Річард Резнік: Вітаємо вас у геномній революції

Пані та панове, дозвольте представити вам людський геном. (Оплески) Перша хромосома, вгорі зліва. Справа знизу - статеві хромосоми. У жінок є дві копії цієї великої Х хромосоми, у чоловіків є Х хромосома і, звичайно, менша копія Y хромосоми. Вибачайте, хлопці, але лише ця маленька річ робить вас відмінними. Якщо збільшити цей геном, то ви, звичайно що, побачите цю подвійну спіраль - код життя, написаний чотирма біохімічними буквами, або, як ми називаємо їх - основами: А, C, G і Т. Скільки ж їх налічується в геномі людини? Три мільярди. Чи велике це число? Що ж, усі можуть кидатись великими числами. Але, насправді, якщо розмістити по одній основі на кожен піксель цього екрану з розширенням 1280 на 800, то нам знадобиться 3000 таких екранів, щоб поглянути на геном. Тож він дійсно доволі великий.

І, можливо, саме через його розміри група людей - між іншим, усі з Y-хромосомами, вирішили, що хочуть секвенувати його. (Сміх) І отже, 15 років та 4 мільярди доларів по тому, геном секвенували та опублікували. В 2003, вони опублікували остаточну версію, над котрою продовжують працювати і надалі. Все це було зроблено на машині, котра виглядає ось так. Коштує це приблизно долар за кожну основу - дуже повільний метод.

Отже, люди, я прийшов сюди, щоб сказати вам, що світ повністю змінився і жоден з вас про це не знає. Отже, тепер ми робимо так - ми беремо геном, ми робимо десь 50 його копій, ріжемо ці копії на шматочки в 50 основ, і секвенуємо їх усі паралельно. І потім ми вносимо це у програму, збираємо заново і повідомляємо вам результати. І щоб показати вам як виглядає Проект Геному Людини - 3 гіга-основи. Один прохід на одній із цих машин - 200 гіга-основ в тиждень. І ці 200 зміняться до 600 вже цього літа, і немає жодних ознак сповільнення цього ритму. Отже, ціна секвенування однієї основи впала у 100 мільйонів разів. Це приблизно так, якби ви заправили машину паливом у 1998-му році, зачекали до 2011-го, і тепер змогли би відправитись на Юпітер і назад двічі.

(Сміх)

Населення світу, кількість комп'ютерів, архів усієї медичної літератури, закон Мура, старий метод секвенування, а ось нові методи. Народ, це логарифмічна шкала, зазвичай лінія так високо не піднімається. Отже, цього року світові можливості секвенування людського геному складають приблизно від 50 до 100 тисяч геномів. І це нам відомо за врахування кількості машин, котрі зараз встановлюються. Й очікується приріст їх кількості у два, три чи навіть чотири рази рік за роком у близькому майбутньому. Втім, є одна лабораторія, що представляє 20 відсотків усіх цих можливостей. Це Пекінський Інститут Геноміки. Між іншим, китайці є явними лідерами у цих перегонах до нового Місяця. Що це означає для медицини?

Ось жінка 37-ми років. У неї гормонально-позитивний рак грудей другої стадії. Їй роблять операцію, призначають хіміо- і радіотерапію. Вона йде додому. Через два роки вона повертається з раком яєчників третього ступеня. На жаль, їй знову призначають операцію та хіміотерапію. Вона знову повертається за 3 роки, у віці 42-х із черговим раком яєчників, і знову хіміотерапія. 6 місяців потому вона повертається з гострою мієлоїдною лейкемією. У неї починається респіраторна недостатність і вона помирає через вісім днів.

Отже, метод, яким лікували цю жінку, вже через 10 років виглядатиме, як кровопускання. І все це тому, що є такі люди, як мій колега - Рік Уілсон із Інституту Генома при Університеті Вашингтона, котрий вирішив обстежити цю жінку посмертно. І провів секвенування. Він взяв клітини шкіри, здорової шкіри, і вражений раком кістковий мозок, і секвенував повний геном обидвох зразків за кілька тижнів, невелика справа. І потім, за допомогою програми він порівняв ці два геноми і виявив, що, споміж іншого, із трьох мільярдів основ відсутніми були 2000 основ у конкретному гені, що називається ТР53. Якщо у вас є подібна мутація у цьому гені, то вірогідність захворіти на рак для вас складає 90%.

