Какие заболевания с 17 хромосомой. Смотреть что такое "17-я хромосома человека" в других словарях

Хромосомные болезни - это группа тяжелых наследственных заболеваний, вызванных изменением числа хромосом в кариотипе или структурными изменениями отдельных хромосом. Для данной группы заболеваний характерны множественные врожденные пороки развития, задержка внутриутробного и постнатального роста, отставание психомоторного развития, черепно-лицевые дизморфии, нарушение функций нервной, эндокринной и иммунной систем (Ворсанова С.Г.

И др., 1999; Пузырев В.П. и др., 1997).

Частота хромосомных аномалий составляет 5-7 на 1000 новорожденных. В общей группе недоношенных детей хромосомная патология составляет около 3 %. Причем среди недоношенных детей с ВПР уровень хромосомных аномалий достигает 18 %, а при наличии множественных ВПР - более 45% (Ворсанова С.Г. и др., 1999).

Этиологическими факторами хромосомной патологии являются все виды хромосомных мутаций (делеция, дупликация, инверсия, транслокация) и некоторые геномные мутации (анеуплоидии, три- плоидии, тетраплоидии).

К факторам, способствующим возникновению хромосомных аномалий, относят ионизирующую радиацию, воздействие некоторых химических веществ, тяжелые инфекции, интоксикации. Одним из внешних факторов является возраст родителей: у матерей и отцов более старшего возраста чаще рождаются дети с нарушениями кариотипа. Важную роль в возникновении хромосомных аномалий играет сбалансированное носигельство нарушений хромосомного набора. Полные формы хромосомных синдромов возникают в результате воздействия вредных факторов на половые клетки в мейозе, в то время как при мозаичных формах негативные события происходят в течение внутриутробной жизни плода в митозе (Ворсанова С.Г. и др., 1999).

Синдром Дауна - трисомия по 21-й хромосоме (Ворсанова С.Г. и др., 1999; Лазюк Г.И., 1991; Сох A.W., 1999). Частота среди новорожденных - 1:700-1:800. Цитогенетические варианты синдрома Дауна представлены простой полной грисомией 21 (94-95%), транслокационной формой (4%), мозаичными формами (около 2%). Соотношение мальчиков и девочек среди новорожденных с синдромом Дауна равно 1:1.

Дети с синдромом Дауна рождаются в срок, но с умеренно выраженной пренатальной гипотрофией (на 8-10% ниже средних величин). Для больных с синдромом Дауна характерны брахицефалия, монголоидный разрез глаз, круглое, уплощенное лицо, плоский затылок, плоская спинка носа, эпикант, крупный, обычно высунутый язык, деформированные ушные раковины, мышечная гипотония, клинодактилия V, брахимезофалангилия V, резкая гипоплазия средней фаланги и единственная сгибательная складка на мизинце, изменения дерматоглифики (4-пальцевая складка), низкий рост. Патология глаз включает пятна Брушфильда, у детей старшего возраста часто обнаруживается катаракта. Для синдрома Дауна характерны врожденные пороки развития сердца (40 %) и желудочно-кишечного тракта (15%). Наиболее частый вид врожденных пороков сердца - дефекты перегородок, наиболее тяжелым из них является предсердно-желудочковая коммуникация (около 36%). Врожденные пороки развития пищеварительного тракта представлены атрезиями и стенозами двенадцатиперстной кишки. Для детей с синдромом Дауна характерна глубокая умственная отсталость: 90 % детей имеют олигофрению в стадии имбецильности.

Поражения иммунной системы представлены вторичными иммунодефицитами, обусловленными поражением клеточного и гуморального звеньев. У больных с синдромом часто встречаются лейкозы.

Для подтверждения диагноза проводят цитогенетическое исследование. Дифференциальный диагноз проводят с другими хромосомными аномалиями, врожденным гипотиреозом.

Лечение симптоматическое, хирургическая коррекция ВПР.

Синдром Патау - трисомия 13-й хромосомы (Ворсанова С.Г. и др., 1999; Лазюк Г.И., 1991; Сох A.W., 1999). Частота данного синдрома составляет 1:5000 новорожденных. Цитогенетические варианты: простая полная трисомия 13-й хромосомы и различные транслокационные формы. Соотношение полов близко 1:1.

Дети с синдромом Патау рождаются с истиной пренатальной гипотрофией (на 25-30 % ниже средних величин). Многоводие является частым осложнением беременности (около 50 %). Для синдрома Патау характерны множественные BIIP черепа и лица: расщелины верхней 1убы и неба (обычно двусторонние), уменьшенная окружность черепа (редко наблюдается тригоноцефалия), скошенный, низкий лоб, узкие глазные щели, запавшая переносица, широкое основание носа, низко расположенные и деформированные ушные раковины, дефекты скальпа. Отмечается полидактилия и флексорное положение кистей (второй и четвертый пальцы приведены к ладони и полностью или частично перекрыты первым и пятым пальцами).

Для больных с синдромом Патау характерны следующие пороки внутренних органов: дефекты перегородок сердца, незавершенный поворот кишечника, кисты почек, пороки половых органов. Большинство детей с синдромом Патау умирают в первые дни или месяцы жизни (около 95 % - до 1 года).

Для подтверждения диагноза проводят цитогенетическое исследование. Дифференциальный диагноз проводят с другими формами хромосомных аномалий, синдромом Меккеля, рото-лице-пальцевым синдромом II типа, тригоноцефалией Опитца.

Синдром Эдвардса - трисомия 18 (Ворсанова С.Г. и др., 1999; Лазюк Г.И., 1991; Сох A.W., 1999). Частота данного синдрома составляет 1:5000-7000 новорожденных. Цитогенетические варианты почти полностью обусловлены простой полной трисомией 18 и реже мозаичными формами заболевания. Соотношение полов равно М:Ж = 1:3.

Дети с синдромом Эдвардса рождаются с резкой пренатальной гипотрофией (масса при рождении - 2200). Череп долихоцефальной формы, отмечается микростомия, узкие и короткие глазные щели, выступающее надпереносье, деформированные и низко расположенные ушные раковины. Характерно флексорное положение кистей, однако в отличие от синдрома Патау, приведение второго и третьего пальцев более резко выражено, пальцы согнуты только в первом межфаланговом суставе.

