Читать книгу "Время генома. Как генетические технологии меняют наш мир и что это значит для нас - Джон Луома"

Чуть более 200 генов из клеток опухоли Тима были параллельно отсеквенированы в поисках мутаций. И хотя это только около 1 % от всех генов, мы нацелились именно на них по одной важной причине: нарушения работы этих генов на сегодняшний день поддаются лечению. Это используется для нового, более точного способа классификации разных форм рака взамен старого, основанного на местоположении опухоли.

Если мы найдем у Тима такие мутации, это означает, что мы сможем применить существующие методы терапии, чтобы заблокировать те клеточные реакции, которые приводят к разрастанию опухоли. Например, для лечения рака желчных протоков обычно не используют препараты, тормозящие работу мутировавшего гена BRAF, который способствует размножению раковых клеток. Однако если анализ выявит у Тима именно такую мутацию, то Тим станет счастливым исключением и для него эти лекарства будут работать. Это значит, что его болезнь можно контролировать лекарством в виде таблеток без сильных побочных эффектов, ему, возможно, не понадобится пластиковая порт-система для химиотерапии на правой стороне груди и он не получит еще одного удара от огромного мула. А если обнаружится мутация в гене AKT1, значит, Тиму надо попасть в больницу в Германии или в Калифорнии и получить недавно синтезированное низкомолекулярное средство, действующее именно при нарушениях в этом гене (или, может быть, всего лишь горькую таблетку плацебо). Если бы карты легли так, что обнаружилась бы комбинация мутаций, поддающихся воздействию лекарств, что ж, это было бы похоже на флеш-рояль или выигранный джекпот.

Почему бы тогда не проверить все 20 000 генов Тима за $10 000–15 000? В конце концов, это дешевле многих хороших лекарств от рака или стоимости недельного пребывания в больнице. К тому же врачи любят информацию. Однако в данном случае по ряду причин стрелка весов склонилась в сторону «лучше меньше, да лучше».

Помните, что заветная цель прецизионной медицины – найти, как вылечить рак. Единственный вопрос, который серьезно волновал Тима и его семью, – какое именно лекарство точно убьет его опухоль. Если бы мы решили секвенировать весь раковый геном или его большую часть, то получили бы терабайты информации, которая по большей части ничем не помогла бы при выборе лучшей терапии для Тима. Это известная проблема современной прецизионной медицины. Наша способность получить генетическую информацию пока сильно опережает нашу способность понять значение той или иной находки, чтобы подобрать наилучшее лечение для пациента.

Кроме того, специалисты в области секвенирования ДНК знают, что существуют важные типы мутаций, которые в настоящее время могут остаться незамеченными даже при использовании самых современных технологий. Чтобы выяснить последовательность нуклеотидов в гене, все фрагменты ДНК объединяются с помощью компьютерной программы. Этот процесс похож на составление пазла, где из отдельных кусочков можно собрать целую картинку. Однако большинство генов у нас находится в двух копиях. Итак, представьте себе, что вы собираете пазл, где у каждого фрагмента есть копия, а чтобы было еще «веселее», там присутствует куча случайных фигурок, которые вообще не подходят к данной картинке (это потому, что при секвенировании качественные ДНК последовательности всегда смешаны с мусором). Если у вас в конце концов получилось собрать все фрагменты в единую картину и в какой-то из копий осталось место для одного кусочка, то, скорее всего, вы знаете, куда его поставить. Однако, если в этом оставшемся фрагменте последовательность нуклеотидов далека от нормальной, бывает нелегко найти для него правильное место и поэтому его просто выбрасывают в мусорную кучу. Таким образом, если в опухоли присутствуют мутации, сильно меняющие ген, анализ их, к сожалению, не выявляет.

Вспомним, что патологоанатомы изучали срезы опухоли Тима с помощью микроскопа. Так же как работа патологоанатомов важна для анализа пораженной ткани, работа специалистов в области молекулярной генетики необходима для анализа того потока информации, который льется из приборов для секвенирования ДНК и связанных с ними компьютеров. К сожалению, клинические молекулярные генетики, работающие в самой передовой области науки, сильно различаются по своим способностям. Очень хорошо, если вы знакомы со специалистом, который точно знает, как все устроено.

