Глава 4 Геном человека и молекулярная медицина

Одним из решающих итогов изучения генома человека является появление и быстрое развитие качественно нового этапа медицинской науки — Молекулярной Медицины. Идентификация многих тысяч структурных и регуляторных генов, выяснение генной природы и молекулярных механизмов многих наследственных болезней, роли генетических факторов в этиологии и патогенеза различных патологических состояний, в т.ч. многих инфекций, доказательство генетической неповторимости каждого индивидуума — вот достижения, составляющие научную основу Молекулярной Медицины. Нет сомнения в том, что именно ей принадлежит будущее, т.е. Молекулярная Медицина, включающая Генную Терапию — это и есть Медицина XXI века (Баранов, 2000а).

Хорошо известны и многие общепризнанные достижения самой молекулярной медицины. Кратко напомним главные из них:

1. Разработаны точные, эффективные и, в значительной степени, универсальные методы диагностики наследственных болезней на любой стадии онтогенеза, в т.ч. и до рождения (пренатальная диагностика) (Горбунова, Баранов, 1997; Пызрев, Степанов, 1997; Бочков, 1997).

2. Разработаны молекулярные подходы для абсолютно точной идентификации личности (геномная дактилоскопия) (Янковский, 1996).

3. Заложены экспериментальные и клинические основы генной терапии наследственных и ненаследственных болезней (Свердлов, 1996; Баранов, Баранов, 2000).

4. На основе данных об индивидуальном биохимическом (генетическом) фингерпринте начаты исследования по фармакогенетике и фармакогеномике (Баранов, 2000,а,б).

5. Разработаны молекулярные основы профилактической (предиктивной) медицины (Баранов и др. 2000).

Таким образом, всеобщая «генетизация» привела к появлению молекулярной медицины. Последняя, в свою очередь, положила начало новым направлениям медицинской науки, одним из которых является предиктивная медицина. Именно молекулярная медицина и ее основные направления (предиктивная медицина, генная терапия, фармкогеномика и пр.), фундамент которых составляет геном человека, и будет определять все многообразие фундаментальных и прикладных наук о человеке в следующем столетии, а, возможно, и тысячелетии.

Смысловыми участками ДНК принято считать области, которые копируются так называемыми молекулами мРНК. Часть ДНК, которая не копируется молекулами РНК, считается информационно бессмысленной. Визуальное представление этих данных поражает воображение. Ведь получается, что 98,5% протяженности хромосом - это безжизненная территория вещества без информационной "начинки", информационная пустота.

Много миллионов лет назад хромосомы многоклеточных организмов выросли в длину и толщину на несколько порядков путем увеличения каркаса ядра задолго до появления самого человека на Земле. Это не сопровождалось ростом численности генов на хромосомах. Потоки генетической информации редко и случайно касались этой территории: подобно микрометеоритам, например, сюда залетали и "застывали" уже неживыми памятниками фрагменты ДНК вирусов. Специальные приемы позволяют определять даты этих далеких событий в эволюции ДНК.

Возможно, что преобладание бессмысленных отрезков ДНК служит пассивной защитой от опасных вирусов, поскольку вероятность попадания разрушающей вирусной информации в смысловую область резко уменьшается. Огромные участки ДНК остаются "нераспаханной целиной" в течение всей жизни клеток. Хотя пустые концевые участки хромосом, как и область центромеров (первичные места спаривания родительских парных хромосом), важны для сохранения вида: они определяют строгое распознавание макрорельефа хромосомы как органеллы клетки (а не микрорельефа молекулы ДНК) одного вида по принципу "ключ-замок". Другими словами, спермии человека не оплодотворяют яйцеклетку обезьяны и наоборот, потому что хромосомы клеток двух видов не распознают друг друга. Поэтому "бессмысленные участки" ДНК осмысленно работают в хромосоме, защищая вид от вторжения чужеродной ДНК.