Для синдрома Эдвардса характерны пороки сердца и крупных сосудов (около 90% случаев). Преобладают дефекты межжелудочковой перегородки. Высока частота клапанных пороков: в 30% случаев встречается аплазия одной створки полулунного клапана аорты и/или легочной артерии. Эти пороки имеют диагностическое значение, поскольку при других хромосомных болезнях они редки. Описывают пороки ЖКТ (около 50% случаев), глаз, легких, мочевой системы. Дети с синдромом Эдвардса погибают в раннем возрасте от осложнений, вызванных BIIP.

Для подтверждения диагноза проводят исследование кариотипа. Дифференциальный диагноз проводится с синдромами Смита- Лемли-Опитца, церебро-окуло-фациоскелетным, VATER-ac- социацией.

Синдром Шерешевского Тернера (Бочков Н-П., 1997; Ворса- нова С.Г. и др., 1999; Лазюк Г.И., 1991). Частота синдрома составляет 1:2000-1:5000 новорожденных. Цитогенетические формы многообразны. В 50-70% случаев отмечается истинная моносомия во всех клетках (45,ХО). Встречаются другие формы хромосомных аномалий: делеция короткого или длинного плеча Х-хромосс>мы, изохромосомы, кольцевые хромосомы, различные формы мозаицизма (30-40%).

У новорожденных и детей грудного возраста отмечаются короткая шея с избытком кожи и крыловидными складками, лимфатический отек стоп, голеней, кистей рук и предплечий, который является отражением аномалий развития различных отделов лимфатической системы. У трети больных диагноз ставится в период новорожден- ности. В дальнейшем основными клиническими проявлениями являются низкий рост, недоразвитие вторичных половых признаков, гипогонадизм, бесплодие. Описаны пороки сердца, почек, широкая грудная клетка, эпикант, микрогнатия, высокое небо.

Для подтверждения диагноза проводят цитогенетическое исследование.

Лечение", хирургическая коррекция врожденного порока сердца (ВПС), пластическая коррекция шеи, заместительная гормональная терапия.

Синдром Вольфа-Хиршхорна - частичная моносомия короткого плеча хромосомы 4 (Козлова С.И. и др., 1996; Лазюк Г.И., 1991). Частота - 1:100 000 новорожденных. Синдром обусловлен делецией сегмента короткого плеча четвертой хромосомы. Среди детей с синдромом Вольфа-Хиршхорна преобладают девочки.

Резко выраженная задержка физического и психомоторного развития являются одним из основных клинических признаков синдрома. При этом заболевании нренатальная гипотрофия выражена больше чем при других хромосомных болезнях: средняя масса детей при рождении у доношенных детей составляет 2000 г. Характерны следующие черепно-лицевые дизморфии: умеренно выраженная микроцефалия, клювовидный нос, гипертелоризм, эпикант, крупные, оттопыренные ушные раковины, расщелины губы и неба, аномалии глазных яблок, антимонголоидный разрез глаз, маленький рот. Отмечаются также гипоспадия, крипторхизм, сакральная ямка, деформация стоп, судорожный синдром. Более чем у 50% детей имеются врожденные пороки развития сердца, почек, ЖКТ.

Синдром «кошачьего крика» - частичная моносомия короткого плеча хромосомы 5, (5р)-синдром (Козлова С.И. и др., 1996; Лазюк Г.И., 1991). Частота данного синдрома составляет 1:45 000 новорожденных. В большинстве случаев выявляется делеция короткого плеча пятой хромосомы, встречаются мозаицизм по делеции, образование кольцевой хромосомы, транслокации (около 15 %). Девочки с этим синдромом встречаются чаще, чем мальчики.

Наиболее характерными клиническими признаками синдрома 5р- являются специфический плач, напоминающий кошачье мяуканье, и умственное и физическое недоразвитие. Описаны следующие черепно-лицевые аномалии: микроцефалия, низко расположенные, деформированные ушные раковины, лунообразное лицо, гипертелоризм, эпикант, косоглазие, мышечная гипотония, диастаз прямых мышц живота. «Кошачий крик», как правило, обусловлен изменениями гортани (сужение, мягкость хрящей, отечность и необычная складчатость слизистой, уменьшение надгортанника).

Врожденные пороки развития внутренних органов встречаются редко. Встречаются врожденные пороки сердца, ЦНС, почек, ЖКТ. Большинство больных погибают в первые годы жизни, около 10 % - достигают десятилетнего возраста.

Для подтверждения диагноза проводят цитогенетическое исследование. Дифференциальный диагноз проводят с другими хромосомными аномалиями.

Микроцитогенетические синдромы. В эту группу заболеваний входят синдромы, обусловленные незначительными делениями или дупликациями строго определенных участков хромосом. Их истинная этиологическая природа была установлена с использованием молекулярно-цитогенетических методов (Бочков Н.П., 1997).

Синдром Корнелии де Ланге (Козлова С.И. и др., 1996; Пу- зырев В.Г1. и др., 1997). Частота данного синдрома составляет 1:12 000 новорожденных. Синдром обусловлен микродупликацией длинного плеча 3-й хромосомы - dup (3) (q25-q29). Соотношение полов М:Ж = 1:1.

Как правило, дети отстают в росте и психомоторном развитии. Для этого синдрома характерны следующие черепно-лицевые диз- морфии: микроцефалия, синофриз, тонкие брови, длинные, загнутые ресницы, маленький нос с открытыми вперед ноздрями, деформированные ушные раковины, длинный фильтр, тонкая верхняя губа, высокое небо и расщелина неба. Характерными признаками являются акромикрия, олигодактилия, клинодактилия V, гипоплазия лучевой кости. Описаны миопия, астигматизм, атрофия зрительного нерва, страбизм, позднее прорезывание зубов, большие межзубные промежутки, гипертрихоз, высокий голос, мышечный гипертонус. Для данного синдрома характерны следующие ВПР: поликисгоз почек, гидронефроз, пилоростеноз, крипторхизм, гипоспадия, пороки кишечника, ВПС.

Описаны два клинических варианта синдрома. Классический вариант сопровождается выраженной пренатальной гипотрофией, значительной задержкой физического и умственного развития и грубыми пороками развития. Доброкачественный - лицевыми и скелетными аномалиями, небольшой задержкой психомоторного развития, врожденные пороки развития, как правило, не характерны.

Диагноз ставится клинически на основании особенностей фенотипа. Дифференциальный диагноз проводится с синдромом Коф- фина-Сириса.

Синдром лиссэнцефалии (Синдром Миллера -Дикера)

(Козлова С.И. и др., 1996; Пузырев В.II. и др., 1997). Синдром обусловлен микроделецией короткого плеча 17-й хромосомы - del (17) (р 13.3). Соотношение полов М:Ж = 1:1.

Для заболевания характерно выраженное отставание в психомоторном развитии, судорожный синдром. Черепно-лицевые дизмор- фии включают: микроцефалию, высокий лоб, суженный в височных областях, выступающий затылок, ротированные ушные раковины со сглаженным рисунком, антимонголоидный разрез глаз, гипертелоризм глаз, «карпий» рот, микрогнатия, гипертрихоз лица. Характерны полидактилия, камподактилия, поперечная ладонная складка, мышечная гипотония, затруднения при глотании, апноэ, повышение сухожильных рефлексов, децеребрационная ригидность.

Описаны следующие ВНР: BIIC, агенезия почек, атрезия двенадцатиперстной кишки, крипторхизм. Больные погибают в раннем детстве. На аутопсии выявляют отсутствие борозд и извилин в больших полушариях головного мозга.

Диагноз основан на особенностях фенотипа и клинической картины, а также данных молекулярно-генетического исследования. Дифференциальная диагностика проводится с хромосомной патологией, синдромом Цельвегера.

Синдром Смита-Магениса (Smith А.С.М. et al., 2001). Частота данного синдрома составляет 1:25000 новорожденных. Синдром обусловлен интерстициальной делецией короткого плеча 17-й хромосомы - del (17) (pi 1.2). В 50 % случаев описано снижение двигательной активности плода в пренаталыюм периоде. Вес и рост детей при рождении нормальные, в дальнейшем росто-весовые показатели отстаю т от возрастной нормы.

Синдром Смита-Магениса характеризуется специфическим фенотипом, отставанием умственного и физического развития, поведенческими особенностями. К лицевым дизморфиям относятся: гипоплазия средней части лица, широкое, квадратное лицо, брахицефалия, выступающий лоб, синофриз, монголоидный разрез глаз, глубоко посаженные глаза, широкая переносица, короткий вздернутый нос, микрогнатия, толстая, вывернутая вверх верхняя губа. Одним из характерных клинических симптомов является мышечная гипотония, отмечаются гипорефлексия, плохое сосание, глотание, гастроэзофакальный рефлюкс. В младенчестве встречаются нарушения сна (сонливость, частое засыпание, летаргия).

Диагноз основан на сочетании фенотипических и поведенческих особенностей, данных молекулярно-генетического исследования. Дифференциальный диагноз проводится с синдромами Праде- ра-Вилли, Вильямса, Мартина-Белла, вело-кардио-фациальным синдромом.

Синдром Беквита-Видемана (Козлова С.И. и др., 1996). Синдром относится к группе синдромов с опережением физического развития и обусловлен дупликацией короткого плеча 11-й хромосомы: dup(ll)(pl5).

При рождении, как правило, отмечается макросомия с увеличением мышечной массы и подкожного жирового слоя (вес более 4 кг). В некоторых случаях опережение физического развития развивается постнатально. В неонатальном периоде возможно развитие гипогликемии. Наиболее часто встречается макроглоссия, омфа- лоцеле, иногда - расхождение прямых мышц живота. Характерный признак синдрома - вертикальные бороздки на мочках ушей, реже - округлые вдавления на задней поверхности завитка. Типичным признаком является висцеромегалия: описаны увеличение печени, почек, поджелудочной железы, сердца, матки, мочевого пузыря, тимуса. Характерны микроцефалия, гидроцефалия, выступающий затылок, аномалии прикуса, экзофтальм, гемигинертрофия, иммунодефицитные состояния, возможна умеренная умственная отсталость. Костный возраст опережает паспортный. В 5% случаев развиваются злокачественные опухоли. Выявляется гиперхолестеринемия, гиперлигшдемия, гииокальциемия.

Диагноз основывается на совокупности данных клинической картины и результатах молекулярно-генетического исследования. Дифференциальный диагноз следует проводить с врожденным гипотиреозом, омфалоцеле.

Описание

Метод определения ПЦР, секвенирование Выдаётся заключение врача-генетика!

Исследуемый материал Цельная кровь (с ЭДТА)

Доступен выезд на дом

Исследование наличия дупликации на хромосоме 17 в области гена РМР22.

Тип наследования.

Аутосомно-доминантный.

Гены, ответственные за развитие заболевания.

РМР22 (PERIPHERAL MYELIN PROTEIN 22).

Ген расположен на хромосоме 17 в регионе 17p11. Ген содержит 4 экзона.

К настоящему времени картировано более 40 локусов, отвечающих за наследственные моторно-сенсорные нейропатии, идентифицировано более двадцати генов, мутации в которых приводят к развитию клинического фенотипа НМСН.

Мутации в гене РМР22 приводят также к развитию болезни Дежерина-Сотта, болезни Русси-Леви, воспалительной демиелинизирующей нейропатии, нейропатии с параличом от сдавления.

Определение заболевания.

Болезнь Шарко-Мари-Тута (ШМТ), или невральная амиотрофия Шарко-Мари, известная и как наследственная моторно-сенсорная невропатия (НМСН) - обширная группа генетически гетерогенных заболеваний периферических нервов, характеризующихся симптомами прогрессирующей полинейропатии с преимущественным поражением мышц дистальных отделов конечностей. НМСН являются не только самыми частыми среди наследственных заболеваний периферической нервной системы, но и одними из самых частых наследственных заболеваний человека.

