Генетика против рака
Ещё о генетике и медицине и технологиях медицины
Профессор Григорий Дианов о ДНК-исследованиях и перспективах лечения онкологии
Онкологические войны
На вопросы «Русской Планеты» отвечает Григорий Леонидович Дианов, профессор, доктор биологических наук, руководитель группы биохимии отделения онкологии Оксфордского университета, заведующий лабораторией механизмов стабильности генома ИЦиГ СО РАН в Новосибирске, научный консультант медико-генетического центра в Москве. ©Ещё об онкологии
Генетическое исследование / Фото: Виталий Тимкив
- Секвенирование, генотипирование, полногеномное, полноэкзомное исследование... Много сегодня модных слов. Объясните простыми словами, что это такое?
- Секвенирование - это понуклеотидное прочтение участка молекулы ДНК. Молекулы ДНК хранят в себе информацию обо всех процессах и их регулировании, происходящих в клетке. Запись информации в ДНК реализована по тому же принципу, что и наша речь: из отдельных букв мы составляем слова, из них предложения и т. д. Буквами в случае ДНК являются нуклеотиды, содержащие основания четырех типов: аденин, гуанин, тимин и цитозин.
Их 3 миллиарда. Целые предложения или абзацы «текста» - это отдельные гены. Из этих нуклеотидов состоят гены и межгенные участки, входящие в состав молекулы ДНК. С помощью секвенирования мы определяем последовательность этих нуклеотидов в конкретном участке молекулы ДНК. Секвенировать можно один ген, несколько генов, только клинически значимые гены или полностью весь геном.
Геном человека состоит из генов и межгенных участков. В генах в свою очередь есть значимые и незначимые фрагменты - экзоны и интроны. Совокупность всех экзонов называют экзомом.
Межгенное пространство - это 99% от всего генома, назначение этих участков еще не изучено до конца.
Полноэкзомное секвенирование - это расшифровка последовательности всех клинически значимых участков генома, а полногеномное секвенирование - это расшифровка не только клинически значимой информации, но и еще не изученной, заключенной в межгенном пространстве.
Генотипирование - это определение, какой из четырех типов нуклеотидов имеется у данного образца в определенном участке гена и его связи с другими нуклеотидами, входящими в генотипирование.
Разница между генотипированием и полным геномным секвенированием в технологии, а технологию определяет задача, которая стоит перед исследователем. Например, если мы хотим выяснить предрасположенность человека к заболеваниям, в том числе и онкологическим, достаточно будет генотипирования.
Григорий Дианов / Фото: Юлия Алтухова
- Что значит предрасположенность?
- Предрасположенностью мы называем вероятность возникновения заболевания, индивидуальный генетический риск человека, который может быть выше или ниже среднего, а может быть среднестатистическим. Например, наличие некоторого варианта гена BRCA1 повышает риск возникновения рака молочной железы в 8 раз. Чем раньше женщина узнает о том, что ее риск повышен, тем больше у нее шансов диагностировать заболевание на ранней стадии и вылечить его.
Если же мы имеем дело с наследственным заболеванием, а не с предрасположенностью, и нам нужно понять его генетическую природу или исключить какой-то диагноз, мы выберем полное геномное секвенирование, анализ одного гена, панели генов или всех клинически значимых генов (экзома).
По сути, разница между методами заключается в их разрешающей способности - с помощью микрочипов можно смотреть отдельные нуклеотиды (да, их может быть несколько миллионов на образец), а с помощью секвенирования - хоть весь геном целиком (а это 3 млрд нуклеотидов). Например, рак - это болезнь генома клетки, провоцируется изменениями в ДНК.
- Какие перспективы в лечении онкологии есть?
- Наряду с широко используемыми методами лечения рака, такими как хирургия, радиотерапия и химиотерапия, существует три эффективных новых направления: иммунотерапия, генная терапия и таргетная терапия.
Иммунотерапия - это метод лечения онкологических заболеваний, использующий иммунные возможности организма. Иммунная система следит за клетками всего организма и уничтожает «неправильные», но раковые клетки способны маскироваться, продуцируя на своей поверхности специальный белок в большом количестве.
