по­следней происходит мутация в гене ТР ЧГ

Теперь вы видите, почему ранняя диагностика рака так важна для его успешного лечения. Чем больше становится опухоль, тем большей становится вероятность очередной мутации как в силу общей теории вероятности, так и в ре­зультате все ускоряющейся частоты деления клеток, что ведет к ошибкам в геноме. У людей, предрасположенных к онкологическим заболеваниям, часто обнаруживается мутация в так называемых генах-мутаторах, что ведет к воз­растанию числа случайных мутаций в геноме. К таким ге­нам, скорее всего, относятся гены рака молочной железы, BRCA / и BRCA 2 , о которых мы говорили при рассмотрении хромосомы 13. Раковые клетки находятся под прессом та­кого же эволюционного процесса, который довлеет над популяцией кроликов. Точно так же, как потомки быстро размножающейся пары кроликов вскоре вытесняют своих более пассивных соседей, в раковой опухоли линии быстро растущих клеток вытесняют умеренно растущие клетки. Так же, как в популяции кроликов выживают и оставляют потомство лишь те из них, кто умело прячется от сов и ли­сиц, в раковой опухоли из множества мутаций отбираются только те, которые помогают раковым клеткам успешно противостоять защитным силам организма. Развитие рако­вой опухоли происходит в точном соответствии с эволюци­онной теорией Дарвина. Несмотря на огромное разнообра­зие мутаций, течение онкологических заболеваний сходно в большинстве случаев. Мутации случайны, но направлен­ность селективного процесса и его механизмы одинаковы для всех людей.

Также становится понятным, почему вероятность возник­новения онкологических заболеваний удваивается с каждым десятилетием нашего возраста, являясь преимущественно болезнью пожилых людей. В результате случайных мутаций у части людей в популяции рано или поздно происходят му­тации в генах-супрессорах, таких как TP г или в онкогенах, что ведет к необратимым и часто фатальным последствиям. Доля онкологии среди причин смерти людей колеблется от 10 до 50% в обратной зависимости от уровня развития медицины. Чем лучше врачи справляются с другими забо­леваниями, тем дольше становится средняя продолжитель­ность жизни и, соответственно, тем больше мутаций чело­век успевает накопить, и тем более вероятным становится возникновение онкологических заболеваний. Вероятность того, что в результате случайных мутаций будут поврежде­ны важные гены-супрессоры и активизированы опасные онкогены, чрезвычайно мала. Но если мы умножим эту ве­роятность на число клеток в организме и число делений, то к определенному времени эта вероятность перейдет в зако­номерность. «Одна фатальная мутация на 100 триллионов клеточных делений становится не такой уж редкостью», - сказал по этому поводу Роберт Вайнберг (Robert Weinberg 1998. One renegade cell. Weidenfeld and Nicolson, London).

Давайте ближе познакомимся с геном ТР 5Г Ген состоит из 1 179 «букв» и кодирует довольно простой белок р53, ко­торый достаточно быстро разрушается в клетке другими белками и «живет» в среднем не более 20 мин. Более того, все это время белок р53 находится в неактивном состоя­нии. Но как только в клетке возникают определенные сиг­налы, синтез белка стремительно возрастает, а его деграда­ция ферментами клетки прекращается. Что это за сигналы, до сих пор не ясно. Определенно, фрагменты ДНК, обра­зующиеся в результате разрушения или неправильного ко­пирования хромосом, являются одним из таких сигналов. Разорванные фрагменты ДНК также влияют на активность самого белка р53. Как бойцы спецназа, молекулы белка бросаются в схватку. Можно представить себе, что лихой белок р53 выходит на сцену и заявляет: «С этого момента управление операцией я беру на себя». Основная функция белка р53 состоит во включении в работу других генов и белков. Дальше события развиваются по одному из следую­щих сценариев: либо клетка прекращает пролиферацию и репликацию ДНК до того момента, пока ситуацию прояс­няют специальные репаративные белки, либо включается программа на самоуничтожение.

Еще одним сигналом, активизирующим белок р53, яв­ляется недостаток кислорода в клетке, что характерно для раковой опухоли. Внутри быстро растущей опухоли нару­шается кровоснабжение, и клетки начинают задыхаться. Злокачественные новообразования справляются с этой проблемой за счет выработки специальных гормонов, ко­торые заставляют организм взращивать новые артерии для питания опухоли. Именно этим артериям, напоминающим клешни рака, опухоль обязана своим названием, используе­мым еще в Древней Греции. Целое направление в разработ­ке лекарств от рака посвящено поиску веществ, которые блокируют процесс ангиогенеза- образования новых крове­носных сосудов в раковой опухоли. Но обычно белок р53 разбирается в ситуации еще до того, как опухоль приступит к ангиогенезу, и уничтожает ее на ранних стадиях разви­тия. В тканях с плохим кровоснабжением, таких, как кожа, сигнал недостатка кислорода недостаточно четок, что по­зволяет опухоли развиться и нейтрализовать белок р53. Вероятно, поэтому меланома кожи столь опасна (Levine А. J. 1997. Р 53 , the cellular gatekeeper for growth and division. Cell 88: 323-331).

