Тема: Основные направления молекулярной медицины, состояние и перспективы развития. Методы исследования.

План лекции. 1. Основные направления;

2. Методы исследования;

3. Состояние и перспективы развития.

Медицину можно определить как науку о болезнях, способах их диагностики, предупреждения и лечения. Молекулярная медицина это та ее часть, которая занимается изучением молекулярных механизмов, лежащих в основе возникновения и развития патологических процессов в организме человека. Подобные процессы могут явиться результатом генетических дефектов и/или могут быть индуцированы действием неблагоприятных внешних факторов. Важнейшей задачей молекулярной медицины является разработка патогенетических методов диагностики, профилактики и лечения, то есть таких методов, которые направлены на поиск и коррекцию первичных биохимических нарушений. Особенно хочется подчеркнуть профилактическую направленность молекулярной медицины, главнейшей целью которой является более раннее досимптоматическое выявление лиц, имеющих генетическую предрасположенность к развитию того или иного заболевания, а также разработка методов предупреждения тех болезней, к которым человек имеет генетическую склонность.

Конечно, молекулярная медицина родилась не на пустом месте и в ней используется богатейший опыт, накопленный в различных разделах медицины и, прежде всего, в патофизиологии и патохимии. Однако очевидно, что огромные достижения последних десятилетий в молекулярной генетике человека и особенно в геномике и протеомике явились мощным стимулом для бурного развития не только теоретических направлений молекулярной медицины, но что особенно важно, ее практических аспектов. Можно без преувеличения сказать, что в настоящее время буквально у нас на глазах происходит не только рождение и становление этой новой науки, но и ее активное проникновение во все частные медицинские дисциплины.

Важнейшей задачей при изучении любой патологии является разработка методов диагностики заболевания и определения причины его возникновения, включая оценку вклада в патологический процесс генетических и средовых составляющих. Выявление тех метаболических циклов, которые нарушены или изменены при различных формах патологии, а также идентификация генов, мутации которых предопределяют развитие болезни или являются ее факторами риска, позволяют осуществить переход от организменного уровня анализа заболевания к молекулярному. Основной целью этого перехода является молекулярная идентификация всех участников патологических процессов от белков, оперирующих в патологических метаболических циклах, до генов и нахождение среди них первичных дефектов. До геномной эры эти задачи решались очень трудно и только для относительно небольшого числа болезней были известны первичные биохимические дефекты. При этом в каждом частном случае подобный анализ требовал разработки специфических биохимических подходов, часто достаточно трудоемких и дорогостоящих.

Открытие огромного числа генов человека, сопровождающееся идентификацией кодируемых этими генами белков, детальное молекулярное описание многих болезнетворных микроорганизмов, а также разработка методов ДНК-диагностики, позволяющих тестировать состояние генов или иных элементов генома у отдельных индивидуумов, коренным образом изменили эту ситуацию. В настоящее время использование методологии молекулярного анализа стало возможным не только для многих сотен моногенных болезней, но и для подавляющего большинства наиболее распространенных мультифакториальных, а также инфекционных болезней человека.

Одним из основных инструментов молекулярной медицины является ДНК-диагностика. Она выполняется с использованием стандартного набора методов, главным из которых служит полимеразная цепная реакция - ПЦР.

В настоящее время подобная молекулярная диагностика принципиально возможна примерно для 1000 моногенных заболеваний. Подчеркнем еще раз, что для ее проведения необходима молекулярная идентификация гена, ответственного за развитие заболевания. Диагностика мутаций является самым объективным, а иногда и единственным критерием определенного моногенного заболевания. Она может проводится на любых стадиях развития, начиная с момента зачатия ребенка, и не зависит от времени появления первых симптомов заболевания. Таким образом, методы молекулярно-генетического анализа активно используются при диагностике моногенных болезней, включая пренатальную и досимптоматическую диагностику.

Но еще более широкое распространение получила ДНК-диагностика при исследовании наследственной предрасположенности к наиболее частым мультифакториальным болезням человека. В настоящее во всем мире проводятся широкие комплексные исследования, в которые вовлечены десятки тысяч людей.

Очень активно методы молекулярной генетики используются при анализе инфекционных заболеваний. Причем это касается не только разработки наиболее точных и высокочувствительных методов диагностики инфекций, основанных на ПЦР. Не менее важное значение имеют исследования геномов самих патогенных микроорганизмов и анализ молекулярных механизмов их взаимодействия с геномом человека. Организм человека является средой обитания для сотен видов бактерий и вирусов. С биологической точки зрения каждый из нас представляет собой целую систему сосуществующих организмов - симбионтов. Далеко не все из этих симбиотических микроорганизмов патогенные. Без некоторых видов бактерий человек просто не способен существовать и их утрата или снижение количества является причиной развития ряда тяжелых заболеваний. Расшифровка структуры геномов многих болезнетворных микроорганизмов с одновременной идентификацией всех белков, в том числе и вирулентных, является великолепной предпосылкой для разработки патогенетических методов предупреждения и лечения многих инфекционных болезней. Однако нужно отдавать себе отчет, что во многих случаях эта задача является очень непростой. Оказалось, что геномы многих паразитирующих микроорганизмов обладают огромной пластичностью и имеются значительные структурные различия между штаммами бактерий, обитающими в разных частях нашего организма.

