100 великих загадок современной медицины

Да, выработка протеинов кодируется генами; они отвечают за то, сколько жизненно важных элементов будет произведено в различных клетках – на этих бесчисленных «заводиках», из которых состоит наш организм. Все эти поставки протеинов, казалось бы, жестко распланированы от рождения, но «генеральный план нашего организма» из года в год меняется. Активность одних генов со временем может нарастать либо уменьшаться. Нарушается тогда и обмен веществ. Все эти важные события – как и образование пространственной структуры белка – никак не отмечены в каких-либо схемах (генах).

Ученые часто сравнивают наш организм с гигантской библиотекой, где каждый протеин соответствует отдельной книге. Проблема в том, что до сих пор нет полного каталога, в котором перечислены названия всех этих книг и указаны «места их хранения». Трудно вести опись в библиотеке, где книги живут своей особой жизнью, откуда-то появляются, меняются местами, регулярно обновляют названия, как статус в социальной сети.

И все же над составлением такого каталога давно работают исследователи. По аналогии с геномом – совокупностью всех человеческих генов – сумму всех протеиновых молекул, сформированных будь то в клетке, будь то в организме, называют протеомом. Геном говорит, какие процессы могут теоретически протекать внутри клетки, а протеом – судя по имеющимся протеинам – подсказывает, что в самом деле происходит здесь.

Процессы, протекающие в клетках нашего тела, во многом пока непонятны ученым. Наше незнание тем очевиднее, что мы еще плохо понимаем, за выработку каких именно протеинов отвечают многие из наших генов и от чего зависит уровень этой выработки, то есть активность генов. А ведь знание всего этого помогает понять, как развиваются различные заболевания и как добиться того, чтобы в борьбе с ними лекарства были особенно полезны. Ученые уверены, что знание протеинов, их кропотливая опись, помогут в этом лучше, чем расшифровка генома.

Анализировать протеины труднее, чем подсчитывать и оприходовать гены. Ведь иметь с ними дело хлопотно: они подчас изменчивы, как Протей; они меняют свою структуру вслед за изменением химической среды, да и, в отличие от ДНК, их вряд ли размножишь в пробирке. Если расшифровка генома была автоматизирована так, что «с ней справилась бы любая обезьяна», как едко заметил нобелевский лауреат Джеймс Уотсон, то методы анализа протеинов гораздо сложнее.

Первые обширные версии каталога всех протеинов были представлены в 2014 году учеными из США и Германии. Они выявили в изученных ими тканях тела соответственно 84 и 92 % протеома, обнаружив около 18 тысяч протеинов.

Как отмечает журнал «Nature», около 10 тысяч протеинов составляют, можно сказать, основу нашего протеома. Они встречаются едва ли не в каждой клетке и каждой ткани тела. Очевидно, они поддерживают нормальную работу клеток и контролируют их состояние. В то же время множество других протеинов присутствуют лишь в определенных органах и тканях. Они придают этим частям тела их неповторимый облик, определяют их нормальную работу.

Подобные исследования являют собой важный шаг на пути к полной расшифровке протеома человека. Эта работа займет еще много времени, потребует немалых усилий, но первые каталоги протеинов уже составлены.

Пока ученые еще очень далеки от того, чтобы досконально описать структуру всех имеющихся у нас протеинов – «исчислить» их до последней аминокислоты. Но эту работу надо выполнить, чтобы выяснить, например, все мутации, дефекты и разновидности протеинов, присутствующих в нашем организме. Ведь те же мутации очень заметно влияют на работу протеинов. Многие из этих изменений могут оказаться вредными – они порождают различные болезни, от которых страдает человек.

Каталог протеинов нужен прежде всего для выбора молекул-мишеней – тех молекул, на которые должны воздействовать лекарства, чтобы победить недуг. В будущем, зная протеом конкретного пациента, можно будет подобрать ему персональные лекарства. Болезни будут лечить применительно к анатомии и физиологии человека, выбирая препараты, которые нужны именно ему.

Важно, что протеом очень чувствителен к нашему образу жизни. Активность генов, а значит, и выработка протеинов меняются не только с возрастом, но и под влиянием окружающей среды, а также в зависимости от нашего здоровья. Вот почему одни и те же лекарства хорошо помогают одним больным, страдающим от такого-то недуга, и ни на йоту не улучшают состояние других. Это касается, например, противораковых препаратов.

Лишь учитывая влияние протеинов, зная их состав и количество, можно подобрать пациенту индивидуальный курс лечения, прописать лекарства, которые помогут именно ему. Кроме того, у ученых появляется возможность досконально узнать, как меняется состав протеинов при том или ином заболеваний. Всё это приближает время персональной медицины, нужной каждому отдельному человеку, по-настоящему спасительной медицины. Так закладываются основы медицины завтрашнего дня.