Патогенез и клиническая картина.

Возникновение заболевания в большинстве случаев обусловлено избыточной экспрессией периферического белка миелина (РМР22)вследствие дупликации гена, который составляет от 2% до 5% миелиновых белков периферических нервов. Возникновение признаков заболевания при наличии точковых мутаций в гене РМР22 связано с нарушением процессов деградации шванновских клеток и их включения в компактный миелин. Заболевание возникает в 1-2 десятилетии жизни. У 75% больных первые признаки выявляются до 10 летнего возраста, а у остальных 25% - до 20 лет. Первыми в патологический процесс вовлекаются сгибатели стоп, что клинически проявляется их гипотрофией и нарушением походки в виде степпажа. По мере прогрессирования заболевания возникает деформация стоп в виде фридрейховой, полой или эквино-варусной и голени приобретают вид перевернутых бутылок. Поражение дистальных отделов рук возникает, как правило, спустя несколько месяцев или лет. Первыми поражаются межкостные мышцы кистей и мышцы гипотенара. По мере прогрессирования заболевания кисть приобретает вид «когтистой лапы» или «обезьяньей лапы». В области пораженных мышц рук и ног обнаруживаются расстройства поверхностной и глубокой чувствительности. В 56% случаев у больных отмечается сенситивно-мозжечковая атаксия и интенционный тремор кистей. Сухожильные рефлексы в начальной стадии болезни снижаются, и по мере прогрессирования заболевания быстро угасают. Характерным симптомом этой формы заболевания является определяемое пальпаторно утолщение нервных стволов. Наиболее часто этот симптом можно отметить в ушном и локтевом нервах. Вовлечение в процесс проксимальных мышц рук и ног не характерно и наблюдается лишь у 10% больных в пожилом возрасте. Течение заболевания медленно прогрессирующее, не приводящее к тяжелой инвалидизации. Больные до конца жизни сохраняют способность к самообслуживанию и самостоятельно передвигаются. Описано несколько больных, с клиническими проявлениями периферической нейропатии в сочетании с умственной отсталостью, дизморфическими чертами строения лица и патологией зрения, у которых делеция в области короткого плеча 17 хромосомы была более протяженная и могла быть определена при использовании цитогенетических методов. В настоящее время к этому варианту наследственных моторно-сенсорных нейропатий относят болезни Русси-Леви и Дежерина-Сотта, которые до недавнего времени выделяли в самостоятельные нозологические формы.

Электронейромиографические признаки поражения периферических нервов возникают задолго до появления первых клинических симптомов. Наличие этих признаков можно отметить, начиная с двухлетнего возраста, а у гомозигот по мутации (при наличии четырех копий РМР 22 гена) - с годовалого возраста. Основными электромиографическими признаками являются: резкое снижение скоростей проведения импульса по периферическим нервам, которое в среднем составляет 17-20 м/сек и колеблется от 5 до 34 м/сек; снижение амплитуды М-ответа; удлинение дистальной латенции и F-волны; отсутствие или резкое снижение амплитуды сенсорного потенциала.

В биоптате периферических нервов определяются специфические луковицеподобные утолщения миелиновой оболочки периферических нервов, образованные отростками шванновских клеток и базальной мембраны, чередующиеся с участками де- и ремиелинизации.

Частота встречаемости:

Для всех форм НМСН варьирует от 10 до 40:100000 в различных популяциях.

Перечень исследуемых мутаций может быть предоставлен по запросу.

Литература

1. Миловидова Т.Б., Щагина О.А., Дадали Е.Л., Поляков А.В. , Классификация и алгоритмы диагностики различных генетических вариантов наследственных моторно-сенсорных полинейропатий // Медицинская генетика. 2011 г. т. 10. N 4. с. 10-16.
2. Тибуркова Т.Б., Щагина, О.А., Дадали Е.Л., Руденская Г.Е., Федотов В.П., Поляков А.В., Клинико-молекулярно-генетический анализ наследственной моторно-сенсорной нейропатии 1-го типа // Материалы VI-го съезда Российского общества медицинских генетиков, Медицинская генетика, приложение к N5 , 2010, с.178.
3. Щагина О.А., Дадали Е.Л., Тибуркова Т.Б., Иванова Е.А., Поляков А.В., Особенности клинических проявлений и алгоритмы молекулярно-генетической диагностики генетически гетерогенных вариантов наследственных моторно-сенсорных полинейропатий. // Молекулярно-биологические технологии в медицинской практике, "Альфа Виста Н", Новосибирск, 2009 с.183-193.
4. Тибуркова Т.Б., Щагина О.А., Дадали Е.Л., Руденская Г.Е., Поляков А.В. , Клинико-молекулярно-генетический анализ наследственной моторно-сенсорной нейропатии 1 типа. // Медицинская генетика, 2009, №12, с.34-35.
5. Mersiyanova IV, Ismailov SM, Polyakov AV, Dadali EL, Fedotov VP, Nelis E, Lofgren A, Timmerman V, Van Broeckhoven C, Evgrafov OV. (2000) Screening for mutations in the peripheral myelin genes PMP22, MPZ and Cx32 (GJB1) in Russian Charcot-Marie-Tooth neuropathy patients. Hum Mutat. 2000 Apr;15(4):340-347.
6. Г.Е. Руденская, И.А. Шагина, Н.Н. Вассерман, И.А. Мерсиянова, Е.Л. Дадали, А.В. Поляков. Наследственная моторно-сенсорная невропатия с Х-сцепленным доминантным наследованием. Журнал невропатологии и психиатрии им. С.С.Корсакова.- 2001.- №10.- С. 8-13.
7. Milovidova T., Schagina O., Dadali E., Fedotov V., Polyakov A. , Charcot-Marie-Tooth disease type I in Russia // European Journal of Neurology, vol. 18, supp. 2, p. 656, T206. September 2011.
8. OMIM.

Подготовка

Специальной подготовки к исследованию не требуется. Обязательны к заполнению:

*Заполнение «анкеты молекулярно-генетического исследования» необходимо для того, чтобы врач-генетик, на основании полученных результатов, во-первых, имел бы возможность выдать пациенту максимально полное заключение и, во-вторых, сформулировать для него конкретные индивидуальные рекомендации.