Метод ПЦР используется и в судебной медицине. Он лежит в основе геномной дактилоскопии - идентификации личности на основе молекулярного анализа высоко изменчивых маркерных участков ДНК, таких, например, как полиморфные нейтральные однонуклеотидные замены или вариабельные микросателитные повторы. Одинаковый характер маркерных аллелей у человека, подозреваемого в совершении преступления, и в образцах биологического материала, оставленного на месте совершения преступления, может интерпретироваться, как доказательство вины. Причем для проведения подобного анализа годится любой биологический материал, будь то пятна крови, кусочки кожи, волосы или сперматозоиды при изнасиловании. По точности заключения геномная дактилоскопия не уступает обычному дактилоскопическому анализу, но не всегда преступник оставляет отпечатки пальцев на месте совершения преступления. Этот же метод может быть использован для установления отцовства или идентификации останков погибших людей. В последнем случае необходимо обследование ближайших родственников предполагаемого погибшего.

Перспективы развития отечественной молекулярной медицины

Люди старших поколений хорошо помнят тот период в нашей истории, когда генетика и кибернетика были запрещены, объявлены лженауками, «продажными девками империализма». Парадокс заключается в том, что именно эти две науки в конце прошлого и в начале нынешнего тысячелетия определили новый виток цивилизации в истории человечества. Развитие кибернетики завершилось созданием глобальной компьютерной сети «Интернет». А прогресс в области генетики привел к полной или частичной расшифровке структуры геномов многих видов организмов и в том числе человека.

В период «царствования» Т. Д. Лысенко ученые, которые отстаивали свои научные убеждения в генетике, в лучшем случае лишались работы, а иногда и жизни. Последствия этого волюнтаризма драматическим образом сказались на всей отечественной науке и особенно на медицинской и сельскохозяйственной генетике. Достаточно сказать, что в подавляющем большинстве вузов соответствующих профилей преподавание генетики до сих пор проводится в курсе общей биологии и едва выходит за рамки школьной программы. В медицинских институтах студентов, как правило, не знакомят с наследственными болезням человека и с вопросами медико-генетического консультирования, нет курсов по цитогенетике, по биохимической и молекулярной генетике, нет кафедр по медицинской генетике, явно недостаточно количество часов, отпускаемых на преподавание будущим врачам медицинской генетики и на их переподготовку в системе последипломного образования. Катастрофически не хватает преподавателей, способных вести эти предметы и владеющих современной информацией, касающейся молекулярных основ различных форм патологии. Отсутствуют учебники на русском языке по общим и частным вопросам молекулярной медицины. В последнее десятилетие в связи с ухудшением общей экономической обстановки резко сократилось финансирование проводившихся в стране фундаментальных исследований по молекулярной генетике, в том числе и по проекту «Геном человека». Вследствие этого образовался мощный поток миграции из страны молодых специалистов и ученых среднего поколения. Если во времена Лысенко ученым запрещали заниматься генетикой, то сейчас созданы такие условия, что они вынуждены уезжать за границу, чтобы заниматься научными исследованиями в области генетики. В стране осталось очень мало лабораторий, в которых имеется современное оборудование и достаточно ресурсов для финансового обеспечения научных исследований, не говоря уже о зарплате сотрудников, в десятки раз уступающей той, которую аналогичные специалисты - выходцы из нашей страны - получают в лабораториях США и Западной Европы.

Молекулярная диагностика моногенных заболеваний, включая досимптоматическую и пренатальную диагностику, осуществляется в ряде лабораторий страны, находящихся в перечисленных выше институтах и центрах, в отношении таких заболеваний, как муковисцидоз, гемофилия А и В, фенилкетонурия, миодистрофия Дюшенна/Беккера, некоторые формы конечностно-поясной миодистрофии, миотоническая дистрофия, семейная гиперхолестеринемия, синдром Мартина-Белл, адрено-генитальный синдром, некоторые формы спинальных и невральных амиотрофий, болезнь Вильсона-Коновалова, хорея Гентингтона, моногенные формы болезни Паркинсона и болезни Альцгеймера и другие.

Широко разворачиваются в настоящее время исследования, направленные на выявление и анализ генов предрасположенности, а также на разработку профилактических мероприятий в отношении групп лиц, имеющих повышенную генетическую склонность к развитию широко распространенных заболеваний. Наибольшее количество работ в этом направлении касается сердечно-сосудистой патологии, включая атеросклероз, гипертензию, инфаркт миокарда. С этой целью анализируются гены, участвующие в контроле липидного гомеостаза, состояния сосудистой стенки, в работе ренин-ангиотензиновой системы и системы свертывания крови. Последние из перечисленных генов анализируется также в связи с риском развития тромботических заболеваний, включая венозные и артериальные тромбозы и в том числе инсульт. На предрасположенность к этим заболеваниям также может оказывать влияние состояние стенки сосудов. С другой стороны, дефектная работа этих генов может формировать генетический риск развития некоторых форм варикозного расширения вен.

Не остаются в стороне вопросы молекулярной онкологии. Ими прежде всего занимаются в специализированных центрах и институтах. В этой связи исследуют состояния онкогенов, связанных с раком крови, молочной железы, кишечника, простаты. В геронтологических центрах анализируются молекулярные основы, так называемых, старческих заболеваний. В ряде лабораторий Москвы и Санкт-Петербурга началась разработка генотерапевтических программ в отношении миодистрофии Дюшенна, муковисцидоза и некоторых онкологических заболеваний. Однако эти исследования не достигли пока стадии клинических испытаний.

Еще раз подчеркнем, что уровень государственной финансовой поддержки исследований, проводимых в нашей стране в области молекулярной медицины, не сопоставим с тем, который характерен для многих стран Западной Европы, Японии, Индии и даже Китая, не говоря уже о странах Северной Америки. Если эта ситуация в ближайшее время не будет кардинально меняться, мы заранее обрекаем себя на значительное отставание от промышленно развитых стран в одном из самых передовых направлений здравоохранения.

Контрольные вопросы:

1. Основные направления;

2. Методы исследования;

3. Состояние и перспективы развития.

Лекция № 3

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: