Коллега как-то рассказал мне, что находчивые представители австрийской туристической отрасли пользуются генетическими особенностями человека, а именно – количеством в его печени упомянутого фермента. Ничего не понятно? Мне тоже было не понятно, пока мой коллега мне детально все не объяснил. Носители определенных вариантов генов пьянеют от меньшего количества алкоголя, чем другие. Интересно, что носители таких вариантов в Японии встречаются намного чаще, чем в Европе (я почти уверен, что в Финляндии водка давно уже привела к вымиранию носителей этих вариантов генов). Австрийские предприниматели, занимающиеся туризмом, пользуются этими генетическими особенностями. В огромных автобусах японских туристов везут в винный ресторан Heurigen в Гринцинге. Здесь каждый японский турист получает бокал (а то и два) молодого вина. Немного алкоголя из соображений повышения дохода. Количество вина, которое ведет к нужной концентрации алкоголя в крови, совершенно ничтожно. Пары бокалов японским гостям вполне достаточно, чтобы они с удовольствием и желанием покупали все те сувениры, которые им предлагаются после обеда. Явно используются генетические различия наций! В какой-то степени это генетическая революция. Но как, собственно, мы от спорта, футбола и футбольных фанатов перешли к алкоголю? Ведь никакой связи нет?
Генетический допинг
Генотерапия
Мы знаем, что человек страдает тяжелыми заболеваниями, если имеет дефектные варианты генов. Изменения в гене, из-за которых может возникнуть болезнь, называют патогенной мутацией. Сегодня известны примерно 1500 генов, несущих в себе заболевания или вероятность того, что у данного носителя риск заболеть той или иной болезнью очень высок. Я думаю, что среди читателей этой книги нет таких, у кого не было бы мутаций – надеюсь, несущих лишь легкие заболевания. Но когда размышляешь о том, что уже знаешь о мутациях, которые касаются таких часто встречающихся заболеваний, как атеросклероз, мигрень или депрессия, то получается, что все мы в какой-то мере генетически связаны. В предыдущей главе речь шла о том, что есть варианты генов, которые не дают нужный рост мышц, необходимый для какого-то определенного вида спорта. Носители варианта гена ACTN3, например, чаще встречаются среди прыгунов в высоту, чем среди бегунов на длинные дистанции. Скорее всего, это связано с тем, что мышечное развитие, управляемое генами, для одного вида спорта лучше, чем для другого. С помощью тренировки можно добиться многого, но не всего. В профессиональном спорте очень многие люди делают все возможное, чтобы однажды пережить момент, когда, стоя на пьедестале, они наклоняются и им на шею торжественно вешают медаль. Эти два примера о действии определенных вариантов генов касаются совершенно другой сферы человеческой жизни. В первом случае гены решают, болен человек или здоров. Во втором случае они влияют на геном, отвечающий за профессиональные успехи в определенном виде спорта совершенно здоровых людей. И тем не менее оба примера имеют нечто общее.
В обоих случаях – это желание носителей другого варианта гена. Может ли генетик помочь сегодня или в будущем? Можно ли как-нибудь внедрить в человека функционирующий (в случае болезни) или по-другому действующий (в случае спорта) вариант гена? В принципе – да, можно. Но в современных условиях это сделать крайне сложно. При таком процессе необходимы соответствующие средства транспортировки, которые должны доставить гены в организм человека. Какие "перевозочные средства" подходят, куда именно нужно доставлять гены? Генетики долго ломали голову над этим вопросом; были проведены многочисленные опыты. Фактически самые лучшие перевозчики для генов – это вирусы. Вирус всегда каким-то образом связан с генотерапией – и речь, конечно, идет совсем не о лечении. Вирус сам по себе жить не может. Чтобы размножаться, ему необходим организм (вернее сказать, его клетки). Вирусы проникают в организм и инфицируют его клетки. Вирусы обычно задерживаются ненадолго, но иногда (например, вирус герпеса) живут в человеке всю жизнь. Сначала вирус герпеса инфицирует клетки кожи и слизистой оболочки. При этом вирусы размножаются, и пораженные клетки умирают. Но прежде чем иммунная система – наша охранная система – обнаружит эти вирусы, они осторожно прокрадываются вглубь организма и инфицируют нервные клетки. И вот тут-то и начинаются проблемы! В итоге вирус герпеса остается в организме навсегда. Примерно 80 % европейцев имеют такого неприятного гостя у себя в организме. Примерно 30 % из них постоянно мучаются от этого заболевания. Герпес обнаруживается, когда проявляется, и у каждого по-разному: от повышения температуры и возникновения стресса до солнечного ожога. Лично для меня ужасна мысль о том, что во мне сидят вирусы, которые только и ждут, чтобы разрушить свое жилище – нервные клетки – и проявиться в виде жуткой простуды на губах.
И снова вернемся к генотерапии. Не только герпес, но и другие вирусы можно использовать для того, чтобы вводить в организм человека такие варианты генов, которые он желает иметь. Генетики для этого "перестраивают" вирусы генотехнологическим путем. Разумеется, это очень сложные и дорогие операции. Они сложны еще и потому, что генетик ничего не видит, не слышит и не чувствует по запаху – гены слишком малы, чтобы их можно было увидеть. Они не имеют запаха и не производят никакого шума. Генетики при этом процессе разрушают генетическую силу вирусов, насморка или какой-нибудь другой болезни и получают возможность инфицировать "нужными" клетками человеческий организм. Затем они дополнительно "встраивают" вирусу человеческий вариант генов, который должен произвести желаемый эффект. Такой новый вирус, измененный генотехнологическим путем, начинает действовать в организме, но уже так, как надо самому человеку.
Конкретный пример: в этой книге мы уже упоминали о таком серьезном заболевании, как кистозный фиброз. При этом заболевании (раньше оно называлось муковисцидозом) из-за мутации в гене CFTR происходит изменение секреции в легких, поджелудочной железе, кишечнике, потовых железах и печени. Часто от этого погибают дети, не достигнув возраста шести лет; сегодня 30 % страдающих от этого заболевания доживают до двадцати лет. Идея генотерапии состоит в том, чтобы инфицировать клетки больных органов вирусами, которые несут в себе здоровый, действующий ген CFTR. Были разработаны особые аэрозоли, которые действуют так же, как обычные спреи, – раствор с высокой концентрацией этих вирусов доставляется в дыхательные пути. Предполагается, что таким образом восстанавливается функция клеток легких.
Подобные генетические исследования проводятся по всему миру. Каким бы привлекательным и многообещающим ни был этот метод, не со всеми заболеваниями можно проделать подобный генетический фокус. Как, сколько, когда, куда и какой ген необходимо вводить, чтобы суметь вылечить ту или иную болезнь? Слишком много вопросов, на которые нужно найти ответы. Кроме того, еще совсем не изучены побочные эффекты. Что произойдет, если ген внедрить не в ту клетку? Да, каждая клетка человека имеет все гены. Но лишь некоторая их часть активна. Что произойдет, если ген, который должен быть активен в легких, вдруг из-за вирусной инфекции станет активным в нервной клетке? Насколько специфичны вирусы вообще – они инфицируют лишь одни типы клеток и никогда другие?
Генотерапии в последнее время пришлось пережить много неудач. Сообщалось не только об успехах, но даже о смертельных случаях. С другой стороны, хочется вспомнить о том, как заявила себя генотерапия в США примерно пятнадцать лет назад. Все началось с четырехлетней девочки, которая страдала от заболевания под названием "аденозиндезаминазная недостаточность". Многие из нас видели фотографии детей, которые вынуждены проводить всю свою жизнь в больницах, и родителям нельзя до них даже дотронуться. При помощи костюмов, специально разработанных для таких детей, ученые попытались облегчить им жизнь. Этих маленьких пациентов еще называют детьми-пузырями, потому что они вынуждены проводить всю свою жизнь в своеобразном пузыре. В большинстве случаев, к сожалению, такая жизнь длится очень недолго. Причина кроется в мутации одного гена – ADA. Это ведет к тяжелому комбинированному иммунодефицитному синдрому (SCID). Иммунная система детей с этим заболеванием очень слабая. Для них смертельна малейшая инфекция, то есть любой контакт с внешним миром. Девочке, о которой мы говорили, ученые с помощью генотерапии внедрили в клетки крови здоровый ген ADA, а затем снова ввели эту кровь малышке. Ребенок смог ходить в школу! Меня до сих пор это впечатляет. Несмотря на многие промахи и множество нерешенных вопросов, генетики всего мира едины в одном: генотерапия – самая прогрессивная область науки будущего. И может быть, наши внуки не смогут даже представить, что когда-то подобных методов лечения не существовало.
Чай для двоих и немного генов к нему
Другие примеры генотерапии при тяжелых заболеваниях касаются спорта. Позвольте объяснить. Люди, страдающие мышечной дистрофией Дюшенна, имеют мутации в генах, которые приводят к тому, что в их мышцах нет действующего белка дистрофина. И мышцы просто перестают работать. В возрасте восьми – двенадцати лет маленькие пациенты не могут больше самостоятельно ходить, поэтому оказываются в инвалидном кресле. Зачастую, не достигнув двадцати лет (в лучшем случае – дотянув до тридцати), такие люди умирают из-за проблем с сердцем или дыхательной мускулатурой. Понятно, что многие генетики ломают голову над этой проблемой. Опасной для жизни мышечной слабостью страдают и многие другие больные, а также пожилые люди. Поэтому вопрос о биологических средствах помощи имеет большое значение. Я не хочу сейчас показаться непочтительным, но мышечная масса интересует и других людей. При разведении крупного рогатого скота животноводы заинтересованы в породах с как можно большей мышечной массой. Покупатели знают, что мясо таких животных без жира, оно очень вкусное, питательное и прежде всего (что особенно важно сегодня) малокалорийное. Таким образом, исследование мышц нынче весьма популярно.