Поскольку макроустройство хромосомы существенно зависит от "пустой" ДНК без генов, многие события при делении клеток, копировании ДНК в дочерние клетки и окончательное растаскивание хромосом между новыми клетками адресованы участкам, незаселенным информацией для кодирования белков.

В "пустыне" этой есть прежде всего транспозоны, то есть участки, которые меняют свою позицию в геноме. Меняют не беспорядочно, а в определенные участки. Один из таких участков был обнаружен довольно случайно в прошлом году, что позволяет надеяться на его использование для внедрения нужных "терапевтических" генов. Сообщается также об открытии нового транспозона, содержащего ген, который включается на непродолжительное время в мозгу развивающегося плода.

В то же время функциональные гены сами объединяются в области повышенной генной активности, которая в 200 раз может превышать средний уровень. Эта активность способна пробуждать к жизни покоящиеся ретровирусы, сожительство которых с геномом протекает бессимптомно. Эти вирусы в качестве наследственного материала несут не ДНК, а рибонуклеиновую кислоту (РНК). К ним прежде всего относятся ВИЧ и раковые вирусы.

Существует теория, что ВИЧ является своеобразным подавителем иммунного отторжения плода, который наполовину чужероден матери по определению (вторая половина генома, развивающегося в утробе матери ребенка, досталась ему от отца). Если экспериментально подавить в плаценте, образующейся из тканей плода, ретровирусы, то не происходит "приживления" зародыша к стенке матки. А ведь подобных ретровирусов очень много в нашем геноме, и их ДНК "внедряется" в геном чаще всего именно в "пустыне".

Сама карта топографии генов на хромосомах напоминает глобус или контуры Земли, видимые из самолета. Основная часть генов сбита в большие и малые "города", которые разделены огромными безжизненными пространствами. Мужская половая хромосома, обедненная генами, напоминает Византийскую империю, уже пережившую эпоху взлета. За истекший период истории многие гены покинули эту территорию и перебрались в другие "страны".

Наоборот, девятнадцатая хромосома человека напоминает генетическую "столицу" - весь информационный хлам и старые отжившие постройки выкинуты с этой функционально продвинутой территории. С большим трудом на этой хромосоме удалось отыскать вакантные места, не застроенные генами, то есть не несущие в реальный мир проекты трехмерной жизни мира белков и белковых машин. Вот почему аномалии 19-й хромосомы заканчиваются смертью уже в утробе матери.

На техногенном языке - любая функция клетки закодирована устройством белковых машин. На девятнадцатой и двадцать первой хромосоме хорошо виден порядок жизни в "городах": вдоль главной улицы кварталы застраиваются дупликацией генов, то есть все родственники селятся рядом. Хотя бывают исключения, когда новые отпрыски генов начинают осваивать далекие территории. Хромосомы человека отличаются от хромосом бактерий, дрозофилы и низших многоклеточных максимальными перепадами плотности генов по длине двойной спирали ДНК. У человека - максимальное число "мегаполисов" генов наряду с огромными пустыми пространствами бессмыслицы. Именно на границе "генных городов" и "пустырей" родятся новые проекты переустройства старых генов или правил использования старых генов для новой функции.

Подсчеты общего числа генов в геноме человека проводились несколькими международными командами ученых. Однако общепризнанными лидерами гонки считалась частная компания "Селера" во главе с Грегом Вентером. Эта команда пришла первой к финишу, поскольку имела максимальное число секвенаторов для прочитывания генетических текстов и их классификации по признакам однородности, микро- и макрогетерогенности. Критерии, положенные в основу этой классификации, остаются пока дискуссионными. Возможно, что новые открытия в этой области повлияют на признаки, положенные в основу идентификации и периодизации таблицы генов. Сотрудники Вентера пришли к заключению, что к началу 2001 года в геноме человека со стопроцентной достоверностью идентифицировано 30-40 тыс. генов. И это оказалось в три раза меньше, чем они предсказывали еще два года назад.

