Abstract DECIPHER OF HUMAN GENOME AND SPORT V.A. Rogozkin, Dr. Biol., professor Saint-Petersburg Research Institute of Physical Culture, Saint-Petersburg Key words: human genome, physical activity, genetic markers, ethical problems of genetic testing. The results of the Human Genome project will eventually have a great impact for sport. However, the expansion of genetic testing one to these results exacerbates ethical, legal and economic problems related to the project even today. Virtually free access to the data of testing would present en encroachment of personal freedom, since it may lead to discrimination based on genetic characteristics, i. e. genetic discrimination. There is appearing the necessity of a wide discussion of the problem of genetic testing in sport.
|
РАСШИФРОВКА ГЕНОМА ЧЕЛОВЕКА И СПОРТ Доктор биологических наук, профессор В.А. Рогозкин Санкт-Петербургский научно-исследовательский институт физической культуры, Санкт-Петербург Ключевые слова: геном человека, физическая активность, генетические маркеры, этические принципы генетического тестирования. В феврале 2001 года два наиболее авторитетных научных журнала в мире "Nature" и "Science" опубликовали отчеты двух научных групп, расшифровавших геном человека. В журнале "Nature" от 12 февраля 2001 года приведены подробные данные о структуре генома человека, полученные международным консорциумом под руководством Френсиса Коллинза, в котором работали ученые Англии, Германии, Китая, США, Франции и Японии в рамках международной программы "Геном человека" с привлечением государственного финансирования. Эта группа выделила в ДНК особые маркеры, легко распознаваемые участки, и по ним определила нуклеотидные последовательности генома человека. В журнале "Science" от 16 февраля 2001 года ученые частной фирмы "Celera Genomics" под руководством Крэга Вентера опубликовали результаты расшифровки генома человека, полученные с применением другой стратегии исследований, в основе которой лежит анализ последовательностей нуклеотидных оснований в коротких участках ДНК человека. Таким образом, при расшифровке генома человека были использованы два научных подхода, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Важно отметить, что получены близко совпадающие результаты, которые взаимно дополняют друг друга и свидетельствуют об их достоверности. Вопрос о точности изучения последовательностей ДНК особенно важен в отношении генома человека. В нашем геноме существует большое число повторов нуклеотидов. Кроме них в хромосомах есть теломеры, центромеры и зоны гетерохроматина, где секвенирование затруднено и они пока исключены из исследований. Предварительный анализ опубликованных материалов по расшифровке генома человека позволяет отметить несколько особенностей. Количество генов у человека оказалось сущестенно меньше, чем предполагали ученые несколько лет назад, называя величины 80-100 000 генов. По данным, опубликованным в журнале "Nature", у человека около 32 000 генов, тогда как в геноме мухи дрозофил их 13 000, круглого червя нематоды - 19 100, а растения арабидопсиса - 25 000 генов. При сопоставлении этих величин следует иметь в виду, что расчетное число генов человека получено методами компьютерной геномики и не у всех генов выявлены конечные продукты. Кроме того, в геноме человека действует принцип "один ген - много белков", то есть многие гены кодируют семейство родственных, но существенно различающихся белков. Следует также иметь в виду процесс посттрансляционной модификации белков за счет различных химических групп - ацетильных, гликозильных, метильных, фосфатных и других. Поскольку таких групп в молекуле белка много, то и разнообразие может быть практически безграничным. Другой особенностью генома человека является наличие в нем генов различных вирусов и бактерий, которые постепенно накапливались в процессе многомиллионной эволюции человека. По образному выражению академика Л.Л. Киселева, "...геном человека представляет собой молекулярное кладбище, на котором покоятся вирусные и бактериальные гены, большинство из них молчит и не функционирует". Результаты расшифровки генома человека показали, что те 32000 генов, которые идентифицированы в настоящее время, составляют только 5% по объему, а 95% приходится на повторы разных типов, псевдогены, молекулярные остатки вирусов и бактерий и другие элементы, функциональная роль которых остается нераскрытой. Проблема "некодирующей" ДНК возникла давно, и множество гипотез указывает на то, что она далека от решения. Расшифровка "смысловой" части генома человека - генов, кодирующих белки и РНК, открывает новые возможности в молекулярной диагностике не только наследственных заболеваний, но и развития и выявления изменений в функциональных особенностях здорового организма. Возникают принципиально новые направления в области генетического тестирования [1]. Благодаря тому, что в мире идентифицировано множество генов, ответственных за многие болезни человека, в том числе наследственные, нейро-дегенеративные, онкологические, бурно развиваются два направления медицинской геномики - геномная диагностика, которая позволяет диагностировать не менее 30 различных наследственных заболеваний, а также поиск и идентификация генов, определяющих предрасположенность ко многим тяж-ким болезням человека. Наряду с этим в последние два года постепенно формируется новое направление, которое можно отнести к функциональной геномике, поскольку оно выявляет связи