Как смертельное заболевание лишает людей сна и жизни
В
геноме каждого человека, по оценкам ученых, присутствует в среднем
около 54 мутаций, которые могут привести к тяжелому заболеванию и даже
гибели. Однако в подавляющем большинстве случаев этого не происходит.
Биологи Соня Валлаб и ее муж Эрик Миникель решили выяснить, что именно
спасает людей. Для Валлаб ответ на этот вопрос очень важен, потому что у
нее самой обнаружили мутировавший ген, приводящий к смертоносной
бессоннице.
В 2010 году мать Валлаб умерла от
наследственного заболевания, называемого фатальной семейной бессонницей.
Свое называние оно получило потому, что им часто страдают родственники,
а смертность является стопроцентной. Болезнь коварна еще и потому, что
она проявляется примерно в 50 лет, когда носитель мутантного гена
успевает обзавестись детьми. Вероятность наследования мутации составляет
50 процентов. Заболевший страдает от тяжелой бессонницы, от которой не
спасают снотворные, и от панических атак, а через несколько месяцев
умирает.
Фатальная
семейная бессонница — прионная болезнь. Это означает, что ее причиной
являются неправильно свернутые белки — прионы, которые превращают другие
белки в такие же прионы. Дефект вызывает мутация D178N в гене PRNP,
расположенном в 20 хромосоме. Она затрагивает всего лишь одну
аминокислоту — аспарагин, который находится в 178-м кодоне и заменяется
на аспарагиновую кислоту. Размножающиеся прионы формируют амилоидные
бляшки, накапливающиеся в таламусе — области мозга, отвечающей за сон.
Существует мнение, что именно это приводит к нарушениям сна.
В
следующем году после смерти матери Валлаб прошла генетический анализ,
результаты которого оказались неутешительными: в ее гене PRNP
обнаружился тот самый роковой дефект. Однако девушке, которой на тот
момент было 26, не понравилась перспектива умереть от неизлечимой
бессонницы. Они с мужем бросили работу в области права и транспортного
консалтинга, чтобы стать биологами, узнать все о смертельном
наследственном заболевании и попытаться остановить его. Прежде всего
надо было выяснить, действительно ли мутация PRNP в каждом случае
вызывает болезнь.
Недавно было показано, что десятки
потенциально опасных мутаций иногда оказываются совершенно безвредными.
Таких «овец в волчьей шкуре» разоблачили с помощью крупнейшего из
когда-либо проводившихся генетических исследований — Exome Aggregation
Consortium (ExAC). В основе этой масштабной работы лежит простая идея.
Ученые создали базу белок-кодирующих областей генома (экзомов) 60 тысяч
человек. Ресурс помогает определить частоту мутаций в различных
популяциях и выяснить, какие белки они кодируют и каковы их функции.
Фактически
ExAC позволяет исследователю не выяснять источник наследственных
заболеваний, а определить, какие болезни вызывает та или иная мутация,
интересная для генетиков. База данных также предоставляет качественную
информацию для носителей дефектной ДНК. Мутация D178N, например,
является главным подозреваемым в развитии прионных расстройств,
поскольку ее часто находят у пациентов с фатальной семейной бессонницей
или коровьим бешенством и редко — у здоровых людей. Однако если мутация
встречается у людей чаще, чем регистрируются случаи болезни, это может
означать, что шансы Валлаб остаться здоровой значительно увеличиваются.
В
2013 году Валлаб начала работать со стволовыми клетками, а Миникель
изучал биоинформатику. Оба проходили обучение в Массачусетской больнице
широкого профиля в Бостоне. В том же году они познакомились с генетиком
Даниэлем Макартуром (Daniel MacArthur), который работал над созданием
ExAC. Макартур столкнулся с серьезными проблемами: у него не было
программного обеспечения, которое помогло бы помочь с огромным
количеством данных. Миникель присоединился к команде генетика, чтобы
помочь ему выяснить, действительно ли мутация D178N настолько фатальна.
ExAC
была полностью готова в 2014 году. Генетики и врачи признали, что база
данных может значительно изменить понимание генетических рисков. Дело в
том, что в исследованиях, раскрывающих связь генов с заболеваниями, не
учитывалось наличие возможных зловредных мутаций в других этнических
группах — образцы геномов здоровых людей принадлежат, как правило,
европейцам, что может сильно искажать результаты.
В
августе 2016 года научная группа Макартура опубликовала статью в Nature,
где утверждалось, что многие мутации, считающиеся вредными, на самом
деле безопасны. 192 варианта генов, считающиеся патогенными,
распространены среди здоровых людей. Что касается дефектного PRNP, то
Валлаб и Миникель собрали генетические данные более 16 тысяч людей,
которые страдали от прионных заболеваний, и сравнили их с геномами 600
тысяч человек, включая участников ExAC. Ученые нашли 52 человека с
мутацией в прионном гене, что значительно превышает частоту
встречаемости соответствующих заболеваний.
Однако
мутация D178N не обнаружилась у людей из сравниваемой группы. Это
значит, что у Валлаб нет шансов избежать смерти от неизлечимой
бессонницы, если не найти способ ее лечения.
ExAC
подарило небольшой шанс: Миникелю удалось установить трех человек с
мутациями, которые подавляли активность одного из двух прионных генов.
Если при этом функции организма не нарушаются, то можно найти способ не
допустить агрегацию дефектных белков и остановить развитие болезни.
Сейчас пара работает в лаборатории биохимика Стюарта Шрайбера, чтобы
создать препараты для лечения фатальной семейной бессонницы. На данный
момент Валлаб 32 года — на 20 лет меньше, чем было ее матери, когда она
скончалась.
Материалы публикуемые на "НАШЕЙ ПЛАНЕТЕ" это интернет обзор российских и зарубежных средств массовой информации по теме сайта. Все статьи и видео представлены для ознакомления, анализа и обсуждения.
Мнение администрации сайта и Ваше мнение, может частично или полностью не совпадать с мнениями авторов публикаций. Администрация не несет ответственности за достоверность и содержание материалов,которые добавляются пользователями в ленту новостей.