Вторая команда исследователей из Национального института геномных исследований США во главе с Френсисом Коллинсом независимым способом получила те же результаты - не более 40 тыс. генов в геноме одной клетки человека.

Разнобой в окончательные оценки пока вносят две другие международные коллаборации ученых.

Доктор Вильям Хезелтайн (руководитель фирмы "Хьюмэн Геном Сайенс") настаивает, что в их банке содержится приватизированная информация на 120 тыс. генов. Этой информацией он не собирается пока делиться с мировой общественностью. Фирма вложила деньги в патенты и собирается заработать на полученной информации, поскольку она относится к генам широко распространенных болезней человека.

Фирма "Инсайт" имеет каталог 140 тыс. идентифицированных генов человека и также настаивает на этом количестве общего числа генов человека.

Очевидно, что наспех приватизированная генетическая информация будет еще тщательно проверяться в ближайшие годы, пока точное число букв "алфавита генов" станет окончательно канонизировано. Хотя уже сейчас становится очевидным, что правило чисел и относительное положение генов на хромосоме, по-видимому, никак не предопределяют законов функционирования. Так, белковый состав многих специализированных клеток мыши, крысы и человека выглядит похожим, хотя сами гены разбросаны по-разному на хромосомах.

 

 

Глава 5 Проект "Геном человека"; цели, задачи, достижения

Древние врачи и натурфилософы строили гипотезы по поводу наследственности по видимым данным: внешние сходства детей и родителей, характер, голос, походка, а также болезни и уродства.

Всю историю становления и развития психогенетики можно условно поделить на пять этапов (1973 г. В.Томпсон и Г.Уайльд).

Первый этап (1865 - начало 1900-х) – Гальтон и его последователи. В 1865 первая научная публикация по психогенетике "Наследственный талант и характер" – идеи наследуемости психических особенностей, одаренности и. Вслед за этим вышла его знаменитая книга "Наследственный гений" (1869), а также статьи "Люди науки, их воспитание и характер" (1874) и "История близнецов как критерий относительной силы природы и воспитания

Второй этап - до конца 30-х гг. ХХ столетия - характеризуется интенсивным развитием методологии психогенетики. Были разработаны надежные методы определения зиготности близнецов (Siemens H., 1927). В 20-е гг. в методический арсенал психогенетики прочно вошел метод приемных детей, который и сейчас, наряду с близнецовым, является одним из основных.

Благодаря совместным усилиям генетиков и математиков, совершенствовались методы количественной генетики. большинство психологических признаков относятся к категории количественных, т.е. требуют измерения и применения вариационно-статистических методов.

На третьем этапе (до конца 60-х гг.) психогенетика развивалась экстенсивно. Это был период накопления фактического материала. Продолжала развиваться генетика поведения животных. В 1960 г. вышла первая обобщающая монография по генетике поведения.В этом же году была основана "Ассоциация генетики поведения", начал выходить журнал "Генетика поведения".Это означало, что генетика поведения окончательно оформилась как самостоятельная область науки.

Четвертый этап (до конца 80-х гг.) вновь характеризуется смещением акцентов на развитие методологии психогенетики. совершенствование компьютерных технологий. В этот период начали интенсивно развиваться новые генетико-математические методы (структурное моделирование, метод путей). Психогенетика получила для своих исследований мощный инструмент, который позволял в короткие сроки проводить обработку значительных массивов данных и проверять самые сложные гипотезы.

 

Неослабевающий долгие годы интерес к исследованию наследуемости интеллекта уступает место другим характеристикам человеческой индивидуальности (когнитивным стилям, темпераменту, личности, психофизиологическим особенностям, различным нарушениям развития). Все более тщательно изучаются различные аспекты средовых влияний, создаются специальные методики для изучения семейной среды. Во всем мире начинают закладываться лонгитюдные проекты исследования близнецов и приемных детей, позволяющие проследить траектории развития и генетическую преемственность.