Если упростить, можно представить механизм действия такой терапии следующим образом: специально разработанная вакцина делает раковые клетки видимыми для иммунной системы, маркируя их как вредоносные. После введения специально синтезированных антител, иммунная система, наконец, замечает вредоносные клетки и начинает активно с ними бороться, провоцируя воспалительный процесс и ее гибель.
Генная терапия - это генетические подходы к исправлению мутаций, связанных с определенной болезнью. Это может быть блокировка места мутации, внедрение в геном «правильного гена», замещение «неправильного» белка.
Самые большие научные исследования проводятся в направлении онкотерапии наследственных опухолей. Мы знаем, что это болезнь генома. Казалось бы, надо ввести правильный ген, он заработает, и клетка сама себя вылечит. Проблема в том, что необходимо, чтобы нужный нам ген встроился в геном всех опухолевых клеток с помощью переносчика и начал активно функционировать, но пока не создано надежных систем-переносчиков для этого метода.
Один из методов - внедрения специального вируса с нужным геном или геном-супрессором, который способен остановить деление раковых клеток. Но организм человека - сложная система, которая пропускает далеко не все, что мы ей направляем.
Таргетная терапия - это метод подбора химиопрепаратов в зависимости от генетических изменений в клетках. Такая терапия прекращает рост раковых клеток, путем вмешательства в механизм действия конкретных молекул.
- Когда проводят ДНК-исследование?
- Его имеет смысл проводить здоровым людям, чтобы узнать свою собственную генетическую предрасположенность к онкологическим и другим серьезным заболеваниям. Зная свою высокую предрасположенность, например, к раку молочной железы, можно регулярно проходить медицинское обследование, а это поможет диагностировать заболевание на ранней стадии.
Если онкологическое заболевание уже диагностировано, имеет смысл делать ДНК-исследование для того, чтобы выяснить генетическую природу болезни для таргетной терапии или для выделения группы риска по конкретному опухолевому маркеру, чтобы предотвратить развитие заболевания у близких членов семьи пациента.
Варвара Полетаева
«Русская планета», 23 сентября 2016
Профессор Григорий Дианов о ДНК-исследованиях и перспективах лечения онкологии
Онкологические войны
На вопросы «Русской Планеты» отвечает Григорий Леонидович Дианов, профессор, доктор биологических наук, руководитель группы биохимии отделения онкологии Оксфордского университета, заведующий лабораторией механизмов стабильности генома ИЦиГ СО РАН в Новосибирске, научный консультант медико-генетического центра в Москве. ©Ещё об онкологии
Генетическое исследование / Фото: Виталий Тимкив
- Секвенирование, генотипирование, полногеномное, полноэкзомное исследование... Много сегодня модных слов. Объясните простыми словами, что это такое?
- Секвенирование - это понуклеотидное прочтение участка молекулы ДНК. Молекулы ДНК хранят в себе информацию обо всех процессах и их регулировании, происходящих в клетке. Запись информации в ДНК реализована по тому же принципу, что и наша речь: из отдельных букв мы составляем слова, из них предложения и т. д. Буквами в случае ДНК являются нуклеотиды, содержащие основания четырех типов: аденин, гуанин, тимин и цитозин.
Их 3 миллиарда. Целые предложения или абзацы «текста» - это отдельные гены. Из этих нуклеотидов состоят гены и межгенные участки, входящие в состав молекулы ДНК. С помощью секвенирования мы определяем последовательность этих нуклеотидов в конкретном участке молекулы ДНК. Секвенировать можно один ген, несколько генов, только клинически значимые гены или полностью весь геном.
Геном человека состоит из генов и межгенных участков. В генах в свою очередь есть значимые и незначимые фрагменты - экзоны и интроны. Совокупность всех экзонов называют экзомом.
Межгенное пространство - это 99% от всего генома, назначение этих участков еще не изучено до конца.
Полноэкзомное секвенирование - это расшифровка последовательности всех клинически значимых участков генома, а полногеномное секвенирование - это расшифровка не только клинически значимой информации, но и еще не изученной, заключенной в межгенном пространстве.