между активностью отдельных генов и различными функциями человека. Среди них важное место занимает выявление связи специфических генов с развитием двигательной функции человека. Формирование, развитие и проявление физических качеств человека подчинено сложной цепи взаимодействия генетических факторов и внешнего влияния окружающей среды, которое в процессе многолетней спортивной подготовки включает тренировочные воздействия, соревновательные нагрузки и необходимые средства восстановления. В результате такого взаимодействия наследственные признаки иногда проявляются полностью или частично. Генетический аспект, несомненно, играет роль в развитии физических качеств человека. Вместе с тем следует признать, что объективных доказательств этого пока недостаточно, ибо применяемые в спортивной практике различные тесты измеряют не генотипический, а фенотипический уровень физических качеств. Очевидно, следует говорить о наследовании определенной генетической предрасположенности к формированию различных физических качеств человека, развитие которых зависит от биосоциальных условий. Идентификация генетического маркера [2], позволяющего прогнозировать развитие физических качеств человека, имеет большое значение для наиболее эффективного профессионального отбора в спорт и другие виды деятельности, связанные с экстремальными физическими нагрузками. Стремительные успехи в расшифровке генома человека значительно расширили диапазон исследований по выявлению генетической предрасположенности к выполнению мышечной деятельности различного характера и длительности. Одним из наиболее важных для спорта практических достижений молекулярной генетики является разработка методов ДНК-диагностики, позволяющих выявлять участки ДНК, ответственные за генетическую детерминацию определенных метаболических и функциональных признаков, и среди них - за развитие двигательной функции человека. На прошедших в 2000 году семи крупных международных конгрессах и конференциях по спортивной науке одной из основных проблем, привлекших внимание многих участников, было выявление связи между полиморфизмом отдельных генов и спортивными результатами. Анализ докладов, представленных на этих конференциях, позволяет сделать следующие обобщения : 1. Значительно увеличилось количество научных организаций в разных странах, где проводятся исследования по данной проблеме: Австралия, Англия, Бразилия, Германия, Испания, Италия, Канада, Китай, Россия, США, Финляндия, Япония. 2. Основные исследования сосредоточены в США, где финансируются два крупных проекта, которыми руководит д-р Клод Бочар. Один из них под названием "Наследство" выполняется учеными из пяти университетов, и на его осуществление выделено 23 млн долларов. Второй проект называется "Генатлет" и выполняется учеными четырех стран (США, Канада, Германия и Финляндия). Под наблюдением находятся 300 спортсменов, имеющих МПК свыше 75 мл/кг/мин, и 300 нетрениро ванных испытуемых с МПК ниже 50 мл/кг/мин. 3. Ген ангиотензин-конвертирующего фермента (АКФ) остается основным генетическим маркером, связь которого со спортивными результатами в разных видах спорта продолжает интенсивно исследоваться в разных лабораториях мира [2, 7, 8]. Кроме этого исследуется связь между физической активностью человека и полиморфизмом еще шести генов [9]. Ангиотензин-конвертирующий фермент является ключевым ферментом ренин-ангиотензиновой системы, важнейшего гуморального регулятора артериального давления. Под действием этого фермента происходит генерация ангиотензина II - наиболее активного сосудосуживающего вещества и деградация брадикинина - важного сосудорасширяющего фактора. Изучение гена АКФ показало возможность инсерционно-делеционного полиморфизма, который заключается в наличии (insertion) или отсутствии (delection) фрагмента длиной из 287 пар нуклеотидов в 16-м интроне. На основании распределения I- и D-аллелей выделяют три генетических варианта полиморфизма: гомозиготные I/I и D/D, а также гетерозиготный I/D. Существует четкая зависимость между генотипом АКФ и активностью АКФ. Мета-анализ 29 исследований, в которых параллельно определялись полиморфизм гена АКФ и уровень АКФ плазмы, выявил следующее соотношение при наличии D/D или I/D генотипа по сравнению с I/I генотипом: уровень АКФ в контрольных группах оказался выше на 58 и 31% соответственно. Таким образом, эффект D-аллеля является кодоминантным. Изменения в активности АКФ вызывают соответствующие изменения концентрации ангиотензина II, и это отражается на внутриклеточном метаболизме многих тканей. Оказалось, что ангиотензин II не только участвует в метаболизме как регулятор гемодинамики, но и одновременно является фактором роста, усиливающим процессы синтеза структурных белков в клетках миокарда, что приводит к гипертрофии сердечной мышцы [8]. В России изучение данной проблемы пока ограничено участием двух организаций - Института цитологии РАН и Санкт-Петербургского НИИ физической культуры. Сопоставление результатов, полученных в Санкт-Петербурге и в одной из ведущих лабораторий мира - Центре сердечно-сосудистой генетики Лондонского университета (Англия), свидетельствует об их корректности и открывает возможность для осуществления совместных научных проектов. Расширение масштабов генетического тестирования обостряет связан-ные с ним этические и юридические проблемы [3]. Одна из причин повышенного внимания к проблемам генетического тестирования -прогрессирующая коммерциализация генетики