На жаль, це вже не допоможе цій жінці, однак це має серйозні, глибокі наслідки для її сім'ї. Я маю на увазі, що якщо у них є той самий тип мутації, і вони пройдуть генетичне тестування і зрозуміють це, то вони зможуть регулярно обстежуватись і виявити рак на ранній стадії, і потенційно прожити значно довше життя.

Дозвольте представити вам близнюків Бірі, котрим діагностували церебральний параліч у віці двох років. Їхня мама є дуже хороброю жінкою, котра не повірила, що симптоми не збігаються і доклавши героїчних зусиль та добряче пошукавши в Інтернеті їй вдалось переконати медичну спільноту, що, насправді, у них щось інше. У них була дофа-чутлива дистонія. Їм прописали Леводопу, і їх стан таки покращився, але симптоми зникли не повністю. Залишились значні проблеми.

Виявляється, що чоловіка на цій фотографії звуть Джо Бірі, і йому пощастило бути директором з інформаційних технологій компанії, котра називається Life Technologies. Це одна із двох компаній, що займаються виробництвом інструментів для масового секвенування цілого генома. Отже, він провів секвенування своїх дітей. І у них виявили серію мутацій у гені SPR, котрий, поміж іншого, відповідає за виробництво серотоніну. Отже, окрім Леводопу цим діткам прописали попередник серотоніну і зараз вони у нормі. Люди, цього б ніколи не трапилось без можливості секвенувати цілий геном! І на той час, а це було кілька років тому, це коштувало 100 тисяч доларів. Сьогодні це 10 тисяч доларів, наступного року це буде тисяча доларів. Ще за рік - 100 доларів, плюс/мінус один рік. Настільки швидким є даний прогрес.

Ось малюк Нік, йому подобається Бетмен і водяні пістолети. І ось Нік потрапляє в дитячу лікарню зі здуттям живота, як у голодуючого. Але справа не у тому, що він не їсть, а у тому, що коли він їсть - його кишківник фактично відкривається і фекалії потрапляють у його черевце. Через сотню операцій він дивиться на маму і каже: "Мамо, помолись за мене, будь-ласка. Мені так боляче." Виявляється, що його педіатр займався клінічною генетикою у минулому і він поняття не має що відбувається, але він пропонує: "Давайте секвенуємо геном цього малюка". І вони виявили точкову мутацію у гені, відповідальному за контроль апоптозу. Отже, теоретично, у нього виникає імунна реакція на те, що відбувається з їжею. І це природна реакція, котра викликає запрограмовану смерть деяких клітин. Проте ген, котрий регулює цей процес, пошкоджено. І, поміж інших речей, це приводить нас до лікування за допомогою пересадки кісткового мозку, яку він проходить. І після дев'яти місяців важкого одужання він тепер їсть стейк із першокласним соусом.

(Сміх)

Ми бачимо перспективи використання генома, як універсального діагностичного засобу, уже сьогодні. Це доступно вже сьогодні. І це значить, що всі ми, всі, хто знаходиться в цьому залі, можуть прожити на 5, 10, 20 років довше лише завдяки цьому. І це надзвичайна історія, якщо не задумуватись про вплив людини на планету і нашу здатність підтримувати виробництво продуктів харчування. Отже, виявляється, що одні і ті ж технології застосовуються для вирощування нових сортів кукурудзи, пшениці, сої та інших злаків з підвищеною стійкістю до посухи, повені паразитів чи пестицидів. Тепер погляньте, якщо кількість населення і надалі зростатиме ми будемо вимушені і надалі вирощувати і споживати генетично модифіковану їжу і це єдина можлива позиція котру я сьогодні приймаю. Хіба що в аудиторії є добровольці, котрі погодяться не їсти. Немає таких, жодного.