Пятый этап - современный - охватывает 90-е гг. ХХ в. и начало нынешнего, т.е. по времени совпадает с интенсивной работой над проектом "Геном человека". Преобладающим направлением сейчас можно считать геномное. Р. Пломин -в генетике поведения более перспективным является движение "от поведения к генам", включая взаимодействия и корреляции между генотипом и средой, а также возможности коррекции генетических нарушений с помощью средовых воздействий, т.е. "средовой инженерии".

Проект по расшифровке генома человека — международный научно-исследовательский проект, главной целью которого было определить последовательность нуклеотидов, которые составляют ДНК и идентифицировать 20—25 тыс. генов в человеческом геноме.

Проект начался в 1990 году, под руководством Джеймса Уотсона. Целью проекта по расшифровке генома человека является понимание строения генома человеческого вида.

Изначально планировалось определение последовательности более трёх миллиардов нуклеотидов, содержащихся в гаплоидном человеческом геноме. Затем несколько групп объявили о попытке расширить задачу до секвенирования биополимеров - определение их аминокислотной или нуклеотидной последовательности. В результате секвенирования получают формальное описание первичной структуры линейной макромолекулы в виде последовательности мономеров в текстовом виде диплоидного генома человека.

Геном любого отдельно взятого организма (исключая однояйцевых близнецов) уникален, поэтому определение последовательности человеческого генома в принципе должно включать в себя и секвенирование многочисленных вариаций каждого гена. Однако, в задачи проекта «Геном человека» не входило определение последовательности всей ДНК, находящейся в человеческих клетках; а некоторые гетерохроматиновые области (в общей сложности около 8 %) остаются несеквенированными до сих пор.

 

Цели:

-создание детальной физической карты генома человека;

- создание физических карт всех хромосом человека и хромосом ряда модельных организмов;

- определение полной последовательности ДНК человека и ряда модельных организмов;

- развитие методологии и инфраструктуры для хранения, анализа и распределения полученной информации;

-создание технологии, необходимой для достижения перечисленных целей.

Геном был разбит на небольшие участки, примерно по 150 000 пар нуклеотидов в длину. Эти куски затем встраивали в вектор, известный как Искусственная бактериальная хромосома или BAC. Эти векторы созданы из бактериальных хромосом, измененных методами генной инженерии. Векторы, содержащие гены, затем можно вставлять в бактерии, где они копируются бактериальными механизмами репликации. Каждый из кусочков генома потом секвенировали раздельно методом дробовика, и затем все полученные последовательности собирали воедино уже в виде компьютерного текста. Размеры полученных больших кусков ДНК, собираемых для воссоздания структуры целой хромосомы, составляли около 150 000 пар нуклеотидов. Такая система известна под именем «иерархического метода дробовика», потому что вначале геном разбивается на куски разного размера, положение которых в хромосоме должно быть заранее известно.

Существуют многочисленные определения «полной последовательности человеческого генома». Согласно некоторым из них, геном уже полностью секвенирован, а согласно другим, этого ещё предстоит добиться. остаётся несколько регионов, которые считаются незаконченными:

-Прежде всего, центральные регионы каждой хромосомы, известные как центромеры, которые содержат большое количество повторяющихся последовательностей ДНК

-Во-вторых, концы хромосом, называемые теломерами, также состоящие из повторяющихся последовательностей, и по этой причине в большинстве из 46 хромосом их расшифровка не завершена.

Точно не известно, какая часть последовательности остаётся не расшифрованной до теломер, но как и с центромерами, существующие технологические ограничения препятствуют их секвенированию.

-В-третьих, в геноме каждого индивидуума есть несколько локусов, которые содержат членов мультигенных семейств, которые также сложно расшифровать с помощью основного на сегодняшний день метода фрагментирования ДНК.

Бо́льшая часть остающейся ДНК сильно повторяющаяся, и маловероятно, что она содержит гены, однако это останется неизвестным, пока они не будут полностью секвенированы. Понимание функций всех генов и их регуляции остается далеко неполным.