Белок IGF-1 образует важный регулятор не только для формирования нервных клеток, но и для работы мышечных клеток. Это уже давно известно. Широко распространены препараты с IGF-1 для наращивания мускулатуры в бодибилдинге. Их очень любят обладатели гигантских мышц. Речь явно идет о применении неразрешенного средства: препараты с IGF-1 имеют тяжелые побочные эффекты, например высокий риск получить рак груди или простаты. Небольшое попутное замечание: если ген IGF-1 напрямую вводится в клетку мышцы, что уже попробовали сделать на животных, то это никак нельзя обнаружить по анализу крови или мочи. Эх, проблема для допинг-контроля, и удача… ни для кого.
Недавно британские генетики открыли механический фактор роста (МФР/MGF). Этот белок позволяет наращивать мышцы – он способствует росту клеток во время тренировок. Я думаю, здесь больше нечего сказать. Ученые ввели мышам в мышцы лапок ген, отвечающий за МФР. В течение всего двух недель мускулы мышей выросли на 25 %! Если бы не были обнаружены побочные действия, как в случае с IGF-1, то это была бы отличная новость для очень больных или просто пожилых людей – они могли бы снова стать подвижными. Генный допинг в определенных видах спорта был бы здесь тоже хорошим помощником. Ген, введенный напрямую в те мышцы, куда нужно, было бы тяжело обнаружить в крови или моче – и не в последнюю очередь потому, что здесь речь идет о факторе, который обычно находится в мышце. Искусственно созданный МФР не отличишь от натурального.
Другой отвечающий за рост ген – миостатин – действует совершенно по-другому. Миостатин управляет снижением мышечной массы. То есть получается, если в мышцах много миостатина, то мало мышечной массы. Откуда я это знаю? У мышей, у которых генетики уничтожили этот ген (вы наверняка уже слышали о подобных экспериментах, и мы говорили, что из этических соображений такое ни в коем случае нельзя делать с людьми), сразу очень интенсивно начинают расти мышцы. А теперь ненадолго вспомним об интересе животноводов к подобным исследованиям. Каждый, кто первый раз видит коров пьемонтской или бельгийской голубой породы, думает, что этим животным кто-то надул насосом все мускулы, потому что они выглядят в два раза больше обычных. На самом деле все это чистая мышечная масса. Эти коровы имеют такую мышечную массу потому, что они – носители мутации в генах! Приятного аппетита! Дефект в гене у крупного рогатого скота, о котором мечтают очень многие спортсмены. Им бы понадобилась такая генная терапия с целью дезактивации соответствующего гена в определенных частях организма. Сегодня это пока еще непросто, но в будущем – вполне возможно. Что скажете? А что вы думаете по поводу того, что в животноводстве и профессиональном спорте есть общий интерес к генной терапии? Как спортсмены с удовольствием контролируют развитие мышц с помощью миостатина, так и животноводы с его помощью охотно контролируют мышечную массу у разных пород.
В предыдущей главе речь шла о том, что у спринтеров чаще встречаются варианты гена ACTN3, чем у бегунов на длинную дистанцию, возможно, из-за того, какое значение он имеет для развития определенных мышц. В зависимости от того, каким видом спорта я хотел бы заняться профессионально, мне необходим тот или иной вид генной терапии. В зависимости от того, какому виду спорта принадлежит мое сердце, я получу от своих консультантов нужный коктейль из генов ACTN3, IGF-1 или MGF. "Небольшую уловку" с целью добиться оптимального развития мышц тяжело доказать, потому что молекулы, полученные с помощью генной терапии, никак не отличишь от настоящих; их не обнаружить в крови или моче. Доказать их наличие возможно только с помощью очень сложных и дорогих генетических методов… Поистине это симфония будущего. Но когда же заканчивается настоящее и начинается будущее? В некоторых вопросах, кажется, время бежит быстрее, в зависимости от того, насколько велик интерес к желаемому и сколько стоит этот интерес. И не следует полагаться на такой высокий моральный облик генетика будущего. Я знаю одно: генетики тоже люди, и их детям тоже постоянно нужны новые велосипеды (мои как раз такие получили). К такого рода развитию может проявлять интерес бесчисленное множество отраслей промышленности. Поменьше мышц на попе, побольше мышц на руках и животе… и вот уже грань между медицинской необходимостью и простой услугой клиенту совершенно стирается. Только подумайте о том, что когда-нибудь будут открыты гены, которые контролируют старение кожи и регулируют выпадение волос! Но не будем торопиться – скоро мы дойдем до главы "Ген антистарения".
