Читать книгу "ДНК и её человек. Краткая история ДНК-идентификации - Елена Клещенко"

“И опять все это в Европе и Америке, мимо нас?” Опять нет. Мы уже говорили о программе Союзного государства “ДНК-идентификация”, которая стартовала в 2017 г. На сайте программы говорится, что в рамках проекта будут созданы технологии определения по ДНК вероятной внешности и этногеографического происхождения неизвестного индивида. Планируется также определение вероятного возраста: с возрастом изменяется длина теломер, характер метилирования нуклеотидов, есть и другие признаки.

И – подчеркиваю по просьбе участников проекта, это поисковое направление! – определение психоэмоционального статуса и предрасположенности к социально значимым заболеваниям. Естественно, в этих областях многое определяется средой, но кое-что – бесспорно, генами, и с научной точки зрения это очень интересно, но сногсшибательный результат гарантировать заранее нельзя.

Метилирование ДНК – обратимая модификация молекулы ДНК без изменения нуклеотидной последовательности. Метильная группа СН3 присоединяется к азотистому основанию – цитозиновому кольцу (кто забыл, что это, может заглянуть в первую главу), обычно там, где встречается сочетание “букв” CG, но есть и другие варианты. Этот процесс важен для нормального развития, он участвует в геномном импринтинге, инактивации второй Х-хромосомы в клетках женщин, подавлении активности мобильных элементов, старении, канцерогенезе. Картина метилирования генома называется с модным окончанием “ом” – метилом, вслед за геномом, протеомом и транскриптомом. Теломеры – концевые участки хромосом, которые укорачиваются в стареющих клетках, о них все слышали.

Так вот, что касается внешности: почему в 2010-е гг. XXI в. это разрабатывается заново? Наши разработки не копируют зарубежные?

– Копирование тут невозможно, – объясняет Светлана Боринская. – В чем состоит задача программы? Найти конкретные локусы, по которым мы можем эффективно дифференцировать российские популяции и тем самым указывать родство индивида с определенной группой. Эти локусы не такие, как в Америке, какие-то могут совпадать, но в целом они другие. Поэтому программа и запущена, иначе бы мы пользовались мировыми данными и искали преступников в Минске по французским частотам аллелей. Но это не получается. Даже с внешностью не совсем получается. Например, голландцы разработали систему определения внешности по ДНК IrisPlex, а при ее использовании на российских популяциях – там были русские, коми, какие-то азиатские популяции, – вообще ничего не совпало с реальностью. Карий цвет глаз неверно определялся.

Почему так происходит? Гены, определяющие фенотипические признаки, в разных популяциях людей наверняка одни и те же. Но вот снипы в одном и том же гене, отвечающем за синтез пигмента в глазу, могут быть разными у француза и бурята. Мы ищем “французские” снипы, не находим их и делаем неверный вывод о фенотипе. Поэтому необходимо, во-первых, определить, как коррелируют наши фенотипы с нашими генотипами, во-вторых, создать реактивы для выявления именно наших снипов. (Реактивы для выявления нуклеотидных последовательностей – это тоже нуклеотидные последовательности, а не только растворы солей и ферменты, так что задача не совсем тривиальная.)

Чем хороша (или плоха) популяционная генетика: разработки в этой области невозможно позаимствовать у соседей, как чертеж механизма или схему синтеза вещества. Корреляции между снипами и внешними признаками, найденные при исследовании населения других стран, могут быть неприменимы к нашим гражданам, с нашим особым путем развития. А могут быть применимы – но мы не узнаем наверняка, не проведя собственных исследований. Хорошо, что у нас есть люди для таких задач.

“Нарисую портрет по геному”

Крейг Вентер умеет привлечь внимание прессы, чем бы он ни занимался. Нелегко превзойти его главное достижение – когда в 1990-е гг. основанная Вентером компания Celera Genomics отважно вступила в конкуренцию с Human Genome Project и показала, что частная инициатива может помериться силой с международным научным проектом. Но, когда он в 2010 г. анонсировал появление живой делящейся бактерии с полностью синтетическим геномом, шуму тоже было много. И вот в сентябре 2017 г. Крейг Вентер в очередной раз создал новостной повод – внес свой вклад в суету вокруг информационной безопасности геномов. Вместе с соавторами из Института Крейга Вентера и основанной им же компании Human Longevity он опубликовал статью об идентификации личностей людей, чьи анонимные геномы находятся в свободном доступе[166]. При этом основным инструментом идентификации была названа реконструкция внешности по ДНК.

“Эта работа бросает вызов современным концепциям неприкосновенности частной жизни и может иметь далеко идущие этические и юридические последствия”, – пишут авторы статьи. И в самом деле, ведь нехорошо говорить людям, что их данные защищены, когда можно просто взять геном и нарисовать по нему похожий портрет человека?

Конечно, авторы статьи упомянули о том, что геномные данные уже несколько десятилетий используют для идентификации личности и поисков родственных связей, и уже поэтому странно говорить об анонимности геномов. Ну а если предположить, что генеалогические базы завтра закроются для всех, кроме лиц со спецдопуском, тогда наши геномы будут в безопасности? Да вряд ли. Имея информацию о геноме, можно определить пол, цвет кожи и глаз, сделать предположения о росте и склонности к полноте, о чертах лица, даже о возрасте. И конечно, о генетических заболеваниях. Иными словами, анонимный геном примерно так же “не указывает на конкретного человека”, как следующий текст: “Мы не будем называть по имени этого героя «Игры престолов», но он мужчина, европеоид, глаза светлые, вероятно, средних лет, может носить фамилию Ланнистер и, ах да, у него ахондроплазия”.

Статья Вентера с коллегами вышла за несколько месяцев до признания убийцы Шантэй Бланкиншип, но реконструкция внешности по ДНК к тому моменту имела длинную предысторию. Выходили публикации о реконструкции по геномным детерминантам цвета кожи (в том числе оттенков смуглого у европеоидов, что непросто), цвета глаз и волос, в основном с использованием снипов. За три года до того вышла работа под руководством Марка Шрайвера из Пенсильванского университета (того самого, соавтора статьи об определении цвета кожи по AIM) – подход к трехмерной реконструкции лица по геномам[167]. Об этой работе стоит рассказать подробнее (хотя с тех пор были и более новые) – на нее часто ссылаются, и станет понятнее, как это вообще делается.

Участвовать в исследовании пригласили людей из США, Бразилии и Кабо-Верде в возрасте от 18 до 40 лет. (Сильные возрастные изменения – это следующий шаг, это потом.) Всего почти 600 человек, преимущественно африканского и европейского происхождения – для участников определили этнические маркеры, AIM, те самые, что помогли поймать луизианского убийцу, и постарались исключить людей со значительной монголоидной примесью. Для каждого участника сделали 3D-изображения лица, покрашенные в серый (чтобы цвет кожи не был подсказкой), и пригласили других людей, студентов Пенсильванского университета, посмотреть на эти изображения, и сказать, как им кажется, мужчина это или женщина, сколько в этом человеке африканской крови и т. п. Результаты опроса помогали анализировать собранные данные: особенности человеческого лица лучше всего видят другие люди, так устроен наш мозг.