Все люди имеют в той или иной степени уникальные геномные последовательности. Поэтому данные, опубликованные проектом «Геном человека», не содержат точной последовательности геномов каждого отдельного человека.

Почти все цели, которые ставил перед собой проект, были достигнуты быстрее, чем предполагалось. Проект поставил разумную, достижимую цель секвенирования 95 % ДНК. Исследователи смогли секвенировать 99,99 % человеческой ДНК.

Среди наиболее значимых результатов расшифровки генома человека следует выделить следующие:

· определено примерное число генов человека, их оказалось 23 000, а не 80 000, как предполагалось ранее;

· генетические инструкции по формированию личности занимают меньше двух с половиной сантиметров на двухметровой ленте ДНК, заключенной практически внутри каждой клетки тела. Что удивляет самих ученых – насколько малая часть человеческого генома напрямую участвует в построении организма;

· количество генов, несущих эти инструкции, – всего в пять раз больше, чем нужно для взращивания мухи;

· из 3 млрд. генетических букв, составляющих человеческие гены, которые образуют ДНК, 99,9% одни и те же. Всего одна десятая процента и есть наша индивидуальность, что делает нас теми, кто мы есть – красивыми и не очень, здоровыми или больными, умными или глупыми, добрыми или, наоборот, жестокими;

· женская яйцеклетка является и главным источником эволюционных новаций;

· основную ответственность за генетические ошибки несет мужская сперма, в которой содержится вдвое больше мутаций, чем в женской яйцеклетке.

Кроме того, реализация международного проекта «Геном человека» дала толчок развитию передовых технологий в самых разных отраслях, привела к появлению новых подходов в изучении вирусологии, иммунологии, фармакологии и медицине. Появилась новая отрасль - фармокогенетика.

Достижения генетиков могут с успехом применяться в криминалистике и судебной медицине для идентификации личности. Разработан метод «генетической дактилоскопии».

По последовательностям ДНК можно устанавливать степень родства людей, а по митохондриальной ДНК – точно устанавливать родство по материнской линии.

Параллельно с расшифровкой генома человека на базе тех же современных методов были полностью прочитаны геномы таких классических генетических объектов изучения, как муха дрозофила и круглый червь нематода.

Тем самым положено начало созданию единого геномного информационного поля, что чрезвычайно важно как для изучения функции тех или иных генов, так и для понимания механизма эволюции.

Оказалось, что человек незначительно отличается по сложности от червя, имеющего в своем геноме 20 тыс. генов. Гены, выполняющие сходные функции и у дрозофилы, и у червя, и у человека, имеют много общего.

Техника расшифровки структуры генома позволила прочитать генетические коды более 30 патогенных микроорганизмов, в том числе возбудителей чумы, холеры, других вирусов. Найден ген, мутация которого может защитить человека от заражения вирусом иммунодефицита.

Однако следует подчеркнуть, что исследования по определению последовательности нуклеотидов в ДНК, которые были объявлены как завершенные, это еще не расшифровка генома.

Пройден принципиально важный, но только начальный технологический этап расшифровки генома. Расшифровать - значит понять смысл написанного.

Однако пока существует написанный длинный-длинный текст размером около 3 млрд букв. Но ученые до конца не понимают эту «клинопись». О некоторых участках ДНК уже имеется определенная информация, о других ничего не известно.

Изучена структура в лучшем случае 6 – 8 тыс. генов, но это только часть генома. О существовании 90% генов и кодируемых ими белковых молекул, регулирующих работу человеческого организма, ученые до сих пор даже не подозревали.

 

 

Имея структурную карту ДНК, можно перейти к основному этапу работы – изучению неизвестных участков ДНК, распознаванию неизвестных генов и их функций в организме. Следует выяснить, какие биологически активные и важные для нормального метаболизма вещества они кодируют.

Если болезнь окажется наследственной, зная механизм патологии, то есть к чему приводит та или иная мутация, можно будет найти подходы к лечению.