Хромосома 17

Процесс накопления знаний означает не только возникновение новых связей между нейронами, но и удаление старых связей. В мозгу эмбриона нервные клетки образуют значительно более сложную сеть взаимосвязей, многие из которых разрываются и исчезают по мере взросления. Например, у новорожденных половина клеток зрительной коры головного мозга получает импульсы сразу от обоих глаз. Вскоре после рождения в результате радикального обрезания лишних аксонов происходит разделение зрительной коры больших полушарий на области, которые обрабатывают информацию только от левого или правого глаза. Удаление несущественных связей ведет к функциональной специализации областей мозга. Точно так же скульптор скалывает лишние части в глыбе мрамора, чтобы освободить скрытое в ней произведение искусства. У слепых от рождения младенцев млекопитающих специализации зрительной коры мозга не происходит.

Устранение лишних связей между нервными клетками означает не только разрывы синапсов. Гибнут сами клетки. Мы столько раз слышали печальную историю о том, что нервные клетки гибнут и больше не восстанавливаются. За день можно потерять до 1 млн нервных клеток. Но вот у мыши с дефектным геном ced-9 нервные клетки не умирают, что не делает ее умнее. Напротив, такую мышь ждет печальный конец с огромным, но совершенно неразвитым мозгом. У эмбрионов на поздних месяцах развития и у грудных детей нервные клетки гибнут в мозгу с невероятной скоростью. Но это не результат болезни, а способ развития мозга. Если бы клетки не гибли, мы бы не могли думать.

Подталкиваемые определенными генами, к которым относится ген ced-9 , здоровые клетки организма совершают массовый суицид. (Разные гены семейства ced вызывают гибель клеток других органов.) Гибель клеток осуществляется в строгом соответствии с предначертанным планом. Так, у микроскопического червя нематоды эмбрион перед рождением из яйца состоит из 1090 клеток, но затем 131 из них погибает, оставляя взрослый организм ровно с 959 клетками. Эти клетки как будто приносят себя в жертву ради процветания организма наподобие солдат, которые с криком «За Родину» идут в смертельную атаку, или подобно рабочим пчелам, которые погибают, оставляя свое жало в теле незваного гостя. Аналогия, между прочим, не такая уж надуманная. Взаимоотношения между клетками организма действительно напоминают отношения между пчелами в улье. Предки всех клеток организма были когда-то свободно живущими одноклеточными организмами. Их «решение» организовать кооператив, принятое однажды 600 млн лет назад, было следствием тех же причин, которые заставили объединиться в семьи предков общественных насекомых (только произошло это гораздо позже, примерно 50 млн лет назад). Генетически родственные создания, в одном случае на клеточном уровне, а в другом - на уровне организмов, оказались гораздо более устойчивыми к превратностям судьбы, когда распределили между собой функции, оставив репродуктивную функцию в одном случае половым клеткам, а во втором - царице семейства.

Аналогия оказалась настолько хорошей, что позволила ученым лучше понять природу многих неинфекционных соматических заболеваний. Нередко среди солдат возникают мятежи, направленные против командования, да и среди пчел дисциплина поддерживается не только инстинктом, но и коллективной бдительностью и изгнанием лодырей из улья. На генетическом уровне лояльность рабочих пчел своей царице поддерживается тем, что пчелиная матка спаривается сразу с несколькими самцами. Генетическая неоднородность потомства не дает возможности проявиться генам, направленным на развал семьи и на возврат к одиночному образу жизни. Проблема мятежа является острой также для клеток многоклеточных организмов. Постоянно некоторые клетки забывают о своем патриотическом долге, который состоит в обеспечении всем необходимым половых клеток. Вместо этого они начинают делиться и вести себя как самостоятельные организмы. В конце концов, каждая клетка является потомком свободно живущих предков. Прекращение деления идет вразрез с основной тенденцией развития всех живых организмов, а точнее, их генов, - воспроизводить самих себя. Во всех тканях организма каждый день появляются мятежные произвольно делящиеся клетки. Если организм не сможет их остановить, возникает раковая опухоль.

Но обычно у организма есть средства для подавления мятежа раковых клеток. Каждая клетка содержит систему генов, которые стоят на страже организма и включают программу самоуничтожения при первых признаках бесконтрольного деления клетки. Наиболее известный ген клеточного суицида, о котором написано множество статей, начиная с того дня, когда он был обнаружен в 1979 году, - это ген TP53 , лежащий на коротком плече хромосомы 17. В этой главе мы расскажем о проблеме рака с точки зрения генов, чья задача состоит в обеспечении самоликвидации раковых клеток.

В то время, когда Ричард Никсон в 1971 году объявил войну раку, ученые практически ничего не знали о своем враге, помимо очевидного факта интенсивного деления клеток в пораженных тканях. Также было очевидно, что в большинстве случаев онкология не является ни инфекционным, ни наследственным заболеванием. Общепризнанным было мнение, что рак - это не отдельное заболевание, а проявление самых разнообразных нарушений функционирования организма, часто связанных с воздействием внешних факторов, которые ведут к неконтролируемому делению клеток. Так, трубочисты «зарабатывают» рак мошонки в результате постоянного контакта с дегтем; рентгеновское или радиационное облучение ведет к белокровию; у курильщиков и строителей, работающих с асбестом, развивается рак легких и т. д. и т. п. Также было понятно, что влияние канцерогенных факторов может быть не прямым, а связанным с общим ослаблением иммунной системы организма.

На проблему рака под другим углом зрения удалось посмотреть благодаря открытиям нескольких конкурирующих групп ученых. Так, в 1960 году Брюс Эймс (Bruce Ames) из Калифорнии показал, что общим между такими канцерогенами как рентгеновское облучение и деготь является их способность разрушать ДНК. Эймс предположил, что причина рака кроится в генах.