He удивительно, что белку p53 присвоили имя «защит­ник генома», или даже «Ангел-хранитель генома». Ген 7Р 53 представляет собой что-то вроде капсулы с ядом во рту сол­дата, которая растворяется только при первых признаках измены. Такое самоубийство клеток называют стоппюзисом, от греческого слова, обозначающего осенний листопад. Это наиболее эффективное естественное средство борь­бы с раком, последняя линия обороны организма. Сейчас все больше накапливается сведений о том, что почти все современные успешные средства лечения рака так или ина­че оказывают влияние на белок р53 и его коллег. Раньше считалось, что эффект радиотерапии и химиотерапии сво­дится к разрушению ДНК в быстро делящихся клетках. Но если это так, почему в одних случаях лечение эффективно, а в других - не оказывает никакого эффекта? В развитии любой раковой опухоли наступает момент, когда ее клетки перестают реагировать на радио- и химиотерапию. Какова причина этого? Если терапия просто убивает растущие клетки, эффективность лечения должна только увеличи­ваться по мере ускорения роста опухоли.

Скотт Лоу (Scott Lowe) из лаборатории Колд-Сприн- Харбор нашел ответ на этот вопрос. «Противоопухолевая терапия действительно, повреждает в некоторой степени ДНК в растущих клетках, - сказал он, - но в недостаточ­ной степени, чтобы убить их». Зато фрагменты разрушен­ной ДНК являются лучшими стимуляторами активности белка р53, который запускает процесс самоуничтожения раковых клеток. Таким образом, радио- и химиотерапия больше напоминает вакцинацию - процесс активизации внутренних защитных сил организма. Вскоре появились экспериментальные данные, подтверждающие теорию Лоу. Облучение, а также химические вещества 5-фторурацил, этопозид и доксорубицин, часто используемые в химиоте- риппп, вызывали аиоитозис в лабораторной культуре тка­ней, инфицированной онковирусом. А в тех случаях, когда на поздних стадиях заболевания раковые клетки перестают реагировать на терапию, этому всегда сопутствует мутация в гене ТР 5Г У неподдающихся лечению опухолей кожи, лег­ких, молочной железы, прямой кишки, крови и простаты мутация в гене ТР ЧЗ происходит еще на ранних стадиях раз­вития болезни.

Это открытие имело важное значение для поиска но­вых средств борьбы с раком. Вместо того чтобы искать вещества, убивающие растущие клетки, врачам следовало бы вести поиск веществ, запускающих процесс клеточно­го суицида. Это не означает, что химиотерапия бесполез­на, но ее эффективность явилась следствием случайного совпадения. Теперь, когда механизмы терапевтического влияния на раковые клетки становятся более понятными, можно ожидать качественного прорыва в создании новых лекарств. В ближайшей перспективе можно будет по край­ней мере избавить больных от лишних мук. Если врач с по­мощью генетического анализа установит, что ген ТР 53 уже разрушен, то нет необходимости подвергать пациента бо­лезненной, но бесполезной терапии в последние месяцы его жизни (Lowe S. W. 1995. Cancer therapy and p53. Current Opinion in Oncology 7: 547-553).

Онкогены, в их нормальном немутированном состоя­нии, необходимы клеткам для роста и деления на протяже­нии жизни организма: кожа должна регенерировать, долж­ны формироваться новые клетки крови, срастаться кости, затягиваться раны и т.д. Механизмы подавления роста ра­ковых клеток должны регулироваться таким образом, что­бы не мешать нормальному росту и развитию организма. В организме есть средства, позволяющие клеткам не только быстро делиться, но и быстро прекращать рост в нужный момент. Лишь сейчас становится ясно, как эти механизмы реализуются в живой клетке. Если бы эти механизмы кон­троля были разработаны человеком, мы бы поражались его нечеловеческому гению.