Если мутация приводит к нехватке какого-либо белка, этот белок восполняется через питание или инъекции. Кроме того белок активируют или инактивируют с помощью лекарственных средств или методов генной терапии. В Америке эта программа уже реализуется по всем известным мутациям в известных генах.

В России в настоящее время диагностируется примерно 30 наследственных заболеваний. Однако важно не только определить функцию того или иного гена, но и понять, как он ведет себя на протяжении всей жизни.

Мало знать, что функция гена гемоглобина – переносить кислород, надо знать, почему способность белка связывать кислород с возрастом слабеет и что происходит в гене. Все это тоже предстоит тщательно изучить.

По мнению специалистов, окончательная расшифровка генома человека может занять не менее 100 лет. Что можно ждать от геномных исследований в ближайшие 40 лет? Приведем прогноз Фрэнсиса Коллинза, руководителя программы «Геном человека» (США).

Г.

Генетическое тестирование, профилактические меры, снижающие риск заболеваний. Генная терапия применяется при лечении до 25 наследственных заболеваний.

Медсёстры начинают выполнять медико-генетические процедуры. Широко доступна преимплантационная диагностика.

В США приняты законы для предотвращения генетической дискриминации и соблюдения конфиденциальности. Практические приложения геномики доступны не всем.

Г.

На рынке появляются лекарства от диабета, гипертонии и других заболеваний, разработанные на основе геномной информации.

Разрабатывается терапия рака, прицельно направленная на свойства раковых клеток определенных опухолей. Фармакогеномика становится общепринятым подходом для создания многих лекарств. Изменение способа диагностики психических заболеваний, появление новых способов их лечения, изменение отношения общества к таким заболеваниям. Практические приложения геномики все еще доступны далеко не везде.

2030 г. Демонстрация безопасности генотерапии на уровне зародышевых клеток при помощи технологии гомологичной рекомбинации.

Определение последовательности нуклеотидов всего генома отдельного индивида станет обычной процедурой, стоимость которой примерно 1000 долл.

Каталогизированы гены, участвующие в процессе старения. Проводятся клинические испытания по увеличению максимальной продолжительности жизни человека.

Лабораторные эксперименты на человеческих клетках заменены экспериментами на компьютерных моделях.

2040 г. Основные сферы здравоохранения и методы лечения основаны на геномике. Предрасположенность к большинству заболеваний определяется ещё до рождения.

Доступна эффективная профилактическая медицина с учетом особенностей индивида. Болезни определяются на ранних стадиях путем молекулярного мониторинга.

Для многих заболеваний доступна генная терапия, направленная на исправление «больных генов» или замену «испорченных» генов на «здоровые». Средняя продолжительность жизни достигнет 90 лет.

В 2007 г. был запущен очередной международный проект, получивший название «Энциклопедия ДНК» (Encode). За пять лет ученым удалось проанализировать все 3 млрд пар генетического кода, составляющих человеческую ДНК.

Анализом ДНК занимались более 400 специалистов из 32 научных лабораторий в Великобритании, США, Сингапуре, Испании и Японии.

Международная группа генетиков обнаружила, что огромная часть генетического кода человека, которая ранее считалась нефункциональной, является активной.

Это выяснилось после того, как специалисты получили самую точную в истории карту человеческого генома, расшифровав почти 100% цепочки ДНК.

 

До сих пор основное внимание ученых было сосредоточено на генах, кодирующих белок. Они составляли всего 2% генома. В то же время совершенно упускалась из виду остальная масса, составляющая ДНК, так как ранее считалось, что она неактивна, и специалисты даже называли ее «мусорным геномом».

Ученые выяснили, что смысловую нагрузку несет всего около 1% генома. Все остальные участки ДНК дают инструкции, позволяющие этому 1% реализоваться. Сами они не несут информации, но указывают, в какой момент тот или иной ген должен заработать. То есть являются своеобразными переключателями.