Другое открытие произошло намного раньше, еще в 1909 году: Пейтон Роус (Peyton Rous) доказал инфекционную природу саркомы цыплят. Его работа долго оставалась незамеченной, поскольку инфицирование довольно сложно воспроизводилось в эксперименте. Но в 1960-х годах было описано множество новых онковирусов животных, включая вирус саркомы цыплят. В возрасте 86 лет Роус получил Нобелевскую премию за свое давнее открытие. Вскоре были обнаружены онковирусы человека и стало ясно, что целую группу онкологических заболеваний, таких, как рак шейки матки, следует считать в некоторой степени инфекционными.

Как только стало возможным секвенирование (прочтение) геномов организмов, ученые узнали, что известный вирус саркомы Роуса несет в себе особый ген, названный src , который ответствен за онкологическое превращение клеток. В геномах других онковирусов были обнаружены свои «онкогены». Так же, как и Эймс, вирусологи увидели генетическую природу онкологии. Но в 1975 году только появившаяся теория о роли генов в развитии рака была перевернута с ног на голову. Оказалось, что страшный ген src имеет совсем не вирусное происхождение. Это нормальный ген любого организма - куриного, мышиного и нашего с вами, - который зловредный вирус саркомы Роуса просто стащил у одного из своих хозяев.

Более консервативные врачи долго отказывались признавать генетическую подоплеку онкологических заболеваний - в конце концов, за исключением некоторых редких случаев, онкология не является наследственным заболеванием. Они забывали о том, что геном имеет свою историю не только от поколения к поколению, но и в каждой отдельной клетке организма. Генетические заболевания в отдельных органах или отдельных клетках, хотя и не передаются по наследству, все же остаются классическими генетическими заболеваниями. В 1979 году, чтобы подтвердить роль генов в возникновении рака, онкологическая опухоль у мышей была вызвана экспериментально путем введения в клетки ДНК из раковых клеток.

У ученых сразу же возникли гипотезы относительно того, к какому классу генов могут относиться онкогены. Безусловно, это должны быть гены, ответственные за рост и деление клетки. Нашим клеткам нужны такие гены для пренатального роста эмбриона и для развития детей, а также для затягивания и заживления ран. Но чрезвычайно важно, чтобы бо?льшую часть времени эти гены оставались выключенными. Неконтролируемое включение таких генов ведет к катастрофе. В «куче» из 100 триллионов постоянно делящихся клеток у онкогенов есть уйма возможностей обойти запреты и остаться включенными даже без помощи таких мутагенов, как сигаретный дым или солнечный ультрафиолет. К счастью, в клетках также есть гены, роль которых состоит в уничтожении быстро делящихся клеток. Первые такие гены были обнаружены в середине 1980-х годов Генри Харрисом (Henry Harris) из Оксфорда, и им было присвоено имя опухолевых супрессоров. Их действие противоположно активности онкогенов. Свою функцию они выполняют по-разному. Обычно происходит блокирование цикла развития клетки на определенной стадии до тех пор, пока механизмы внутреннего контроля не проверят состояние клетки. Если тревога была ложной, клетка будет разблокирована. Стало ясно, что для возникновения раковой клетки в ней должно произойти два события: включение онкогена и разрушение гена-супрессора. Вероятность выполнения двух условий довольно мала, но и это еще не конец истории. Обманув гены-супрессоры, раковая клетка теперь должна пройти еще один более жесткий генетический контроль. Специальные гены активизируются в результате неестественного деления клетки и дают команду другим генам на синтез веществ, убивающих клетку изнутри. Эту роль берет на себя ген TP53 .

Ген TP53 впервые был обнаружен Дэвидом Лэйном (David Lane) в Данди (Dundee), Великобритания. Сначала его приняли за онкоген. Лишь позже стало известно, что его роль состоит в подавлении раковых клеток. Лэйн со своим коллегой Питером Холлом (Peter Hall) как-то раз в пабе спорили о назначении гена TP53 , и Холл предложил на себе, как на морской свинке, доказать противораковую роль гена. Чтобы получить разрешение для проведения опытов на животных, нужно было ждать месяцы, а волонтер был рядом. Холл несколько раз облучил небольшой участок кожи на руке, а Лэйн в течение двух недель брал образцы ткани для биопсии. Было обнаружено существенное повышение содержания в клетках белка p53 - продукта гена TP53 последовавшее вслед за облучением. Эксперимент показал, что ген включается в ответ на действие канцерогенного фактора. Лэйн продолжил исследования белка p53 как противоракового препарата. К моменту выхода этой книги в свет в Данди должны были начаться клинические испытания препарата на группе добровольцев под контролем врачей. Небольшой шотландский городок в устье Тэи, который до сих пор славился лишь мешковиной и мармеладом, постепенно превращается в мировой центр онкологических исследований. Белок p53 стал уже третьим перспективным противораковым препаратом, разработанным учеными Данди.

Мутация в гене TP53 - одно из необходимых условий летального рака. В 55% случаев рака у людей в раковых клетках обнаруживается дефект этого гена, а при раке легких мутация обнаруживается более чем в 90% случаев. У людей с врожденным дефектом гена TP53 хотя бы на одной хромосоме вероятность возникновения онкологических заболеваний в юном возрасте достигает 95%. Возьмем, например, рак прямой кишки. Обычно эта болезнь начинается с мутации в гене-супрессоре APC . Если в развившемся полипе произойдет следующая мутация в онкогене RAS , то на месте полипа появляется опухоль аденома. Заболевание переходит в более опасную фазу после третьей мутации в одном пока неопределенном гене-супрессоре. Но опухоль становится летальной карциномой только после того, как произойдет четвертая мутация в гене TP53 . Похожие схемы развития применимы к другим формам рака. И всегда последней происходит мутация в гене TP53 .

