Российские ученые впервые в мире обнаружили мутацию, связанную с нарушением работы мозга
Это исследование российских ученых без преувеличения можно назвать серьезным прорывом в медицинской генетике. Оно оказалось настолько передовым, что статью об этой работе отказался публиковать один из самых престижных научных журналов. В чем была причина отказа?
- Изучая одну семью, мы обнаружили неожиданный феномен, - рассказывает замдиректора по научной работе Томского НИМЦ Игорь Лебедев. - Как известно, каждый из наших 20 тысяч генов имеет две копии, по одной от отца и матери. Так вот в этой семье у мальчика, который имел умственную отсталость, копий было три. Казалось бы, выявлена связь между мутацией и заболеванием. Но дальше ученых ждал сюрприз. Дело в том, что в генах отца ребенка мы обнаружили точно такие же три копии. Но он абсолютно здоров!
Генетики стали копать глубже, изучать всю эту семью, и оказалось, что отец получил такую же мутацию от своей матери. И выяснилась любопытная картина: если мутация с тремя копиями передается по материнской линии, она себя в потомстве не проявляет, а вот если по отцовской, то передается детям. И у них развивается умственная отсталость.
Такая мутация с тремя копиями гена у страдающего умственной отсталостью ребенка была российскими учеными обнаружена и изучена впервые в мире. И именно поэтому престижный журнал отказался публиковать статью, сославшись на то, что это единственный случай, и невозможно доказать, что такая же мутация в другой семье проявит себя аналогично.
- Но другой журнал нашу статью опубликовал, ее прочитали американские ученые из Питтсбургского университета, проверили свои архивы и сообщили о подобных мутациях уже у 14 детей. В свое время у американских коллег также не было прямых доказательств, что именно эти мутации напрямую связаны с умственной отсталостью, поэтому результаты не публиковались, - говорит Игорь Лебедев.
У российских ученых такие доказательства появились. Что является их ноу-хау. В чем суть их разработки? Важно подчеркнуть, что сегодня медицинская генетика только в начале пути в оценке клинической значимости обнаруживаемых в геноме пациентов изменений. В ряде случаев ученые уже могут уверенно связать определенные мутации с наследственными заболеваниями, скажем, лишняя 21-я хромосома "сигналит" о болезни Дауна. Такая же ситуация с некоторыми видами рака. Но, скажем, только 10 процентов выявленных мутаций пока можно надежно связывать с теми или иными болезнями нарушений умственного развития. Остальные 90 процентов имеют неясную картину, они могут быть причиной болезни, а могут не иметь к ней никакого отношения, оказаться случайными находками. И вот здесь сегодня огромное поле для исследований.
Особенно сложно обстоит дело с изучением генов, регулирующих работу мозга. Дело в том, что для традиционного генетического тестирования берется кровь пациента, выделяется ДНК, она анализируется, и ставится диагноз. Так находят наследственную предрасположенность к различным тяжелым болезням, в том числе и к онкологии. С мозгом все сложней. Отвечающие за его работу гены, как правило, в крови неактивны. Их напрямую невозможно исследовать.
- Когда мы нашли мутацию с тремя копиями у отца и ребенка, никто не мог сказать, связаны они с умственной отсталостью или нет, - говорит Лебедев. - Чтобы дать ответ, надо понять, как эта мутация сказывается на работе нервных клеток. Таких методов долгое время не было, так как нервные клетки недоступны для молекулярно-генетической диагностики.
Работа российских ученых оказалась настолько революционной, что статью о ней отказался публиковать один из самых престижных научных журналов
Ученые нашли выход. Они использовали технологию работы со стволовыми клетками, за которую японский ученый Синъя Яманака в 2012 году получил Нобелевскую премию. Взяв кожу пациента с умственной отсталостью и выявленной мутацией, томские ученые с помощью набора процедур "превратили" клетки кожи в стволовые эмбриональные клетки.
А затем научное "таинство" продолжилось. Еще одно ноу-хау превратило стволовые клетки в нейроны, которые и несут новую мутацию. И вот их уже можно изучать. Понять, действительно ли обнаруженная мутация связана с умственной отсталостью или она к ней не имеет отношения. Так российским ученым удалось доказать свою правоту, точно установить связь между конкретной мутацией и конкретной болезнью. Можно сказать, что вся эта операция превращения выполнена виртуозно.
А ученые идут дальше. Применяя свою уникальную технологию, они изучают несколько новых мутаций, которые также могут быть связаны с умственной отсталостью в детском возрасте. К работе присоединились ученые из Института цитологии и генетики СО РАН, Нижегородского университета им. Лобачевского и Федерального научно-клинического центра физико-химической медицины в Москве.
Создав при поддержке гранта Российского научного фонда новую научную лабораторию, ученые объединились, чтобы разработать новые методы диагностики умственной отсталости, изучить причины ее возникновения и помочь семьям родить здоровых детей с помощью ЭКО и преимплантационного генетического тестирования.