Це друкарська машина, котра десятиліттями була невід'ємним атрибутом кожного письмового столу. І фактично, друкарська машина була витіснена ось цим. А потім з'явились більш загальноприйняті версії текстових процесорів. І кінець-кінцем, це було витіснення за витісненням. І ось Боб Меткалф винайшов Ethernet і метод об'єднання усіх цих комп'ютерів, що в корені змінило усе. Й зненацька з'явився Netscape, і Yahoo і, зрештою, ціла дотком-бульбашка. (Сміх) Проте, нема чого хвилюватись, нас швидко врятували iPod, Facebook і, звичайно ж, Аngry Вirds. (Сміх)

Погляньте, ось, де ми знаходимось сьогодні. Це геномна революція сьогодні. Ось де ми є зараз. Отже, я хочу, щоб ви обміркували наступне: Що буде, коли ці точки представлятимуть не окремі основи вашого генома, а будуть об'єднані з геномами по всьому світу. Отже, нещодавно мені довелось придбати страхування життя. І я повинен був відповісти: А. Я ніколи не проходив генетичний тест, В. Я його проходив, ось вам результат. і С. Я проходив його, але результат не скажу. На щастя, я міг дати відповідь А, і відповів я чесно, це на випадок, якщо мій страховий агент зараз слухає. Але, що би трапилось, якби я дав відповідь С?

Нас очікує розквіт прикладної геноміки. Хочете дізнатись чи ви генетично сумісні з вашою дівчиною? Звичайно. Секвенування ДНК на вашому iPhone? Для цього теж є програма. (Сміх) Хто-небудь бажає індивідуальний геномний масаж? Вже сьогодні існує лабораторія, де проводять перевірку на наявність алелів 334 гена AVPR1, так званого гена зради. Тому, якщо ви тут сьогодні зі своєю половинкою, просто поверніться до них і візьміть мазок із ротової порожнини, відправте його в цю лабораторію і ви знатимете напевно. (Сміх) Чи ви дійсно хочете вибрати президента, геном котрого вказує на можливу кардіоміопатію? Тепер, уявіть собі, 2016 рік, і лідер перегонів публікує не лише свій податковий звіт за останні 4 роки, а й свій геном, котрий дійсно виглядає дуже добре. І потім вона закликає усіх своїх суперників зробити те саме. Думаєте, такого не станеться? Гадаєте, це б допомогло Джону Маккейну?

(Сміх)

У скількох людей у цій аудиторії фамілія Резнік, як у мене? Підніміть руку. Хто-небудь? Нікого. Зазвичай, знаходиться один чи два. Отже, мій дід був одним із десяти братів Резніків. І вони всі ненавиділи один одного і роз'їхались у різні куточки планети. Тому, можливо, я є родичем кожному Резніку, якого б не зустрів, але я цього не знаю. Але, уявіть, якби мій геном був анонімно закодований в програмі і геном мого троюрідного брата був би там теж і ця програма могла б їх порівняти і провести ці зв'язки. Неважко уявити. У моєї компанії така програма є вже зараз. Отже, уявіть собі ще одне, що ця програма може запитати про взаємну згоду обидвох сторін: "Чи не хотіли б ви познайомитись зі своїм троюрідним братом?" І, якщо ми обидвоє відповімо "так" - voila! Вітаємо вас в хромосомній соціальній мережі.

(Сміх)

Так що, мабуть, це добре, правда? Маєте більші зібрання клану і тому подібне. Але, мабуть, тут також є свої мінуси. Скільки у цьому залі є батьків? Підніміть руки. Так ось, експерти вважають, що від одного до трьох процентів із вас насправді не є батьками вашої дитини. (Сміх) Погляньте -

(Сміх)

Ці геноми, ці 23 хромосоми, ні в якій мірі не відображають якість наших стосунків чи природу нашого суспільства - принаймні наразі. І, як і з будь-якою іншою новою технологією, лише людству вирішувати - застосовувати її на користь чи ні. І я закликаю вас усіх прокинутись, підключитись і активно впливати на геномну революцію, що відбувається навколо.

Дякую.

(Оплески)