Теперь вы видите, почему ранняя диагностика рака так важна для его успешного лечения. Чем больше становится опухоль, тем большей становится вероятность очередной мутации как в силу общей теории вероятности, так и в результате все ускоряющейся частоты деления клеток, что ведет к ошибкам в геноме. У людей, предрасположенных к онкологическим заболеваниям, часто обнаруживается мутация в так называемых генах-мутаторах, что ведет к возрастанию числа случайных мутаций в геноме. К таким генам, скорее всего, относятся гены рака молочной железы, BRCA1 и BRCA2 , о которых мы говорили при рассмотрении хромосомы 13. Раковые клетки находятся под прессом такого же эволюционного процесса, который довлеет над популяцией кроликов. Точно так же, как потомки быстро размножающейся пары кроликов вскоре вытесняют своих более пассивных соседей, в раковой опухоли линии быстро растущих клеток вытесняют умеренно растущие клетки. Так же, как в популяции кроликов выживают и оставляют потомство лишь те из них, кто умело прячется от сов и лисиц, в раковой опухоли из множества мутаций отбираются только те, которые помогают раковым клеткам успешно противостоять защитным силам организма. Развитие раковой опухоли происходит в точном соответствии с эволюционной теорией Дарвина. Несмотря на огромное разнообразие мутаций, течение онкологических заболеваний сходно в большинстве случаев. Мутации случайны, но направленность селективного процесса и его механизмы одинаковы для всех людей.

Также становится понятным, почему вероятность возникновения онкологических заболеваний удваивается с каждым десятилетием нашего возраста, являясь преимущественно болезнью пожилых людей. В результате случайных мутаций у части людей в популяции рано или поздно происходят мутации в генах-супрессорах, таких как TP53 , или в онкогенах, что ведет к необратимым и часто фатальным последствиям. Доля онкологии среди причин смерти людей колеблется от 10 до 50% в обратной зависимости от уровня развития медицины. Чем лучше врачи справляются с другими заболеваниями, тем дольше становится средняя продолжительность жизни и, соответственно, тем больше мутаций человек успевает накопить, и тем более вероятным становится возникновение онкологических заболеваний. Вероятность того, что в результате случайных мутаций будут повреждены важные гены-супрессоры и активизированы опасные онкогены, чрезвычайно мала. Но если мы умножим эту вероятность на число клеток в организме и число делений, то к определенному времени эта вероятность перейдет в закономерность. «Одна фатальная мутация на 100 триллионов клеточных делений становится не такой уж редкостью», - сказал по этому поводу Роберт Вайнберг.

Давайте ближе познакомимся с геном TP53 . Ген состоит из 1179 «букв» и кодирует довольно простой белок p53, который достаточно быстро разрушается в клетке другими белками и «живет» в среднем не более 20 мин. Более того, все это время белок p53 находится в неактивном состоянии. Но как только в клетке возникают определенные сигналы, синтез белка стремительно возрастает, а его деградация ферментами клетки прекращается. Что это за сигналы, до сих пор не ясно. Определенно, фрагменты ДНК, образующиеся в результате разрушения или неправильного копирования хромосом, являются одним из таких сигналов. Разорванные фрагменты ДНК также влияют на активность самого белка p53. Как бойцы спецназа, молекулы белка бросаются в схватку. Можно представить себе, что лихой белок p53 выходит на сцену и заявляет: «С этого момента управление операцией я беру на себя». Основная функция белка p53 состоит во включении в работу других генов и белков. Дальше события развиваются по одному из следующих сценариев: либо клетка прекращает пролиферацию и репликацию ДНК до того момента, пока ситуацию проясняют специальные репаративные белки, либо включается программа на самоуничтожение.

Еще одним сигналом, активизирующим белок p53, является недостаток кислорода в клетке, что характерно для раковой опухоли. Внутри быстро растущей опухоли нарушается кровоснабжение, и клетки начинают задыхаться. Злокачественные новообразования справляются с этой проблемой за счет выработки специальных гормонов, которые заставляют организм взращивать новые артерии для питания опухоли. Именно этим артериям, напоминающим клешни рака, опухоль обязана своим названием, используемым еще в Древней Греции. Целое направление в разработке лекарств от рака посвящено поиску веществ, которые блокируют процесс ангиогенеза - образования новых кровеносных сосудов в раковой опухоли. Но обычно белок p53 разбирается в ситуации еще до того, как опухоль приступит к ангиогенезу, и уничтожает ее на ранних стадиях развития. В тканях с плохим кровоснабжением, таких, как кожа, сигнал недостатка кислорода недостаточно четок, что позволяет опухоли развиться и нейтрализовать белок p53. Вероятно, поэтому меланома кожи столь опасна.

He удивительно, что белку p53 присвоили имя «защитник генома», или даже «Ангел-хранитель генома». Ген TP53 представляет собой что-то вроде капсулы с ядом во рту солдата, которая растворяется только при первых признаках измены. Такое самоубийство клеток называют апоптозом , от греческого слова, обозначающего осенний листопад. Это наиболее эффективное естественное средство борьбы с раком, последняя линия обороны организма. Сейчас все больше накапливается сведений о том, что почти все современные успешные средства лечения рака так или иначе оказывают влияние на белок p53 и его коллег. Раньше считалось, что эффект радиотерапии и химиотерапии сводится к разрушению ДНК в быстро делящихся клетках. Но если это так, почему в одних случаях лечение эффективно, а в других - не оказывает никакого эффекта? В развитии любой раковой опухоли наступает момент, когда ее клетки перестают реагировать на радио- и химиотерапию. Какова причина этого? Если терапия просто убивает растущие клетки, эффективность лечения должна только увеличиваться по мере ускорения роста опухоли.

Скотт Лоу (Scott Lowe) из лаборатории Колд-Спринг-Харбор нашел ответ на этот вопрос. «Противоопухолевая терапия действительно, повреждает в некоторой степени ДНК в растущих клетках, - сказал он, - но в недостаточной степени, чтобы убить их». Зато фрагменты разрушенной ДНК являются лучшими стимуляторами активности белка p53, который запускает процесс самоуничтожения раковых клеток. Таким образом, радио- и химиотерапия больше напоминает вакцинацию - процесс активизации внутренних защитных сил организма. Вскоре появились экспериментальные данные, подтверждающие теорию Лоу. Облучение, а также химические вещества 5-фторурацил, этопозид и доксорубицин, часто используемые в химиотерапии, вызывали апоптоз в лабораторной культуре тканей, инфицированной онковирусом. А в тех случаях, когда на поздних стадиях заболевания раковые клетки перестают реагировать на терапию, этому всегда сопутствует мутация в гене TP53 . У неподдающихся лечению опухолей кожи, легких, молочной железы, прямой кишки, крови и простаты мутация в гене TP53 происходит еще на ранних стадиях развития болезни.