И вновь ключевым элементом системы выступает апоп- тозис. Онкогены заставляют клетку расти и делиться, од­нако в то же время, как это ни удивительно, некоторые из них выступают в роли триггеров клеточного самоубийства. Например, ген MYC отвечает одновременно за рост и за смерть клетки, но его убийственная функция временно блокируется внешними факторами, называемыми сигнала­ми жизни. Если сигналы жизни прекращают поступать, а белок гена MYC все еще находится в активной форме, насту­пает смерть клетки. Творец, зная несдержанный характер гена MYC, снабдил его двумя противоположными функци­ями. Если в какой-то из клеток ген MYC выбивается из-под контроля, этот же ген ведет клетку к самоубийству сразу по­сле того, как прекращают поступать сигналы роста. Творец предпринял также дополнительные меры предосторожно­сти, увязав вместе три разных онкогена, MYC, BCL-г и RAS, так, чтобы они контролировали друг друга. Нормальный рост клетки возможен, только если все три гена координи­руют свою работу друг с другом. По словам ученых, открыв­ших этот феномен, «как только пропорции нарушаются, срабатывает затвор ловушки, и клетка оказывается мерт­вой или в таком состоянии, что уже не представляет собой онкологической угрозы» (Huber А.-0., Evan G. I. 1998. Traps to catch unwary oncogenes. Trends in Genetics 14: 364-367).

Моя история о белке р53, как и вся моя книга, должна послужить аргументом в споре с теми, кто считает генети­ческие исследования опасными для человечества и пред­лагает всячески ограничивать ученых в проникновении в тайны природы. Все попытки разобраться в работе слож­ных биологических систем, не прикасаясь к ним, ущербны и бесплодны. Самоотверженный труд врачей и ученых, в течение столетий изучавших рак, хотя и заслуживает при­знания, дал ничтожно мало по сравнению с достижениями последнего десятилетия, когда врачи получили в свои руки генетические методы исследований. Одним из первых идею проекта «Геном человека» озвучил в 1986 году ита­льянский лауреат Нобелевской премии Ренато Дулбекко

(Renato Dulbecco), который просто заявил, что это един­ственный способ победить рак. Впервые у людей появилась реальная возможность получить лекарство от рака - наибо­лее частой и ужасающей своей неотвратимостью причины смерти современных людей. И эта возможность была обе­спечена генетиками. Те, кто пугает людей мифическими монстрами генетических экспериментов, должны помнить об этом (Cook-Deegan R. 1994. The gene wars: science, politics and the human genome. W. W. Norton, New York).

Как только природа находит удачное решение одной про­блемы, этот же механизм используется для решения других проблем. Помимо выполнения функции устранения рако­вых клеток, апоптозис играет важную роль в противостоя­нии инфекциям. Если клетка обнаруживает, что заражена вирусом, для организма будет лучше, если она самоликви­дируется (заболевшие муравьи и пчелы также покидают ко­лонию, чтобы не заражать своих собратьев). Есть экспери­ментальные подтверждения суицида зараженных клеток, и известны механизмы, с помощью которых некоторые ви­русы пытаются заблокировать апоптозис клеток. Была от­мечена такая функциональность мембранного белка вируса Эбштейна-Барра, вызывающего мононуклеоз. Два белка у вируса папилломы человека, который вызывает рак шейки матки, блокируют ген ТР 53 и другие гены-супрессоры.

Как я отмечал в главе 4, синдром Хантингтона вызывает незапланированный апоптозис нервных клеток мозга, ко­торые уже ничем не удается заменить. У взрослого челове­ка нейроны не восстанавливаются, поэтому повреждения головного и спинного мозга часто ведут к необратимым по­следствиям. Способность к размножению нейроны утрати­ли в ходе эволюции, поскольку в ходе развития организма каждый нейрон приобретает свою неповторимую функцио­нальную уникальность и особое значение в сети нейронов. Замена нейрона молодой, наивной и неопытной клеткой принесет больше вреда, чем пользы. Поэтому апоптозис зараженных вирусами нейронов в отличие от апоптозиса в других тканях приводит лишь к эскалации заболевания.

Некоторые вирусы по неизвестным пока причинам актив­но стимулируют апоптозис нервных клеток, в частности энцефалитный альфавирус (Krakauer D. С., Payne R. J. Н. 1997. The evolution of virus-induced apoptosis. Proceedings of the Royal Society of London, Series В 264: 1757-1762).

Апоптозис играет важную роль в элиминации активных транспозонов. Особо строгий контроль над эгоистичными генами установлен для половых клеток. Было определен­но, что контрольные функции берут на себя фолликуляр­ные клетки яичников и клетки Сертоли в семенниках. Они индуцируют апоптозис в созревающих половых клетках, если в них обнаружены хоть какие-то признаки активности транспозонов. Так, в яичниках пятимесячного эмбриона женского пола находится до 7 млн яйцеклеток. К моменту рождения из них остается только 2 млн, и только около 400 яйцеклеток произведут яичники в течение жизни женщи­ны. Все остальные клетки, которые строгие контролеры посчитали недостаточно совершенными, получают коман­ду на самоубийство. Организм - это тоталитарное деспо­тичное государство.