Образно говоря, это все равно что книга с сюжетом, описанным на четырех страницах, где нет ни обозначения главных героев, ни места действия, ни последовательности событий.

Результаты данного фундаментального исследования имеют огромное значение для общей биологии, поскольку проливают свет на механизмы реализации генетической информации на уровне всего генома.

Расшифровка генома позволит создавать действенные ДНК-препараты., что в конечном итоге, приведет к новым эффективным методам лечения многих заболеваний. Очевидно, что у достижений генетиков есть много сторонников и противников. В частности консерватизм и неприятие новаций связаны прежде всего с боязнью непредсказуемости результатов.

Кроме того, существует серьезная психологическая проблема. Открытия генетиков в какой-то степени влияют на мировоззрение человека.

Появляется реальная возможность заглянуть внутрь человека и что-то там исправить. Люди начинают чувствовать себя беспомощными участниками эксперимента. Многие боятся неожиданного, ошеломляющего результата, боятся узнать о себе такое, что может изменить само представление о человеке и его месте в современном мире.

Таким образом, чтобы устранить все препоны к долгой жизни необходимо в ближайшем будущем с помощью генома человека решить следующие проблемы:

· каталогизировать гены, участвующие в процессе старения;

· исключить хромосомные мутации и мутации в митохондриях;

· научиться полноценному восполнению потери клеток;

· решить проблему утилизации внутри- и внеклеточного мусора;

· избавиться от внеклеточных перекрестных связей.

Решить указанные проблемы поможет использование потенциальных возможностей стволовых клеток и развитие нанотехнологий.

Следует обратить внимание на то, что важной особенностью нашей генетической памяти является то, что в ней хранится «архив» всей нашей жизни.

По всей видимости, есть информация о том какими вы были в детстве и как выглядели в юности, какими стали в зрелости, как выглядим и каково наше здоровье теперь.

Вероятно, клетки «помнят» все физические копии вашего организма, начиная с рождения и до сегодняшнего дня.

Осталось дело за малым – научиться находить эти копии и возвращаться к ним, запуская соответствующие программы.

 

 

Заключение

Биоинформатика является молодой, но перспективной областью биологической науки, основной задачей которой является работа с большими массивами молекулярно-генетических данных, а также моделирование и предсказание свойств отдельных биологических молекул и целых биологических систем. Подходы, разработанные для применения в биоинформатических исследованиях, такие как методы работы с геномными базами данных, алгоритмы выравнивания последовательностей и предсказания вторичной структуры молекул нуклеиновых кислот и белков и их термодинамических параметров, могут применяться не только в биоинформатических ислледованиях, но и быть полезными в лабораторной молекулярно-генетической работе. В частности, подобные подходы были использованы нами в работе по поиску и функциональной характеристике мутаций в гене ND6 митохондриального генома человека. Применение биоинформатических инструментов позволило сравнительно быстро и эффективно найти в базе данных нужную нуклеотидную последовательность, подобрать к ней праймеры, проанализировать полученную в результате секвенирования последовательность и оценить влияние обнаруженных замен на функционирование соответствующего белка.

По мере все более полной «генетизации» жизни человека, т.е. проникновения генетики не только во все разделы медицины, но и далеко за ее пределы, в том числе в социальные сферы, нарастающей заинтересованностью всех слоев мирового сообщества в достижениях генетики (Collins, 1999), все более очевидным для ученых, чиновников, правительств и просто образованных людей становится необходимость решения многочисленных этических, юридических, правовых и социальных проблем, порождаемых успехами в изучении генома человека и понимании его функций (Иванов, Юдин, 1998 WHO Reports Series, 1998). Серии Этических, Правовых и Социальных программ, направленных на изучение проблем адаптации человека и общества в целом к восприятию достижений генетики, быстро развиваются при финансовой поддержке тех же комитетов, институтов и организаций, которые финансируют и программу «Геном Человека» (Collins, 1999).