Это открытие имело важное значение для поиска новых средств борьбы с раком. Вместо того чтобы искать вещества, убивающие растущие клетки, врачам следовало бы вести поиск веществ, запускающих процесс клеточного суицида. Это не означает, что химиотерапия бесполезна, но ее эффективность явилась следствием случайного совпадения. Теперь, когда механизмы терапевтического влияния на раковые клетки становятся более понятными, можно ожидать качественного прорыва в создании новых лекарств. В ближайшей перспективе можно будет по крайней мере избавить больных от лишних мук. Если врач с помощью генетического анализа установит, что ген TP53 уже разрушен, то нет необходимости подвергать пациента болезненной, но бесполезной терапии в последние месяцы его жизни.

Онкогены, в их нормальном немутированном состоянии, необходимы клеткам для роста и деления на протяжении жизни организма: кожа должна регенерировать, должны формироваться новые клетки крови, срастаться кости, затягиваться раны и т. д. Механизмы подавления роста раковых клеток должны регулироваться таким образом, чтобы не мешать нормальному росту и развитию организма. В организме есть средства, позволяющие клеткам не только быстро делиться, но и быстро прекращать рост в нужный момент. Лишь сейчас становится ясно, как эти механизмы реализуются в живой клетке. Если бы эти механизмы контроля были разработаны человеком, мы бы поражались его нечеловеческому гению.

И вновь ключевым элементом системы выступает апоптоз. Онкогены заставляют клетку расти и делиться, однако в то же время, как это ни удивительно, некоторые из них выступают в роли триггеров клеточного самоубийства. Например, ген Myc отвечает одновременно за рост и за смерть клетки, но его убийственная функция временно блокируется внешними факторами, называемыми сигналами жизни. Если сигналы жизни прекращают поступать, а белок гена Myc все еще находится в активной форме, наступает смерть клетки. Творец, зная несдержанный характер гена Myc , снабдил его двумя противоположными функциями. Если в какой-то из клеток ген Myc выбивается из-под контроля, этот же ген ведет клетку к самоубийству сразу после того, как прекращают поступать сигналы роста. Творец предпринял также дополнительные меры предосторожности, увязав вместе три разных онкогена, Myc, Bcl-2 и Ras , так, чтобы они контролировали друг друга. Нормальный рост клетки возможен, только если все три гена координируют свою работу друг с другом. По словам ученых, открывших этот феномен, «как только пропорции нарушаются, срабатывает затвор ловушки, и клетка оказывается мертвой или в таком состоянии, что уже не представляет собой онкологической угрозы».

Моя история о белке p53, как и вся моя книга, должна послужить аргументом в споре с теми, кто считает генетические исследования опасными для человечества и предлагает всячески ограничивать ученых в проникновении в тайны природы. Все попытки разобраться в работе сложных биологических систем, не прикасаясь к ним, ущербны и бесплодны. Самоотверженный труд врачей и ученых, в течение столетий изучавших рак, хотя и заслуживает признания, дал ничтожно мало по сравнению с достижениями последнего десятилетия, когда врачи получили в свои руки генетические методы исследований. Одним из первых идею проекта «Геном человека» озвучил в 1986 году итальянский лауреат Нобелевской премии Ренато Дульбекко (Renato Dulbecco), который просто заявил, что это единственный способ победить рак. Впервые у людей появилась реальная возможность получить лекарство от рака - наиболее частой и ужасающей своей неотвратимостью причины смерти современных людей. И эта возможность была обеспечена генетиками. Те, кто пугает людей мифическими монстрами генетических экспериментов, должны помнить об этом.

Как только природа находит удачное решение одной проблемы, этот же механизм используется для решения других проблем. Помимо выполнения функции устранения раковых клеток, апоптоз играет важную роль в противостоянии инфекциям. Если клетка обнаруживает, что заражена вирусом, для организма будет лучше, если она самоликвидируется (заболевшие муравьи и пчелы также покидают колонию, чтобы не заражать своих собратьев). Есть экспериментальные подтверждения суицида зараженных клеток, и известны механизмы, с помощью которых некоторые вирусы пытаются заблокировать апоптоз клеток. Была отмечена такая функциональность мембранного белка вируса Эпштейна - Барр, вызывающего мононуклеоз. Два белка у вируса папилломы человека, который вызывает рак шейки матки, блокируют ген TP53 и другие гены-супрессоры.

Как я отмечал в главе 4, синдром Хантингтона вызывает незапланированный апоптоз нервных клеток мозга, которые уже ничем не удается заменить. У взрослого человека нейроны не восстанавливаются, поэтому повреждения головного и спинного мозга часто ведут к необратимым последствиям. Способность к размножению нейроны утратили в ходе эволюции, поскольку в ходе развития организма каждый нейрон приобретает свою неповторимую функциональную уникальность и особое значение в сети нейронов. Замена нейрона молодой, наивной и неопытной клеткой принесет больше вреда, чем пользы. Поэтому апоптоз зараженных вирусами нейронов в отличие от апоптоза в других тканях приводит лишь к эскалации заболевания. Некоторые вирусы по неизвестным пока причинам активно стимулируют апоптоз нервных клеток, в частности энцефалитный альфавирус.

Апоптоз играет важную роль в элиминации активных транспозонов. Особо строгий контроль над эгоистичными генами установлен для половых клеток. Было определенно, что контрольные функции берут на себя фолликулярные клетки яичников и клетки Сертоли в семенниках. Они индуцируют апоптоз в созревающих половых клетках, если в них обнаружены хоть какие-то признаки активности транспозонов. Так, в яичниках пятимесячного эмбриона женского пола находится до 7 млн яйцеклеток. К моменту рождения из них остается только 2 млн, и только около 400 яйцеклеток произведут яичники в течение жизни женщины. Все остальные клетки, которые строгие контролеры посчитали недостаточно совершенными, получают команду на самоубийство. Организм - это тоталитарное деспотичное государство.