Вряд ли кто-то мог предполагать, что старейшие из двух известных исторических сочинений Исландии – книга о ее заселении («Ланднаумабоук») и Книга исландцев («Ислендингабоук») – 1122 года спустя после их появления послужат основой для невероятных научных открытий. Казалось немыслимым, что содержащаяся в этих книгах информация может пролить свет на биологию человечества, позволив взглянуть на нее совсем с другого ракурса.
Тут и появился Кари Стефанссон. Он вернулся на родину после продолжительной «академической ссылки» и сразу взялся за упомянутые исторические записи, оставленные его предками, чтобы осмыслить уникальное наследие – и даже попытался создать генетическую базу данных исландцев, а затем сопоставить ее с информацией об их исторических корнях. «Как рыбы и вулканы, наше генетическое наследие тоже – природный ресурс», – заявил Стефанссон, основав deCODE Genetics в 1996 году. Этот амбициозный проект постепенно стал обретать реальные очертания, и с тех пор последствия проводимых в его рамках немыслимых исследований все более очевидны.
Компания, которая в настоящее время отмечает четверть века новаторских исследований, отныне располагает самой большой в мире библиотекой геномов человека. Обширная информация, содержащаяся в этой библиотеке, позволила осуществить целую серию исследований в нескольких направлениях: начиная с обнаружения генетических модификаций, связанных с различными заболеваниями, через установление связей между генетикой, психическим заболеванием и когнитивными способностями и вплоть до шокирующего открытия, результаты которого были опубликованы только в прошлом месяце – deCODE Genetics удалось создать инструмент, который с высокой степенью точности предсказывает продолжительность жизни человека.
Недаром Стефанссон вошел в список 100 самых влиятельных людей мира по версии журнала Time, в список 21 выдающегося биолога XXI века по версии журнала Newsweek и 10 наиболее цитируемых ученых.
\”«Стефанссон вывел Исландию в авангард революции\”, – сказал Майлз Экстон, давний редактор престижного журнала Nature Genetics. – Эта революция сделала многое из того, что прогнозировалось с того времени, когда люди начали картировать геном».
Профессор Янив Эрлих из Междисциплинарного центра в Герцлии говорит, что компания, которую основал Стефанссон, «знаменует прорыв в возможностях и масштабе исследований популяционной генетики»; он добавляет, что «Кари Стефанссон – человек дальновидный и гениальный во всех смыслах», а его исследования дали науке «гораздо более мощный микроскоп, который позволяет нам видеть то, чего мы раньше не видели».
Однако удивительнее всего, что в начале своей научной деятельности Стефанссон не помышлял о генетике, занимаясь неврологией и исследованием проблем мозга в Гарварде, куда его пригласили в 1993 году с предложением перенести туда свою лабораторию и возглавить отделение невропатологии в больнице Бейт-Исраэль в Массачусетсе.
Как нейробиолог, он не обладал достаточным объемом знаний о генетике, и тем более – о геномном базисе популяций. Но, с другой стороны, ученый понимал, что около половины болезней, поражающих мозг, происходят из-за мутаций в геноме, и его не устраивало, что наука не в состоянии справиться с этими болезнями. Стефанссон думал, что если обнаружить эти мутации уже на уровне генома, тогда и препараты могли бы работать лучше – либо исправляя мутации, либо компенсируя ущерб, который они наносят.
И тогда ученого осенило: он пришел к выводу, что следует кардинально поменять вектор исследований – вместо того, чтобы анализировать геном группы пациентов с определенным заболеванием и искать общий генетический вариант, следует смотреть на генетические «аномалии» в общей популяции, изучить, что именно происходит с людьми, у которых появляются эти аномалии, и расшифровать историю их отцов и матерей. Он понял, что наиболее эффективный способ сделать это – нанести на карту ДНК в масштабе популяции.
Лучше всего для этой цели подошла его родина. Во-первых, исландское население относительно однородно. Это небольшое островное государство, чьи жители не слишком «смешивались» с другими группами, что делает подавляющую часть их генома узнаваемой и упрощает поиск вариантов. Во-вторых, исторические записи родов в Исландии до IX века позволяют делать перекрестные ссылки на генеалогические данные с генетической информацией. Наконец, в Исландии есть система общественного здравоохранения, которая обеспечивает легкий доступ к медицинским данным.
Стефанссон оставил работу в Гарварде, изучил генетику популяций и начал привлекать инвесторов. Ему удалось убедить семь фондов, которые дали ему 12 млн долларов. «Я мало что знал о сборе средств, – вспоминает он, – я был просто эксцентричным парнем из Исландии, который рассказывал занимательные истории».
Взяв деньги, ученый вернулся на родину и сделал невозможное – стал пионером в изучении базы данных ДНК, и теперь разработанный им метод копируют частные компании и правительства.
Если упрощенно описать, чем занимается deCODE Genetics, это обработка человеческих геномов, затем анализ данных с тем, чтобы отыскать необычные сегменты последовательности среди определенных людей – это модификации, которые в некоторых случаях вызывают заболевание или умножают вероятность приобретения определенной болезни.