Программа "Геном человека" не прекращает существование, она меняет ориентацию: из структурной геномики превращается в функциональную, чтобы понять функции тех генов, которые ученые узнали. Например, американцы только что выделили 300 миллионов долларов на биоинформатику, потому что без нее ничего нельзя выяснить. Программа наконец-то начнет возвращать человечеству затраченные на нее миллиарды долларов.

Знаете, как говорят англичане: "This is the end of the beginning" - "Это конец начала". Вот именно эта фраза точно отражает нынешнюю ситуацию. Начинается самое главное и самое интересное.

Развитие науки идет таким образом, что мы все точнее и точнее знаем то, чего не знаем. Теперь стало совершенно ясно - мы не понимаем, для чего нужна основная часть генома. "Что" - известно, "как" - предстоит узнать…

В будущем можно ожидать интенсивного развития биоинформатики, особенно в таких направлениях, как моделирование биологических систем, предсказание функций генов, систематика биологических объектов и выявление механизмов эволюции органического мира.

 

Список литературы

1. Access 2000: самоучитель / П.Ю.Дубнев. – М.: ДМК Пресс, 2004. – 313 с., ил.

2. Access 2000: справочник / Гюнтер Штайнер; науч. ред. С.И.Молявко. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2000. – 474 с.

3. Excel 2000 / Марк Зайден; науч. ред. А.Плещ, С.Молявко. – М.: Лабо-ратория Базовых Знаний, 1999. – 328 с., ил.

4. Microsoft Office 2000 / Стив Сагман; пер. с англ. А.И.Осипова, П.А.Мерещук. – М.: ДМК, 2002. - 669 c., ил.

5. Microsoft Office XP в целом: наиб. полное рук-во. Для широкого круга пользователей / Ф.Новиков, А.Яценко. – Спб: БХВ-Петербург, 2002. – 917 с., ил.

6. Microsoft PowerPoint 2003: самоучитель / М.В.Спека. – Москва, Санкт-Петербург, Киев: Диалектика, 2004. – 363 с., ил.

7. Microsoft Word 2003 в теории и на практике / С.Бондаренко, М.Бондаренко. – Минск: Новое знание, 2004. – 336 с., ил.

8. Windows 2000: проблемы и решения. Спец. справочник / Мэтью Штре-бе; пер. с англ.П.Анджан, А.Войтенко. – Спб: Питер, 2002 – 858 с.

9. Word 2000 / Марк Зайден; науч. ред. В.Гребнев, С.Молявко. – М.: Ла-боратория Базовых Знаний, 1999. – 336с., ил.

10. Ваш Office 2000: MS Word, MS Excel, Internet Explorer и др. / С.Баричев, О.Плотников. – М.: КУДИЦ ОБРАЗ, 2000. – 318 с., ил.

11. Информатика: учеб. для студ. вузов, обуч. по естеств.-науч. напр. и спец. / В.А.Каймин. – М.: ИНФРА-М, 2000. – 232 с., ил.

12. Компьютерные презентации: от риторики до слайд-шоу / Т.М.Елизаветина. – М.: КУДИЦ ОБРАЗ, 2003. – 234 с.

13. Освой самостоятельно Microsoft Excel 2000 = Teach Yourself Microsoft Excel 2000: 10 минут на урок: учеб. пособие: пер. с англ. / Дженнифер Фултон – М.: Издательский дом «Вильямс», 2000. – 224 с., ил.

14. Технологии работы с текстами и электронными таблицами: Word, Excel / М.С.Шибут; под ред. И.Ф.Богдановой. Минск: общественное объеди-нение «Молодежное научное общество», 2000. – 142 с.

15. Шафрин Ю.А. Информационные технологии: учеб. пособие: В 2 ч / Ю.А.Шафрин. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2003. – Ч.1: Основы информатики и ИТ – 316 с., ил.

16. Шафрин Ю.А. Информационные технологии: учеб. пособие: В 2 ч / Ю.А.Шафрин. – М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2003. – Ч.1: Офисная технология и ИТ – 336 с., ил.

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: