Карл Циммер - Она смеется, как мать [Могущество и причуды наследственности] [litres]

Группа Марты Корбониц выяснила, что к акромегалии могут приводить различные мутации в гене aip . Исследователи с удивлением обнаружили одинаковую мутацию в этом гене у четырех семей в Северной Ирландии, проживающих неподалеку от той деревни, где родился Чарльз Бирн. Такое совпадение означает, что мутация могла быть унаследована от далекого общего предка.

Ученые получили разрешение от музея Хантера просверлить два принадлежавших Бирну зуба. Они сумели выделить ДНК гиганта спустя более чем 220 лет после его смерти. Оказалось, что у Бирна была мутация в том же месте гена aip , что и у ныне живущих ирландцев, которых изучала Корбониц с коллегами. Выяснилось также, что соседние с этим геном участки тоже были идентичны. Ученые подсчитали, что данная мутация появилась в Ирландии примерно 2500 лет назад [619] Chahal et al. 2011; Radian et al. 2016. . Джеймс Причард, возможно, был недалек от истины, когда рассуждал о существовании «какой-то особенности» в Ирландии, из-за которой там рождаются гиганты. Эта особенность могла спрятаться в ДНК некоторых ее жителей и передаться через 100 поколений.

Гены, связанные с синдромом Ларона и акромегалией, позволили узнать кое-что важное о росте человека. Изучая людей с такими заболеваниями, ученые могли наблюдать, что происходит, когда влияние гормонов роста иссякает или их поток стремительно усиливается, как река в половодье. Но знание об этих мутациях, встречающихся в нескольких деревнях Ирландии и Эквадора, не помогало Джоэлу Хиршхорну сделать какие-то определенные выводы о росте его пациентов. Он хотел найти аллели, с помощью которых можно было бы объяснить наследование роста у миллиардов людей.

Хиршхорн подозревал, что за рост отвечает много генов, но сколько? Чтобы набрать материал для изучения, он начал сотрудничество с учеными, которые занимались генетикой иных проблем, таких, к примеру, как диабет и болезни сердца. Для своих исследований ученые измеряли рост вместе со многими другими параметрами. Эти данные просто ждали, когда кто-нибудь вроде Хиршхорна захочет познакомиться с ними поближе.

Ученый получил записи о 2327 исследованных из 483 семей родом из Канады, Финляндии и Швеции [620] Hirschhorn et al. 2001. . В ДНК каждого уже были определены последовательности нескольких сотен маркеров, разбросанных по геному и отделенных друг от друга несколькими миллионами пар оснований. Хиршхорн с коллегами сравнивал семьи в пределах каждой страны, чтобы понять, есть ли корреляция между ростом ребенка и тем, какие аллели он унаследовал. Ученые обнаружили четыре участка генома, показывающие сильную связь с ростом.

Опубликованное в 2001 г. исследование Хиршхорна и его коллег оказалось одним из первых случаев, когда ученым удалось найти хоть какую-то информацию о генах, влияющих на рост как таковой. Но то было лишь скромное начало. Хиршхорну удалось идентифицировать только длинные участки ДНК, где, как предполагалось, прятались эти аллели. Они могли находиться в одном из сотен генов этого участка. Существовала также вероятность, что результаты Хиршхорна оказались просто случайностью, не имеющей никакого отношения к росту. Некоторые высокие люди могли иметь определенные генетические маркеры лишь потому, что так совпало.

Хиршхорн был не единственным ученым, столкнувшимся с подобными проблемами. И целый ряд других исследователей пытался проследить связь каких-то признаков с определенными генами, особенно при изучении повышенной вероятности развития некоторых заболеваний. Вначале ученые радовались заметным положительным результатам, найдя эту связь, например, для диабета или биполярного расстройства. Однако зачастую эти корреляции более не обнаруживались, когда другие исследователи проверяли их на больших группах людей [621] См.: Egeland et al. 1987; Kelsoe et al. 1989; Robertson 1989. . У специалистов появилось опасение, что они в тупике. «Не достигнут ли предел в генетических исследованиях комплексных заболеваний?» – задавались вопросом двое ученых в статье, опубликованной в Science в 1996 г. [622] Risch and Merikangras 1996.

Эти два исследователя – Нил Риш из Стэнфордского университета и Кэтлин Мерикангас из Йельского – утверждали, что ответ отрицателен. Но, чтобы обнаружить аллели, повышающие вероятность проявления часто встречающихся заболеваний, ученым придется разработать новые методы. Риш и Мерикангас предсказывали, что в большинстве случаев найденные аллели будут влиять не так сильно, как в случае с синдромом Ларона и акромегалией. Для многих заболеваний окажется, что с ними связано большое количество генов, каждый из которых вносит свой маленький вклад.

Риш и Мерикангас в общих чертах обрисовали новый способ такого поиска. Генетикам надо отказаться от использования своих любимых родословных. Вместо этого необходимо изучить ДНК сотен человек, не обращая внимания на их семейные связи. Нужно искать те аллели, которые необычно часто встречаются у больных людей по сравнению со здоровыми. Предлагаемому методу Риш и Мерикангас дали название «полногеномный поиск ассоциаций» [623] См.: Price, Spencer, and Donnelly 2015; Visscher et al. 2012, 2010. .

Впервые этот метод был успешно применен в 2005 г. Генетик из Йельского университета Джозефина Хох искала гены, из-за которых развивается возрастная дегенерация желтого пятна (возрастная макулодистрофия), при которой разрушается центральная часть сетчатки [624] См.: Dennis 2003; Klein et al. 2005. , – это одна из самых частых причин слепоты. Хох знала, что вероятность развития этого заболевания выше у тех, у кого есть родственник с такой же проблемой. Но при исследовании семей не удавалось выявить ген, связанный с болезнью.

Хох и ее коллеги получили ДНК от 96 человек с возрастной макулодистрофией и от 50, у которых этого заболевания не было. Проанализировав их гены, исследователи обнаружили, что у людей с заболеванием необычайно часто встречается один определенный маркер, локализованный в хромосоме 1. Внимательно изучив эту область, они наткнулись на необычный вариант гена, обеспечивающий в иммунных клетках синтез белка, который называется фактором Н системы комплемента. Оказалось, что наличие двух таких аллелей резко повышало вероятность развития возрастной макулодистрофии.

Роль фактора H системы комплемента заключается в том, чтобы регулировать присоединение комплемента именно к патогенам с последующим развитием воспалительной реакции для борьбы с инфекцией. Хох выяснила, что мутантные формы белка вызывают присоединение комплемента к клеткам сетчатки, так что иммунная система атакует «собственный» глаз. Открытия Хох были затем подтверждены в других исследованиях [625] Van Lookeren Campagne, Strauss, and Yaspan 2016. . Однако если бы влияние фактора H системы комплемента было не настолько сильным, то, работая с такой небольшой группой людей, исследовательница весьма вероятно не заметила бы этот ген. Хох оказалась права, но ей еще и повезло.