Когда мы искали молекулярного генетика для Тима, нам не был нужен «узкий специалист широкого профиля». Мы хотели найти экспертов, которым были бы известны все тонкости сбора информации о мутациях в интересующих нас генах. Моя личная гипотеза, не подтвержденная никакими клиническими испытаниями, заключается в том, что мы получим более качественную информацию о мутациях, для которых есть лечение, если выберем лабораторию с лучшими экспертами и позволим им сосредоточиться на небольшом количестве генов.

Был случай, когда один практикующий врач обратился ко мне по поводу выбора правильного диагноза. Примерно в течение месяца он наблюдал трех неродственных пациентов с раком толстого кишечника. Опухоли свидетельствовали о наличии мутаций, приводящих к синдрому Линча, однако анализ ДНК, взятой из клеток крови (то есть не из раковых клеток) дал отрицательный результат при проверке на множество мутаций, связанных с раком. На основе своего опыта, анализа опухоли, а также личного и семейного анамнеза пациента я предположил что по меньшей мере в одном случае мы имели дело с синдромом Линча. Подозревая, что во всех трех случаях эти мутации просто-напросто ускользнули, я связался с директором молекулярно-генетической лаборатории, в которой проводили анализ, и попросил его перепроверить исходные данные. И действительно, при внимательной проверке результатов секвенирования генов обнаружились малозаметные мутации, при которых в одной из двух копий исчезает несколько участков, кодирующих белок, при этом в оставшейся части сохранится нормальная последовательность ДНК. У одного из пациентов это случилось в гене MLH1 и было подтверждено дальнейшими экспериментами. Примерно 80 % случаев синдрома Линча вызывают мутации типа делеций и дупликаций. Поэтому я и сомневаюсь, что в загруженных молекулярно-генетических лабораториях заказ сразу многих тестов даст лучший результат.

Поиск мишеней для лечения Тима оказался успешным. В опухолевых клетках анализ выявил мутации в генах ERBB2 и EGFR, для которых есть лекарства уже одобренные Управлением по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов, а также препараты, находящиеся на стадии клинических испытаний.

Одним из первых препаратов направленного действия в химиотерапии был «Трастузумаб». Это антитело, которое связывается с белком, продуктом гена ERBB2, и блокирует передаваемые им сигналы. Ген ERBB2, описанный впервые под названием neu в 1979 г. учеными из Массачусетского технологического института, играет важную роль в развитии многих типов раковых опухолей. Однако из-за того, что мутация в этом гене чаще обнаруживается при раке груди, чем при других формах рака, а в онкологии сохраняется традиция классификации опухолей по пораженному органу, мутации в ERBB2 ищут обычно при раке молочной железы.

По иронии судьбы, несмотря на всю важность ERBB2 в качестве мишени для противораковых лекарств, изначальные доклинические исследования этого гена, проведенные в 1980-х гг. и показавшие возможность воздействия на него препаратами, не удалось воспроизвести в работах, выполненных несколькими конкурирующими лабораториями. Это замедлило разработку препаратов направленного действия против опухолей, связанных с мутациями в ERBB2. Впоследствии несовпадение данных связали с «использованием загрязненных реагентов, неисправностью техники и глупыми ошибками в лабораториях, проводящих эксперименты»{43}. Исследования по разработке препарата против опухолей, связанных с мутациями в ERBB2, застопорились еще на несколько лет, пока у матери вице-президента биотехнологической компании Genentech не диагностировали рак молочной железы. Только тогда эти работы были возобновлены. Изначальное исследование воспроизвели, и в соответствии с самыми строгими стандартами в онкологии было подтверждено, что препарат продлевает жизнь пациентов с раком груди. На сегодняшний день существует три работающих препарата, тормозящих действие белка ERBB2, и еще несколько находятся в стадии разработки. Кроме того, сейчас мы знаем, что, как и предполагалось изначально, этот ген интенсивно работает не только при раке груди, но также и при других типах раковых опухолей.