Люди. По следам наших миграций, приспособлений и поисков компромиссов

Увы, такие простые случаи редки, поскольку слишком много других факторов вступает в игру, когда речь идет о прогнозировании риска развития заболевания или реакции организма на определенное лечение. Для большинства фенотипов генетические основы гораздо более сложные: фенотип могут объяснять десятки, если не сотни генетических вариантов – как в случае роста человека или возникновения раковых опухолей. Эти наблюдения натолкнули исследователей на мысль использовать полигенные показатели риска, которые обобщают влияние многочисленных вариантов на фенотип индивида. Более того, состав генома – это не единственный фактор, объясняющий фенотипическую изменчивость. Есть и другие параметры – пол, возраст, сопутствующие заболевания, а также обстоятельства, связанные с демографией или образом жизни, – которые наслаиваются на генетические факторы.

Исследования по системной (или интегративной) биологии ставят себе задачу понять и соединить различные факторы, влияющие на разнообразие биологических систем и на их функции. Полученные данные помогут, например, улучшить оценку предрасположенности к заболеваниям или реакции на лечение в зависимости от популяции. Именно в этом контексте следует рассматривать появившиеся в течение последнего десятилетия в разных странах мира многочисленные когортные исследования, привлекающие данные тысяч людей – например, биобанк Великобритании, биобанк Японии, проект генома Эстонии (Estonian Genome Project), а также проект 23andMe американской частной биотехнологической компании. Их цель – найти связь между множеством биологических и обусловленных окружающей средой параметров и различными фенотипами. К таким исследованиям относится и наш уже упоминавшийся проект «Внутренняя среда организма», в рамках которого мы изучаем, как различные параметры – возраст, пол, геном, состав микробиоты или образ жизни – влияют на изменчивость иммунного ответа человека. Когда нам удастся точно определить, каким образом комбинация всех этих факторов позволяет некоторым из нас демонстрировать крайне активный иммунный ответ, в то время как у других он гораздо слабее, мы сможем прогнозировать, какую реакцию на инфекцию или ее лечение можно ожидать от каждого индивида.

Конечная цель системных исследований – способствовать развитию прецизионной медицины, где лечение подбирается с учетом характеристик индивида. Такая стратегия позволит знать заранее, какие медикаменты окажутся для того или иного пациента наиболее действенными, а также избежать побочных эффектов. Можно будет, например, вычислить дозу вакцины, достаточную для конкретного человека. В настоящий момент мы делаем только первые шаги на этом пути. Чтобы прийти к цели, нам понадобится узнать значительно больше о факторах, объясняющих различные реакции организма на болезни и лечение, и все это для большого числа индивидов разного этнического, географического и культурного происхождения. И тогда все эти данные позволят нам – благодаря математическим моделям, использующим искусственный интеллект или машинное обучение (англ. machine learning), – делать прогнозы на уровне клинических фенотипов. Это и есть, если вкратце, ответ на вопрос: «Куда мы идем?».

В этих исследованиях – идет ли речь об анализе ассоциаций между генами и болезнями, оценке полигенных показателей риска или создании больших когорт для заложения основ прецизионной медицины – остается недооцененным один фактор: различия, которые мы наблюдаем при изучении популяций людей. То, что важно для одной популяции, вовсе не обязательно актуально для другой. Например, прогнозируемые значения риска развития заболевания или слабой реакции на лекарства, вычисленные для одной популяции, нельзя автоматически экстраполировать на другие – по причине различий между ними: генетического разнообразия, факторов окружающей среды, разного образа жизни и т. д.

К сожалению, большинство исследований в области геномики человека и биомедицины выполняются на материале городских популяций, главным образом европейского происхождения. Несмотря на то что эти популяции представляют только 16 % жителей нашей планеты, они являются объектом более 78 % геномных исследований. По соображениям как научным, так и социетальным[126], эти исследования должны распространяться и на другие популяции, не имеющие европейских предков, и в особенности на те, которыми, как считается, можно «пренебречь» (т. е. малочисленные популяции) – чтобы получить более полное представление о человеческом разнообразии. Например, исследования по популяционной и медицинской генетике, проведенные в популяциях африканского, индейского или тихоокеанского происхождения, с учетом различной окружающей среды и разного образа жизни этих народов, очевидно, должны обеспечить нас гораздо более полными данными о биологических функциях, задействованных в адаптации нашего вида к тому или иному типу окружающей среды; это улучшит наши знания о взаимосвязях между генетическим разнообразием, естественным отбором, культурными факторами и заболеваниями.