ДИАГНОЗ НА МОЛЕКУЛЯРНОМ УРОВНЕ
Интерьвью подготовила
О.Ушакова, "НВС".
Всегда медицинские работники считали сложными не только те
заболевания, которые трудно лечить, но и те, которые было сложно
точно диагностировать. И как правило, чем раньше и точнее
удавалось поставить диагноз, тем лучше шло излечение. Современная
наука в последние годы внесла огромный вклад в развитие и
лечебных, и диагностических методов. Сегодня особенно активно
развиваются исследования в этой области уже на молекулярном
уровне. Теме генной диагностики посвящена беседа корреспондента
"НВС" с кандидатом биологических наук заведующим лабораторией
генной диагностики Новосибирского института биоорганической химии
Владимиром ШАМАНИНЫМ.
-- Владимир Александрович, сегодня понятие "генная диагностика"
стало привлекать внимание не только специалистов, но и обычных
людей. В конце концов диагностировать-то надо будет именно их.
Хотелось бы поточнее представить, что это такое?
-- Надо сначала уяснить, чем генная диагностика отличается от
всех других видов диагностики, которые существовали до того. Эта
диагностика основана на поиске повреждений или дефектов
непосредственно в генетическом материале... Как правило, они
связаны с дефектами определенных конкретных генов. Причем,
дефекты идентифицируются по конкретным нуклеотидам, которые у
больных организмов отличаются от нормальных. И если выделить от
такого человека хотя бы фрагмент ДНК, то повреждения можно
совершенно точно определить с помощью современных биологических
тестов.
-- Значит, ученые приблизились к тому уровню, на котором уже есть
способ выделить какой-то участок гена, посмотреть его и
определить наличие у человека генетического заболевания. А
дальше?
-- В перспективе будет изучено, какие повреждения каких генов
связаны с тем или иным заболеванием или предрасположенностью к
нему. Но это будущие наработки целого ряда лабораторий и
исследователей. Хотя уже сегодня мы знаем некоторые конкретные
гены, связанные с определенными заболеваниями, знаем мутации --
нарушения в совершенно конкретных точках генов, приводящие к
заболеваниям. В основном, к наследственным.
Всю генную диагностику можно разделить на три большие ветви.
Первая -- диагностика инфекционных заболеваний, вторая и третья
-- диагностика наследственных и онкологических. Все они имеют и
фундаментальный, и прикладной аспекты с выходом на реальную
клиническую медицину.
-- Владимир Александрович, в принципе, клиническая медицина уже
может использовать какие-либо результаты подобных работ?
-- Наиболее близка к практическому применению -- на Западе это
уже реально есть -- диагностика инфекционных заболеваний. Дело в
том, что в случае инфекционных заболеваний в наличии простая
прямая связь -- инфекционный агент и заболевание. Соответственно
понятен смысл такой информации. Если, например, у человека
выявлены хламидии, то уже известно, какие антибиотики надо против
них применить. Тут совершенно ясно, для чего нужна такая
диагностика, и насколько она полезна врачу-клиницисту.
Современные точные тесты позволяют выявлять даже ничтожные
концентрации инфекционного агента в клиническом материале. Если у
человека идет активный инфекционный процесс, то с помощью этих
тестов можно выявить таких носителей, которые, может быть,
клинически еще не проявляются.
-- Чем являются сами тесты? Готовые отработанные осязаемые
"штучки," которые можно сложить в коробочку и пользоваться?
-- Да, безусловно. В развитых странах процесс ушел далеко вперед,
и там сегодня задачи в этой области заключаются не столько в
разработке фундаментальных основ таких тестов, сколько в
автоматизации процесса, то есть, в создании диагностических
роботов, когда у человека берется образец на анализ, запускается
в некую диагностическую машину, которая на выходе говорит либо
"да", либо "нет".
-- Прямо в автоматическом режиме?
-- Да, оператор загружает клинический материал -- какую-то
биологическую жидкость, и она обрабатывается. Полное время
анализа -- в течение суток. Конкретные биохимические реакции,
которые лежат в основе всех этих тестов, достаточно
продолжительны. Их нельзя сделать за секунды.
-- А в чем заключается биохимический механизм теста? Что там
происходит?
-- Объяснить можно просто, на пальцах. Любой биологический
материал, полученный от пациента, содержит генетический материал,
ДНК И РНК. Генетический материал достаточно стабилен в принципе.
На этом основана, например, современная молекулярная
криминалистическая экспертиза, благодаря которой, кстати,
идентифицировались останки царской семьи... Как химическое
вещество, ДНК достаточно долго сохраняется. Эта длинная молекула
(человеческая около одного метра), конечно, со временем тоже
разрушается. После смерти организма идет процесс автолиза. Но ДНК
все-таки не разрушается полностью, просто распадается на все
более маленькие кусочки, и они узнаваемы. То есть, можно взять
материал из старых образцов, оттуда экстрагировать ДНК с помощью
стандартных биохимических методов, потом проанализировать в
лаборатории и сказать, чья это ДНК.
-- Каким образом это связано с тем, что вы закладываете для
тестирования? ДНК просто сохраняется, или она все время как бы
живая?
-- Нет, она не живая. С ДНК я работаю как химик и могу ее
выделить. Это длинный-длинный полимер, состоящий из четырех
молекул, которые называются нуклеотидами. Они обозначаются А, Г,
Т, Ц и соединены между собой в виде цепочки. Совсем, как обычный
текст на телеграфной ленте, в котором, правда, всего четыре
буквы. Попробуйте представить, каким образом разрушается такой
текст -- фактически происходит разрыв самой ленты текста. И наша
генетическая лента также может быть порвана. Вот что означает
разрушение ДНК.
-- Так это чисто механическое разрушение?
-- Оно может быть и механическим, и химическим. Допустим, медную
проволоку можно просто порезать на куски ножницами, а можно
протравить кислотой... А до какой степени можно порвать текст,
чтобы он стал неузнаваемым? До стадии отдельных слов или
словосочетаний. Но все-таки, если взять Библию, то по одной фразе
или даже ее части вы, тем не менее, определите, что текст именно
библейский. То же самое -- с ДНК человека. Минимальный размер
узнаваемых кусочков ее текста составляет от ста до пятисот
нуклеотидов. Если учесть, что длина человеческого генома
составляет около миллиарда нуклеотидов, то очевидно, насколько
мал выделяемый нами отрезок.
-- Для такого выделения нужна, видимо, какая-то особая
специальная аппаратура?
-- Аппаратура как раз совсем не сложная. Все эти биохимические
процессы принципиально очень просты. Их можно делать, грубо
говоря, на кухне.
-- А в чемоданчик врача оно, допустим, может поместиться? Чтобы
врач, придя к больному...
-- Пока еще только в несколько чемоданчиков... А в один -- это
то, к чему сейчас стремится современная западная молекулярная
диагностика. Исследователи пытаются сейчас создать тесты и
оборудование, которые позволят делать нужное прямо у кровати
больного.
-- Владимир Александрович, ваша лаборатория занимается всеми
тремя направлениями генной диагностики?
-- Да, но они в разной степени продвинуты в практику. Например,
сейчас мы делаем клинические ПЦР-анализы на ряд инфекций для
роддома ЦКБ. Мы используем уже разработанные способы, и таким
образом поднимаем уровень нашей клинической диагностики на
современный мировой уровень.
-- В чем вы больше всего продвинулись?
-- Речь идет в данном случае об инфекционных заболеваниях. По
онкологии и по наследственным заболеваниям только-только подошли
к доклиническим испытаниям. По онкологии наиболее продвинулась
сегодня диагностика по онкологическим заболеваниям крови. Дело в
том, что относительно рака крови очень хорошо разработана
молекулярная биология -- есть данные о том, повреждения каких
конкретно генов связаны с определенными типами лейкозов. И
поскольку известны типы молекулярных повреждений на уровне ДНК,
то сами повреждения можно идентифицировать. Есть достаточно
простые лабораторные тесты, которые дают возможность определить
это в течение нескольких часов.
Вообще, это очень интересный момент. Обычно цитологическая
диагностика определяет наличие атипических переродившихся клеток
известным способом, при котором срез ткани нанесен на стеклышко.
Нужно просмотреть массу клеток, чтобы найти среди них
злокачественную, если, конечно, материал взят не из собственно
опухоли. Тут все зависит непосредственно от врача-клинициста и от
его физических возможностей -- сколько он сможет просмотреть в
течение определенного времени. Чувствительность современных
цитологических методов достигает одного процента от объема. То
есть, если в материале есть хотя бы одна злокачественная клетка
из ста, то врач-цитолог увидит ее под микроскопом. Сто -- это
реально, а тысячу уже просто невозможно вручную просмотреть в
течение рабочего дня. И тогда, значит, каких-то больных пациентов
врач просто не обнаружит.
Если же взять молекулярную диагностику на основе полимеразной
цепной реакции, на которой основано большинство наших тестов, то
она позволяет размножать в пробирке конкретный участок, чтобы
получить много материала -- в сто раз больше, допустим -- для
анализа и увидеть: есть повреждения в этом конкретном гене или
нет.
-- Но для чего так много?
-- Не забывайте, что "буквы" генетического текста - это маленькие
молекулы и надо или иметь какой-то особый микроскоп, чтобы
рассмотреть этот мелкий-мелкий текст, либо брать сам материал и
проводить биохимические реакции... А поскольку тесты в конечном
итоге предназначаются для работы в обычной поликлинике, результат
должен быть визуален. Значит, самого продукта этих реакций должно
быть много, чтобы в пробирке его можно было визуально увидеть на
уровне "макро" и сказать, поврежден он генетически или нет. При
онкологическом заболевании -- раке крови -- эти тесты позволяют
выявлять одну злокачественную клетку из ста тысяч нормальных.
Например, ПЦР-тестами выявляются повреждения при десяти раковых
клетках на миллион... Так вот: когда придет пациент и сдаст кровь
на анализ, это позволит на ранней стадии выявить заболевание --
тогда, когда этих клеток еще очень мало. Ведь особенность
диагностики и лечения в онкологии -- чем раньше
продиагностировали, тем лучше пролечили, и тем лучше прогноз. Эти
тесты резко позволяют поднять чувствительность методики.
-- Насколько ваши результаты близки к реальному клиническому
использованию?
-- Для диагностики инфекционных заболеваний мы уже делаем тесты.
Список заболеваний, которые мы диагностируем -- это ряд
урогенитальных инфекций, таких как хламидиоз, а также
трихомониаз, гонорея, герпес, микоплазменная инфекция. Все эти
тесты были разработаны в лаборатории молекулярной вирусологии
нашего института, а мы в данном случае лишь занимаемся
практическим применением.
-- То есть, сегодня вы готовы отдать ваши тесты врачам? А кто же
будет их производить?
-- Сейчас они все изготавливаются у нас в институте. Набор -- это
несколько пробирок, в которых содержатся необходимые реагенты для
проведения реакций, если, конечно, к этому в больнице или клинике
есть соответствующее оборудование. Оборудование ПЦР-лаборатории
до августа прошлого года стоило около 50 тысяч рублей. Один
тест-набор стоимостью в тысячу руб. рассчитан на сто анализов.
Сам анализ в Москве до того же августа стоил 50 рублей. Но зато
это анализ на хорошем мировом уровне и очень точный. Важно то,
что это поднимает нашу лабораторную клиническую диагностику на
совершенно новый, современный мировой уровень. При этом решается
много важных проблем -- создаются рабочие места, улучшается
медицинское обслуживание населения... Я спросил одного врача,
дорого ли это -- 50 рублей с пациента за один анализ. Он сказал:
нет, не дорого, потому что стоимость лечения хламидиоза,
например, 2000 рублей.
-- Думаю, многим это представляется очень важным, потому что
известно, что тот же хламидиоз или, так называемая, вялотекущая
гонорея очень трудно диагностируются обычными методами.
-- Важно еще и то, что это прямые тесты. Например, выявление
наличия антител -- это не прямой тест. То есть, по реакции
организма на инфекцию определяется иммунный ответ, но это не
всегда значит, что есть заболевание. Допустим, что человек
никогда не болел гепатитом Б, но у него есть антитела к этому
вирусу. Это значит, что где-то когда-то организм проконтактировал
с этой инфекцией -- может, просто в Средней Азии в чайхане руки
плохо помыл. Но доза была маленькая, организм достаточно
здоровый, и человек не заболел. Иммунная система
проконтролировала вирус, инфекцию подавила, и в организме
появились антитела. А человек -- здоров. Вот что показывает не
прямой тест -- не собственно наличие инфекции, а ответ на нее.
Прямые же тесты определяют непосредственно генетический материал
вируса -- есть ДНК вируса гепатита Б в крови или нет.
-- Вот вы говорили о точности анализов с помощью тест-наборов, а
можно ли называть генную диагностику абсолютно точной?
-- Абсолютно точного ничего не бывает. Всякий метод имеет свои
границы, которые обусловлены тем, что есть предел детектирования
-- если процент содержания меньше, то тест этого просто не
определяет. Наши тесты выявляют 100 единиц инфекционного агента
на 10 000 человеческих клеток. Если сравнить с существующими
микробиологическими или вирусологическими тестами -- это гораздо
более высокий и точный уровень.
-- Если за рубежом уже используются подобные тесты, то в чем
тогда приоритетность работ НИБХа?
-- Вопрос непростой на самом деле. Если смотреть в общем, то мы
просто выходим на хороший мировой уровень и, отталкиваясь от
бытовавшей при Хрущеве формулировки, в основном, не перегоняем, а
догоняем.
Приоритетность относится к уровню фундаментальных разработок.
Тесты -- только отдельные результаты, которые и внедряет в
клинику наша лаборатория. Фундаментальные же исследования ведутся
в институте в нескольких лабораториях и среди них -- широко
известные работы по адресованным олигонуклеотидам.
Сейчас наша лаборатория занимается тестами на клещевой энцефалит.
Предыдущие тесты были хороши для своего времени, но если мы
сделаем генные тесты, это не значит, что прыгнем сразу далеко
вперед. Просто -- достигнем современного мирового уровня и решим
нашу локальную задачу.
Кроме того, в нашей лаборатории разработаны тесты на
папилломавирусы человека, которые связаны с рядом
доброкачественных и злокачественных опухолей, таких, как рак
шейки матки. Есть тест на одно из редких наследственных
заболеваний -- синдром Прадера-Вилли...
Также в поле зрения туберкулез. У нас в институте, но уже в
другой лаборатории разработана тест-система на туберкулез,
которая сейчас проходит лицензирование.
-- Будем надеяться, что ваши тест-системы достаточно скоро
окажутся доступными всем нуждающимся.
стр.
|