человека. Впервые в современной науке сложилась необычная ситуация, когда в работу над важным и дорогостоящим проектом "Геном человека" включились индивидуальные исследователи, создавшие частные фирмы и вступившие в острую конкуренцию с институтами и университетами, финансируемыми правительствами ведущих стран. Существенная разница в исследованиях университетских и институтских групп, работающих за счет грантов, представляемых правительствами, и коммерческих групп может в ближайшее время изменить ситуацию на финансовых рынках мира, поскольку патенты могут принести невиданные прибыли фармацевтическим и медицинским компаниям, для которых информация о генах человека крайне важна. На рынке предлагаются наборы для генетического тестирования стремительно расширяющегося ассортимента различных генов и комплексные услуги, включающие их проведение. ДНК-диагностика во многих отношениях предпочтительнее традиционной диагностики, основывающейся либо на выявлении нарушений обмена веществ, либо на идентификации дефектных белков. Расширение масштабов и увеличение эффективности генетического тестирования не только имеет положительные последствия, но и приводит к серьезному обсуждению этических и юридических вопросов. Научная общественность ряда стран проявляет серьезное беспокойство по этой проблеме и организует ряд международных и национальных конференций, на которых проводится широкое обсуждение и принимаются декларации и рекомендации по юридическим аспектам использования генетической информации. Основное внимание на таких научных форумах сосредоточено на обсуждении трех ключевых вопросов: 1. Кто и с какой целью имеет право проводить генетические тестирования? 2. Кому принадлежит право собственности на генетическую информацию и как она должна использоваться и храниться? 3. Нужно ли учитывать данные генетического тестирования при профессиональном отборе и страховании жизни? Генетическое тестирование и получаемая в результате информация носят сугубо личный характер. Большая часть генетической информации представляет собой только прогностический, вероятностный, характер. Определенный ген лишь с той или иной степенью вероятности может способствовать развитию какого-либо заболевания или нарушению функции организма. Именно этим вероятностным характером генетической информации объясняется необходимость защитить человека от возможного социального давления и строго соблюдать процедуры получения его согласия. В основе выработанного научным сообществом консенсуса лежат пять основных принципов: автономии, неприкосновенности частной жизни, справедливости, равной доступности и качества, исходящих из принципов уважения достоинства человека [4]. Интересы и благо конкретного человека должны превалировать над интересами общества, науки и любыми другими интересами. Геномные исследования не могут быть основанием для любой формы дискриминации или для доказательства биологического превосходства отдельных индивидов и групп [5]. Появившиеся в последние месяцы в американских научных журналах публикации свидетельствуют о том, что достижения генетики рассматриваются среди новых технологий, рекомендуемых к использованию в сфере профессионального и олимпийского спорта [6, 9]. Исследования и обсуждения морально-правовых проблем, возникающих в связи с реализацией проекта "Геном человека", имеют существенное значение для формирования механизмов моральной саморегуляции медицины разного научного сообщества и для разработки национальных и международных заказов, рекомендаций и правил проведения исследований и практической реализации полученных знаний [4]. В данной статье мы не ставили перед собой цели подробно остановиться на анализе всех сложных проблем, связанных с реализаций последних достижений генетики. В нашу задачу входило рассмотреть комплекс этических и юридических проблем, касающихся исследования генетической информации в сфере спорта и привлечь внимание спортивной научной общественности. В настоящее время это один из важнейших вопросов, стоящих перед формирующейся новой отраслью знаний - общественной генетикой (community genetics). Литература 1. Киселев Л.Л. Геном человека и биология XXI века //Вестник РАН, 2000.Т. 70, № 5, с. 412-424. 2. Рогозкин В.А., Назаров И.Б., Казаков В.И. Генетические маркеры физической работоспособности человека //Теор. и практ. физ. культ., 2000, № 12, с. 34-36. 3. Тетушкин Е.Я. Генетическая дискриминация при страховании и трудоустройстве //Генетика. 2000. Т. 36, № 7, с. 887-899. 4. Этико-правовые аспекты проекта "Геном человека" (международные документы и аналитические материалы). - М.: РНКБ РАН, 1998. -190 с. 5. Этические принципы проведения геномных исследований человека и связанных с ними медицинских процедур //Генетика. 1999. Т.35, № 10, с. 1437-1438. 6. Andersen Jl., Schjerling P., Saltin B. Muscle, Genes and Athletic Performance //Scientific Amer., 2000, September. -- Р. 31--37. 7. Montgomery H., Clarkson P., Hemingway H. et al. Human gene for physical performance //Nature, 1998, v. 393. - Р. 221. 8. Myerson S., Hemingway H., Budget R. et al. Human angiotensin I-converting enzyme gene and endurance performance // J. Appl. Physiol., 1999, v. 87 (4). - Р. 1313-1316. 9. Taubes G. Scientists are engaged on a frustrating search for genes to identify future Olympians //Scientific American Presents, 2000, v. 11(3). - Р. 31-38.
При любом использовании данного материала ссылка на журнал обязательна! |
На главную
В библиотеку
Обсудить в форуме