Глава вторая
Будущее человеческого механизма
Последняя по времени революция инноваций стоимостью в триллионы долларов строилась на нулях и единицах. Следующая будет построена на нашем собственном генетическом коде.
Онколог Лукас Уортман – из тех людей, кого приглашают на званый обед, чтобы произвести впечатление на остальных гостей. Он может посоветовать, какие именно фрески Диего Риверы посмотреть в Мехико, и тут же начать рассказывать о последних исследованиях в области борьбы с раком, которые сегодня проводятся в самых передовых лабораториях. В речи Уортмана, выросшего в 45 минутах езды от Чикаго, звучит характерная для Среднего Запада теплота. Держится он тихо и серьезно, у него круглое лицо, добрые голубые глаза и коротко стриженные русые волосы. На его странице в «Фейсбуке» полно фотографий, где он изображен со своей собакой Кадзу. 38-летний Уортман – парень скромный. Даже надев белый халат, он не спешит хвастаться своими достижениями или делиться своей поразительной историей.
А ведь она в самом деле поражает. Лукас работает на передовых рубежах технологий исследования генома: в своей лаборатории в Университете Вашингтона в Сент-Луисе он изучает лейкемию у мышей, создавая всеобъемлющие геномные модели заболевания. И что еще более примечательно, сам Уортман поборол острый лимфобластный лейкоз и выжил. Трижды.
По жестокому стечению обстоятельств любимым предметом Уортмана во время учебы на врача была гематология, где он разглядывал под микроскопом лейкозные препараты. Он обожал это дело. «Думаю, я стал бы лечить лейкоз, даже если бы у меня не было никакого личного опыта борьбы с ним, – говорит Уортман. – Можно диагностировать рак у пациента, просто посмотрев на мазок крови или костный мозг под микроскопом. Когда можешь найти рак, взглянув прямо на него, а не только ухаживая за больным, это приносит какое-то особое удовлетворение».
Уортман провел в Университете Вашингтона большую часть своей профессиональной жизни. И колледж, и медицинскую школу, и резидентуру он окончил в Сент-Луисе.
Университет Вашингтона также спас ему жизнь, когда все было против него. У детей ОЛЛ поддается лечению, но у взрослых часто оканчивается смертельным исходом. Уровень выживаемости для первого рецидива невелик, а для второго данных и вовсе не существует. Так что в 2011 году, когда у Уортмана в третий раз обнаружили ОЛЛ (ему тогда было 33), никто не знал средства, которое могло бы помочь. Его коллеги из Института геномики Вашингтонского университета понимали, что шансы на выживание у Уортмана невелики, но им хотелось предпринять хоть что-нибудь – что угодно, – только бы спасти своего коллегу. Они решили попробовать то, чего никогда не делали раньше: секвенировать дезоксирибонуклеиновую (ДНК) и рибонуклеиновую (РНК) кислоты раковых клеток Уортмана, а затем еще ДНК из образца его кожи, чтобы сравнить ДНК его здоровых и раковых клеток.
Все виды рака начинаются с повреждения ДНК. ДНК повреждается либо со временем, либо из-за унаследованной генетической структуры, либо при воздействии агрессивных химических веществ, таких как сигаретный дым, и в результате мутирует. Мутировавшие ДНК и РНК производят дефектный белок.
Чтобы вылечить пациента вроде Уортмана, ученым нужно знать, почему начинаются проблемы с белком – потому ли, что ДНК неверно проводит генетическое программирование, или потому, что РНК перестает играть свою роль в создании белка? Секвенирование здоровых генов Уортмана и генома раковой клетки позволило бы однозначно определить, где произошел сбой.
Для этого команда Вашингтонского университета поместила образцы Уортмана в 26 университетских аппаратов для секвенирования и в суперкомпьютер. Эти аппараты могут быть размером с персональный компьютер, а могут быть огромными, как копировальный аппарат 1980-х годов, который занимал половину почтового отделения. Лаборатория задействовала их все, и они работали изо дня в день, все ближе и ближе подбираясь к невидимым контурам генетического текста одного конкретного человека. Через несколько недель техника Вашингтонского университета обнаружила виновника. Оказалось, что один из генов в здоровых клетках Уортмана в больших количествах производил FLT3 – белок, который, как выяснилось, подстегивал рост раковых клеток.
Секвенирование может принести больше разочарования, чем пользы. Даже когда с его помощью удается точно определить генетическую мутацию, вызвавшую заболевание, часто бывает так, что еще не найдены медикаменты или иные способы лечения, особенно если эта мутация встречается редко. Но в случае Уортмана новости оказались обнадеживающими. Фармацевтический гигант Pfizer недавно выпустил препарат «Сутент», который ингибирует FLT3. «Сутент» предназначался для лечения рака почек, но после получения результатов анализа Уортман стал первым человеком, которому прописали этот препарат для лечения лимфобластного лейкоза.
После двух недель приема лекарства у Лукаса началась ремиссия. Вскоре он уже достаточно окреп, и его направили на пересадку костного мозга, чтобы убедиться, что рак не мутирует таким образом, что это позволит ему дать рецидив. Прошло четыре года, Уортман по-прежнему живет без рака.
Лечение дало кое-какие побочные эффекты. У Лукаса начали появляться проблемы со зрением и инфекции ротовой полости. Но Уортман однозначно уверен, что это не такая уж великая плата за то, что он остался жив. Его выздоровление – чудо, с какой стороны ни посмотри, и все же нельзя сказать, что он абсолютно вне опасности. Прогноз его врача «осторожен» – это означает, что окончательный результат неизвестен и за его состоянием будут по-прежнему внимательно наблюдать. Уортман говорит, что он до сих пор жив благодаря интенсивному генетическому секвенированию: «У меня нет в этом никаких сомнений. Секвенирование в буквальном смысле спасло мне жизнь».
Такие истории происходят редко, но лечение Лукаса Уортмана – это лишь первые проявления потенциала геномики. Однажды история Лукаса будет казаться обычным делом – и это время настанет уже скоро.
Геномика: как расплавить рак
За последние полвека мы были свидетелями беспрецедентных достижений в области наук о жизни. Искусственное сердце, новые чудодейственные препараты, трансплантация органов и многие другие открытия продлевают жизнь и восстанавливают утерянное здоровье.
Как показывает история Лукаса Уортмана, эти достижения могут показаться незначительными по сравнению с инновациями, которые ожидают впереди. В ближайшие годы мы вступим в мир, где раковые клетки обнаруживаются с предельной точностью, где дышать можно легкими, пересаженными от домашнего скота, и где медицинские услуги лучших больниц мира можно сделать доступными в самых бедных, самых отдаленных уголках земли.
Геномные исследования продвигались вперед с головокружительной скоростью с тех самых пор, как чешский монах Грегор Мендель в середине ХIХ века обнаружил существование феномена наследственности. Но прорыв, с которого началось взаимопроникновение геномики и медицины, произошел в 1995 году, когда впервые был секвенирован геном живого организма – гемофильной палочки. Это бактерия, которая вызывает серьезные инфекции – как правило, у детей.
Почти сразу же стало ясно, что представляет собой святой Грааль геномики: это секвенирование всего генома человека. Если бы мы смогли разобрать три миллиарда пар оснований, которые составляют нашу ДНК, и понять, кто мы такие на молекулярном уровне, в один прекрасный день врачи Лукаса Уортмана в Вашингтонском университете смогли бы установить, почему и как прогрессирует его рак.
Объявление о составлении первого «черновика» генома человека сделал в июне 2000 года президент Билл Клинтон, а через три года Международный консорциум по секвенированию генома человека объявил, что работа завершена. Стоимость анализа последовательности первого генома составила 2,7 миллиарда долларов. В течение следующих десяти лет, по словам новатора-исследователя геномики человека Эрика Ландера, стоимость упала «в миллион раз». В свое время Ландер помогал секвенировать геном человека, а сейчас является директором-основателем Института Брода – центра биомедицинских и геномных исследований, ставшего совместным проектом МТИ и Гарвардского университета. У него дружелюбное лицо с густыми усами, обрамленное кудрявыми седеющими волосами. Он сказал мне, что, по его мнению, цена секвенирования человеческого генома будет падать поразительно быстрыми темпами, что позволит запустить процесс коммерциализации, который привлечет инвестиции частного сектора в создание новых методов диагностики и лечения, а также препаратов, разработанных с опорой на генетику.
Рынок геномики в 2013 году оценивался в одиннадцать с лишним миллиардов долларов, и он будет расти быстрее, чем можно себе представить. Рональд У. Дэвис, директор Стэнфордского центра технологии генома и профессор биохимии и генетики Стэнфордской школы медицины, уподобляет сегодняшнее состояние геномики положению электронной коммерции в 1994 году, когда был основан Amazon, а создатели Google были простыми студентами, еще даже не начавшими работать над своей системой интернет-поиска. В дополнение к падающей стоимости секвенирования Дэвис также называет стимулом для грядущего подъема нашу растущую способность извлекать знания из терабайта данных, заложенных в геноме.