Предположим, что в конкретной семье из нескольких поколений встречаются четыре человека с болезнью Альцгеймера, и геном каждого из членов семьи нанесен на карту ДНК. Эксперты из deCODE ищут разницу (или вариант) в геноме четырех больных, сравнивая его с геномом здоровых. Когда разница или вариант обнаружены, можно предположить, что именно они и служат причиной болезни Альцгеймера, а затем с помощью лекарств можно попытаться «исправить» ген или компенсировать недостаток того, что он произвел бы, если бы не случилось мутации.
Конечно, это довольно упрощенный пример в крошечном масштабе, но он реалистичен: в 2012 году Стефанссон и его группа опубликовали статью, где описывается вариант R47H в геноме и доказывается его связь с болезнью Альцгеймера. Благодаря этому открытию фармацевтические компании сегодня пытаются разработать препараты, восполняющие белки, которые не производит мутировавший ген, и, таким образом, надеются предотвратить болезнь Альцгеймера.
В настоящее время компания секвенирует 900 образцов ДНК в день.В общей сложности база данных содержит 2,5 миллиона непрерывных геномов (поскольку в Исландии живет всего 356 тысяч человек, большинство образцов поступает из других популяций в мире) и 1,2 миллиона образцов крови.
Параллельно с генетической информацией deCODE в 2003 году также загрузила все родословные в стране в компьютеризированную базу данных. Компьютеризированные генеалогические деревья – ключевой компонент исследования deCODE, что дает ему огромное преимущество перед другими геномными репозиториями по всему миру, где отсутствует эта генеалогическая информация. Это преимущество в особенности проявилось тогда, когда были проведеные соответствующие исследования по вопросам старения и продолжительности жизни.
Но Стефанссон не хранил генеалогическую информацию исключительно для использования своей компанией. Его сотрудники разработали бесплатное приложение, которое позволяет всем исландцам вводить свой идентификационный номер и прослеживать свои семейные корни вплоть до IX века. Приложение, где представлены почти все когда-либо жившие исландцы, получило многозначительное название для жителей Страны огня и льда (как иногда называют Исландию) – «Книга исландцев».
Приложение – это не просто подарок ученого своему народу; это был еще и своего рода изощренный способ вызвать симпатию к его компании, которая нуждается в доверии и сотрудничестве. И надо сказать, что способ оказался удачным: сегодня граждане Исландии с большим энтузиазмом относятся к работе deCODE. Более 90 процентов людей, которых на протяжении многих лет приглашали принять участие в исследованиях, согласились, и в общей сложности в базе данных учтена информация о ДНК 200 тысяч исландцев – почти 60 процентов населения.
Кстати, благодаря этому доверию, deCODE сыграла ключевую роль в успехе Исландии в искоренении коронавируса за очень короткое время с помощью эффективных тестов, проведенных компанией в аэропорту и в портах Исландии. За последние два месяца в стране не было найдено ни одного заболевшего.
Исследователи также занялись вопросами долголетия, изучив внимательно исландские источники, и месяц назад опубликовали одну из своих самых сенсационных статей о продолжительности жизни, в которой описали разработанный ими молекулярный инструмент, способный более-менее точно предсказать, сколько лет человеку осталось жить – всего-навсего на основе анализа крови.
Исследование, которое длилось 15 лет, охватило около 23 тысяч исландцев. У них взяли 4700 различных анализов, связанных с белками крови, измерили артериальное давление, уровень холестерина, массу тела (ИМТ) и многое другое.
В течение всего периода исследования 7 061 участник умер (по причинам, не связанным с исследованием). Используя изученные белковые индексы и данные о смертности участников исследования, специалисты разработали инструмент прогнозирования, который может определить уровни смертности людей в возрасте 60–80 лет. Исследователи обнаружили 5 процентов участников с самым высоким риском смерти в следующем десятилетии и 5 процентов участников с самым низким риском. Действительно, 88 процентов людей из группы высокого риска умерли в течение десяти лет. Среди группы низкого риска умер только 1 процент.
Инструмент прогнозирования создан с использованием технологии под названием «протеомика», это результат исследования структуры и функции крупномасштабных белков. Преимущество этого инструмента заключается в том, что в случае попадания в группу риска можно что-то предпринять, изменить образ жизни и, таким образом, уменьшить риск преждевременной смерти.
Еще одно любопытное исследование, которым руководил Стефанссон, – выявление последовательности генома творческих людей (писателей, поэтов, художников и музыкантов); обнаружено, что-либо они были шизофрениками, либо здоровыми братьями и сестрами больных шизофренией. «По крайней мере, частично творчество и шизофрения имеют общие биологические аспекты», – поясняет ученый.
А на вопрос, что же тогда человеческая жизнь в свете сделанных им открытий, ученый ответил: «Я понял, что мы – продукты молекул ДНК, которые взаимодействуют с окружающей средой, не более того. Если вы позволите себе определять жизнь, исходя из этого, то единственное определение, которое я считаю более-менее приемлемым – это то, что жизнь представляет собой системы ДНК, которые воспроизводят сами себя и позволяют себе реплицироваться, и на основе этой репликации ДНК создаются другие системы, которые также воспроизводят сами себя. Когда человек определяет жизнь таким образом, становится понятным, что ДНК существует не для сохранения жизни, но жизнь существует для сохранения ДНК. Это не очень романтично, но такова жизнь».
Автор: Нета Ахитов, Источник: «ХаАрец», Orbita.co.il
