Про мету, алгоритм, поточні результати й перспективи дослідження, матеріали якого опубліковано у відкритому науковому журналі «Giga Science» й презентовано під час пресконференції в університеті, – докладніше в розмові з ректором ДВНЗ «Ужгородський національний університет» – доктором медичних наук професором Володимиром Смоланкою.
«Ми із західноєвропейськими народами – з одного боку, і з росіянами – з іншого, різні… Бачите, у нас от синього багато, а в них зеленого більше, а бордового менше…» – захоплено коментує Володимир Іванович якісь дивовижні кольорові хитросплетіння на екрані ноутбука (дані графіку структурних популяцій). Моє зачудоване розглядання графіків структурних популяцій авторства групи дослідників УжНУ на чолі з усесвітньо відомим генетиком – професором Тарасом Олексиком, біоінформатиком Вальтером Волфсбергером та медиком Христиною Щубелкою продовжує розмірковуваннями про те, що генетики наразі не можуть точно означити, ЩО САМЕ позначено цими кольоровими кривими (імовірно, базові елементи, які показують, звідки походять різні людські популяції). У будь-якому разі вони чітко засвідчують найбільшу схожість на генетичному рівні між українцями і хорватами та чехами, щоправда, результати щодо їх взірців узагалі одиничні (а щодо інших наших європейських сусідів просто відсутні), тому не надто репрезентативні. А от іспанці (іберійці), наприклад, ближчі до британців. Одно слово, цікавого багато…
- Отже, генетики світу активно досліджують генетичне різноманіття людських популяцій. Чим це зумовлено? Що ставили собі за мету ініціатори та виконавці проєкту, зреалізованого в Україні?
– Учений починає із короткого, але вагомого й важливого бекґраунду. Системну роботу з вивчення генетичного різноманіття населення нашої планети розпочали 12 років тому в США під умовною назвою «1000 геномів». Саме від стількох осіб було заплановано взяти генетичні аналізи (в Європі зібрано близько 500). Донорами генетичного матеріалу ставали представники конкретних етносів, які до третього покоління по батьківській та материнській лініях ідентифікували себе в межах певного етносу. Подібні дослідження нині тривають у Великобританії, але їх результати ще не оприлюднені. Центральна ж і Східна Європа в цьому сенсі – повністю біла пляма.
З медичної точки зору дослідити цей ареал важливо передусім тому, що чим більше генетичних варіацій стане відомо, тим ясніше можна прогнозувати, до яких захворювань може бути схильна та чи інша людська популяція, адже більшість захворювань є генетично детермінованими. Поясню трохи детальніше. Алелі, тобто варіанти генів, що знаходяться на хромосомах, кодують одну й ту саму ознаку. Якщо якийсь ген виявляє схильність до певної хвороби, а в іншому ланцюгу ДНК на цьому ж місці ген, який пригнічує цей ген (заблокувати певний алель може тільки ідентичний з іншого ланцюга ДНК), то хвороба не проявиться. Тому, наприклад, одна з сестер в родині може мати схильність до гіпертонічного захворювання, інша ж – ні.
Завдяки вивченню генетичного різноманіття можна виявити схильність людини до певної хвороби, про яку вже є інформація, і запобігти її розвитку. Для цього розробляються маркери, які виявляють такий ген. Нагадаю добре відомий випадок з Анжеліною Джолі, про який вона сама й публічно розповіла: жінка зважилася на превентивну двобічну мастектомію після того, як дізналася, що через дефектний ген ризик розвитку раку молочної залози у неї становив майже 100%. В результаті операції їй удасться уникнути, на відміну від інших жінок її роду по материнській лінії, онкологічного захворювання, оскільки позбулася тканин та органу, який є субстратом захворювання.
Що ще важливо? Один і той самий медикамент для одного може бути ефективним, для іншого – ні. Імовірно, тому, що якийсь ген блокує дію препарату – відповідно не проявляється дія, на яку очікує лікар чи фармацевт. У перспективі такі нюанси легко можна буде з’ясовувати, передбачати, але для початку треба мати матрицю, над створенням якої й працюють генетики.
Одне слово, маючи розшифровку гена людини, можна буде визначати її схильності до тої чи іншої хвороби, а це прямий рух до персоніфікованої медицини, про що детальніше трохи згодом.
Тож метою нашого дослідження стало: визначення генетичного різноманіття, генетичної взаємодії на території України – раз, доповнення генетичної карти Європи (наразі ретельно вивчені фіни, естонці, іспанці, англійці) – два, визначення у нашій популяції генетичних варіантів, які визначають схильність до тих чи інших захворювань – три.
- Значить, створення матриці. Для цього взяли 100 взірців. Чи цього достатньо?
– Біоінформатики стверджують, що вивчення більш, ніж 100 взірців, дає ймовірність віднаходження нових генних мутацій складає лише біля 10 %. Генетична історія у кожного донора довга, і вся закладена в той хромосомний набір. У кожної популяції є те, що характерне для всіх, і своє, унікальне. У ході нашого дослідження серед 13 млн генетичних мутацій, під якими треба розуміти варіанти, а не якісь спотворення, як це може здатися на перший погляд, було виявлено 500 тис унікальних. Ідеться про такі генетичні «шматочки», говорячи доступною мовою, які ніде більше поки що не виявлені, іншими словами, не ідентифіковані й не задокументовані. Хоча, якщо Європу в цьому сенсі почнуть вивчати серйозно і послідовно, то можуть виникнути якісь спільності, наприклад, в українців з сусідніми народами. Але тоді питання вже буде ставитися так: ага, в українців ми вже це бачили. Іншими словами, розшифрування генома – це результат дослідження загальної генетичної історії та генетичної взаємодії в межах конкретної популяції (у нашому випадку – українця).