Генотипирование - это определение, какой из четырех типов нуклеотидов имеется у данного образца в определенном участке гена и его связи с другими нуклеотидами, входящими в генотипирование.
Разница между генотипированием и полным геномным секвенированием в технологии, а технологию определяет задача, которая стоит перед исследователем. Например, если мы хотим выяснить предрасположенность человека к заболеваниям, в том числе и онкологическим, достаточно будет генотипирования.
Григорий Дианов / Фото: Юлия Алтухова
- Что значит предрасположенность?
- Предрасположенностью мы называем вероятность возникновения заболевания, индивидуальный генетический риск человека, который может быть выше или ниже среднего, а может быть среднестатистическим. Например, наличие некоторого варианта гена BRCA1 повышает риск возникновения рака молочной железы в 8 раз. Чем раньше женщина узнает о том, что ее риск повышен, тем больше у нее шансов диагностировать заболевание на ранней стадии и вылечить его.
Если же мы имеем дело с наследственным заболеванием, а не с предрасположенностью, и нам нужно понять его генетическую природу или исключить какой-то диагноз, мы выберем полное геномное секвенирование, анализ одного гена, панели генов или всех клинически значимых генов (экзома).
По сути, разница между методами заключается в их разрешающей способности - с помощью микрочипов можно смотреть отдельные нуклеотиды (да, их может быть несколько миллионов на образец), а с помощью секвенирования - хоть весь геном целиком (а это 3 млрд нуклеотидов). Например, рак - это болезнь генома клетки, провоцируется изменениями в ДНК.
- Какие перспективы в лечении онкологии есть?
- Наряду с широко используемыми методами лечения рака, такими как хирургия, радиотерапия и химиотерапия, существует три эффективных новых направления: иммунотерапия, генная терапия и таргетная терапия.
Иммунотерапия - это метод лечения онкологических заболеваний, использующий иммунные возможности организма. Иммунная система следит за клетками всего организма и уничтожает «неправильные», но раковые клетки способны маскироваться, продуцируя на своей поверхности специальный белок в большом количестве.
Если упростить, можно представить механизм действия такой терапии следующим образом: специально разработанная вакцина делает раковые клетки видимыми для иммунной системы, маркируя их как вредоносные. После введения специально синтезированных антител, иммунная система, наконец, замечает вредоносные клетки и начинает активно с ними бороться, провоцируя воспалительный процесс и ее гибель.
Генная терапия - это генетические подходы к исправлению мутаций, связанных с определенной болезнью. Это может быть блокировка места мутации, внедрение в геном «правильного гена», замещение «неправильного» белка.
Самые большие научные исследования проводятся в направлении онкотерапии наследственных опухолей. Мы знаем, что это болезнь генома. Казалось бы, надо ввести правильный ген, он заработает, и клетка сама себя вылечит. Проблема в том, что необходимо, чтобы нужный нам ген встроился в геном всех опухолевых клеток с помощью переносчика и начал активно функционировать, но пока не создано надежных систем-переносчиков для этого метода.
Один из методов - внедрения специального вируса с нужным геном или геном-супрессором, который способен остановить деление раковых клеток. Но организм человека - сложная система, которая пропускает далеко не все, что мы ей направляем.
Таргетная терапия - это метод подбора химиопрепаратов в зависимости от генетических изменений в клетках. Такая терапия прекращает рост раковых клеток, путем вмешательства в механизм действия конкретных молекул.
- Когда проводят ДНК-исследование?
- Его имеет смысл проводить здоровым людям, чтобы узнать свою собственную генетическую предрасположенность к онкологическим и другим серьезным заболеваниям. Зная свою высокую предрасположенность, например, к раку молочной железы, можно регулярно проходить медицинское обследование, а это поможет диагностировать заболевание на ранней стадии.
Если онкологическое заболевание уже диагностировано, имеет смысл делать ДНК-исследование для того, чтобы выяснить генетическую природу болезни для таргетной терапии или для выделения группы риска по конкретному опухолевому маркеру, чтобы предотвратить развитие заболевания у близких членов семьи пациента.
Варвара Полетаева
«Русская планета», 23 сентября 2016