Половые хромосомы
Когда мы говорили о том, почему мужчины так любят футбол, а женщины нет, мы лишь слегка коснулись неоспоримо увлекательного поля деятельности генетиков. Что есть мужское и почему, что есть женское и почему? Есть ли вообще такие понятия, как "типично женское" и "типично мужское"? Если да, то какую роль играют в этом гены? Почему женщины так плохо паркуются, допустим?
Что такое пол, сексуальность, половая идентичность, сексуальная революция наконец? Последнее, пожалуйста, вычеркните. По этому вопросу генетикам нечего сказать (ну разве что совсем немного). Поскольку генетика как наука еще очень молода, ни один генетик, даже очень хороший, не может знать, какой была жизнь на планете до сексуальной революции, поэтому лучше об этом помолчать.
Когда речь заходит о такой сложной теме, я всегда говорю, что очень важно разложить все по полочкам, прежде чем начинать обсуждение. О чем мы говорим? О чем так любят говорить? Я постараюсь разграничить три аспекта.
Поведение. Есть ли такое понятие, как женское или мужское поведение? Только женщины могут иметь женское поведение и только мужчины – мужское? Связано ли это с генами?
Чтобы понять первый аспект, необходимо прояснить, что такое женщина и что такое мужчина. Что думают люди сами о себе, о своей половой принадлежности? Вы уже видите, что эти два пункта неотделимы друг от друга? И ответ на вопрос "Я мужчина или женщина?" очень непрост. Как мужчина может себя спросить, мужчина он или женщина, так и женщина, возможно, хочет быть временами мужчиной. Но в этом случае необходимо разъяснить, действительно ли речь идет о женщине и по каким критериям это понятно.
Мы более детально рассмотрим эти два аспекта, чтобы увидеть их неделимую связь. Мы подробно и постепенно все разложим по нужным полочкам.
Обещанный третий аспект касается вопроса сексуальной ориентации. Я люблю женщин или мужчин? Если я мужчина и люблю женщин, я гетеросексуал. Если я мужчина и люблю мужчин, я гомосексуалист. То же самое касается и женщин. Этот пункт тоже тесно связан со вторым аспектом, и я займусь им позже в разделе "Мне нравятся мужчины или женщины?". Но чтобы ответить на все эти вопросы, я должен для начала знать, какого пола я сам. Вы, наверное, сейчас думаете, что я сошел с ума. Как божий день ведь ясно, кто какого пола! Если вы так считаете, то вас ждет сюрприз.
Я мужчина или женщина?
Гены играют невероятно большую роль в этом вопросе. У человека 46 хромосом. Женщины и мужчины отличаются друг от друга половыми хромосомами. Мужские половые хромосомы – это одна Х-хромосома и одна Y-хромосома (последняя намного меньше первой). У женщин тоже две половые хромосомы – две Х-хромосомы. Генетик-женщина говорит по этому поводу своему коллеге-мужчине: "Как видишь, человеку не нужна Y-хромосома, чтобы жить. Без Y-хромосомы живется хорошо – даже намного лучше! Без Х-хромосомы жизнь человека на земле невозможна!" На что генетик-мужчина отвечает: "Может быть, но, с другой стороны, пусть у тебя будет хоть миллион Х-хромосом, мужчина получится, только если есть одна-единственная крошечная Y-хромосома. Получается, что мужское доминирует над женским". А ведь правы оба. Безусловно, верно, что можно обойтись и без Y-хромосомы, чтобы спокойно существовать в этом мире (так рассказывают женщины). Верно и то, что человеческая жизнь не может существовать без Х-хромосомы. Бывают случаи, когда рождаются дети, имеющие лишь одну Х-хромосому, а второй половой хромосомы нет, как и Y-хромосомы. Такие девочки в основном бесплодны и меньше ростом, чем их сверстницы, но они очень даже неплохо справляются со всеми тяготами жизни. А вот случаев наоборот, когда рождается ребенок, у которого только одна Y-хромосома и нет второй половой хромосомы, не бывает. Если у человека нет Х-хромосом, он нежизнеспособен. Но и генетик-мужчина прав. Наличие Y-хромосомы означает, что человек – мужчина, здесь нет никаких других вариантов. Мужчины, у которых кроме Y-хромосомы есть не одна Х-хромосома, как должно быть, а две, страдают синдромом Клайнфельтера – у них имеются явные женские признаки.