- Чи можна генетику розглядати як механізм ідентифікації нації?
– Не все так однозначно. Є нації, справді, генетично дуже близькі. Не можна ігнорувати і такий важливий нюанс, як територіальне розташування: чим географічно ближчі людські популяції, тим і генетично матимуть чимало спільного. Контакти, взаємодія впродовж століть, тисячоліть мають значення. Наприклад, за час близького проживання різних європейських народів вони могли набути ряд генетичних ознак, спільних з сусідами.
От зараз ми почали робити нове дослідження: вивчення генетичного різноманіття в прикордонних регіонах України та Румунії по обидва боки Карпатських схилів. Очікуємо на результати, які представлять новий цікавий матеріал для розуміння процесів розвитку суспільства.
До слова, найбільш різноманітний генетичний матеріал у африканців – саме там вперше появилося життя (Кенія, Танзанія, Ефіопія). А вже звідти розпочалося розселення двома лініями: одна через Азію в Америку – спочатку північну, а тоді й південну (саме в південних американців «найбідніший» генетичний матеріал у плані різноманітності варіацій), інша – в Європу через Балкани. Очевидно, цим зумовлена наша генетична близькість з балканськими народами.
- Чим посутньо відрізняється дослідження, про яке говоримо, від отих популярних нині, за які можна заплатити 60-100 доларів, і тобі розпишуть родовідну.
– У них не розшифровують весь геном, а лише його фрагмент.
Унікальність нашого дослідження в тому, що тут розшифровано все – від А до Я для конкретної людини. Як усе відбувалося? Спочатку взяли кров у донорів, які до дідуся-бабусі в обох лініях чітко себе ідентифікували як українці, тоді виділили ДНК, провели секвенування та генотипували, тобто визначили послідовність нуклеотидів, й проаналізували весь цей матеріал. Величезна робота.
Ідея виконання та керівництво дослідженням саме за таким алгоритмом належить нашому вченому й водночас професору Оклендського університету (США) генетику Тарасові Олексику. Свого часу проведення такої роботи саме в Ужгородському національному університеті стало спільною нашою з ним мрією. Перебуваючи з візитом в Шеньчжені, де знаходиться Пекінський інститут геноміки, ми прогулювалися по старій фортеці Дапенг, де росте китайське баньянове дерево – Дерево бажань. За місцевими звичаями, папірець із загаданим бажанням, причеплений до тягарця, слід закинути на нього якомога вище: якщо зачепиться і не впаде на землю, бажання збудеться, ні – то й ні. Ми з Тарасом загадали провести й довести дослідження 100 геномів з України. Закинули – обидва загадані бажання дерево прийняло на себе, отже, так тому й бути. До речі, один з етапів дослідження, а саме секвенування, для нас зробили колеги саме у цьому відомому науковому закладі.
- Такого роду дослідження потребують відповідних коштів – не принагідних, час від часу, ґрантових, а постійного асигнування з державної скарбниці, бо ж стосується надважливої сфери державних інтересів. Хто фінансував цей проєкт?
– Це проєкт УжНУ (ідея, реалізація, фінансування), виконаний у співпраці з Пекінським геномним інститутом, Оклендським, Мічиганським, Корнельським університетами, Національним інститутом здоров’я США, а також з нашими колегами-лікарями з різних куточків країни, оскільки взірці взяті практично з усіх регіонів України.
У процесі проведення дослідження у нашому університеті створено геномну лабораторію, розвиток цього напрямку дійсно потребує постійного фінансування таких досліджень. На тепер це передовий фронт світової науки.
Геномне дослідження прикордонної зони ЄС в рамках проєкту «Партнерство для досліджень геному в Україні та Румунії» відбувається за підтримки спільної транскордонної програми «Румунія – Україна». За частину отриманих коштів, крім іншого, плануємо ще дообладнати лабораторію.
- На початку розмови Ви згадували про персоналізовану медицину. Що вона передбачає?
– Майбутнє медицини в тому, щоб можна було підібрати методи лікування й відповідні медикаментозні засоби для кожного конкретного пацієнта залежно від індивідуальних генетичних особливостей. Поглиблення таких досліджень буде виявляти схильність/несхильність індивіда до все більшого ряду препаратів. Але коли ми зможемо виявляти індивідуальний профіль людини, лікування різних патологій буде підбиратися ІНДИВІДУАЛЬНО. Кожна людина, імовірно, матиме генетичний паспорт, і фахівець більш аргументовано призначатиме курс лікування. Отже, наші дослідження – це початок того, що зробить революцію в медицині.
- Який резонанс результати дослідження можуть мати в суспільно-політичному вимірі?
– Наше дослідження є науковим, націленим на вивчення геному людини. Але його результати значною мірою заперечують відому концепцію «триєдиного російського народу». Якби це було так, то й типові виявлені генетичні мутації у нас мали би бути однаковими. Виявлені ж наукові факти чітко показують, що українці з генетичної точки зору є окремою популяцією, яка має свої унікальні генетичні варіації, як і кожен народ на Землі.
