Этические проблемы в генетике человека.

Разносторонняя количественная оценка влияния различных факторов на здоровье человека в разных странах показывает, что здоровье населения на 8-14% определяется состоянием здравоохранения и медицинской помощи, на 48-50% – условиями и образом жизни, на 20-22% – окружающей средой и на 18-20% – генетическими факторами. Исходя из этого, абсолютно адекватными и научно обоснованными являются принципы евфенической профилактики (а кстати и лечения) наследственных болезней в отличии от евгенической.

Евгеника – (от греч. – хорошего рода) – сформулированное Ф.Гальтоном направление (1869г.) в генетике человека об улучшении природы человека. Позитивная евгеника – предлагает для улучшения человечества поддерживать (вплоть до материальной поддержки) воспроизводство людей, обладающих желаемыми качествами (нормальными умственными и физическими особенностями или выдающимися). Негативная евгеника – для тех же целей предлагала препятствовать воспроизводству умственно отсталых людей, калек, психически больных, людей с наследственной патологией путем насильственной стерилизации. Идеи негативной евгеники очень быстро распространились более чем в 30 странах (США, Германия, Швеция, Дания и др.) в США с 1907 по 1960г. Было стерилизовано более 100 000 человек, среди которых были нормальные люди, но у которых родились дети с эпилепсией, шизофренией, олигофренией и др.

Евгеника сыграла отрицательную роль в развитии генетики.

В Росси в 20-х годах XX века позиции евгенического общества принципиально отличались от таковых западных евгенистов. Никаких евгенических законов в нашей стране не было, это даже не обсуждалось.

Евфеника – формирование хороших качеств и выявление положительных свойств или исправление болезненных проявлений наследственности у человека путем создания соответствующих условий (питание, воспитание, лечение). Положение о существенной роли среды в формировании личности и сохранении здоровья было впервые сформулировано Ю.А.Филипченко (председатель евгенического общества в Петрограде) и Н.К.Кольцовым (председатель такого же общества в Москве). Это были очень прогрессивные взгляды в период господства жесткой детерминации (ограничения, определения) признаков генами и евгенического движения. Концепцию евфеники предложил Н.К.Кольцов (20-е годы ХХ века), через 50 лет эта концепция легла в основу разработки принципов патогенетического лечения наследственных болезней до начала появления клинических симптомов заболевания (принцип предупредительного лечения). Эти методы коррекции (исправления – нормализации) фенотипа при патологическом генотипе называются нормокопированием. Они реализуются при лечении врожденного гипотиреоза введением недостающего гормона; фенилкетонурии и галактоземии – диетическими методами.

Коррекция патологических генов может начинаться с эмбриональной стадии развития. Закладываются основы преконцепционной (до зачатия) и пренатальной (дородовой) профилактики наследственных болезней. В частности, гипофенилаланиновая диета для матери во время беременности уменьшает проявления фенилкетонурии у ребенка. Лечение женщины гипервитаминной диетой (vit C,E, фолиевая кислота) в течении 3-6 месяцев до зачатия и первых месяцев беременности существенно уменьшает вероятность развития у ребенка аномалий нервной трубки. Это важно для семей, в которых уже были больные дети. Внутриутробная коррекция важна и для тех семей, в которых по религиозным соображениям неприемлемо прерывание беременности.

Внутриутробной коррекции должна предшествовать пренатальная диагностика – ультразвуковая (УЗИ); с использованием оперативной техники (амнио- и кордоцентез – взятие амниотической жидкости и крови из пупочной вены плода; хорионбиопсия, биопсия мышц и кожи плода); лабораторных методов (цитогенетические, биохимические, молекулярно-генетические).

К методам первичной профилактики наследственных заболеваний относится и предимплантационная диагностика (до 5-7 дней после оплодотворения), для чего от зародыша отделяют 1-2 клетки. Уже появились сообщения о подобной диагностике синдрома Морфана, болезни Тея-Сакса, талассемии. При установлении подобных диагнозов зародыш в матку не возвращается. Процедура изъятия зародыша безболезненная, на последующие беременности не влияет. После подсадки зародыша вновь в матку нормальная беременность наступает в 50% случаев.

В генетике человека прослеживается зависимость научных исследований от этического смысла их конечных результатов. Использование всех потенциальных возможностей медицинской генетики реально только при строгом соблюдении этических норм. Особенно остро эти проблемы возникают при использовании генетической инженерии в лечебных и диагностических целях, методов пренатальной и доимплантационной диагностики наследственных болезней.

Большинство этических вопросов современной генетики человека можно решить в рамках 4-х принципов и трех правил.

Принципы:

– делай благо,

– не навреди,

– автономия личности, т.е. признание достоинства и свободы пациента,

– справедливость – равная доступность медико-генетической помощи в государственном здравоохранении и моральная оправданность неравенства уровня таковой помощи в частном секторе здравоохранения; реализация этих двух подходов в чистом виде оказалась невозможной.

Правила:

– правдивости – говорить правду пациентам, иначе они не примут правильного решения, но и если пациент скрывает нужные сведения, это отразится на заключении врача;

– конфиденциальности – на передачу полученной при генетическом исследовании информации требуется полное согласие пациента;

– информационного согласия – любое генетическое обследование должно проводиться с согласия пациента или его родственников на основе достаточной информации, выраженной в понятной для пациента форме.

Соблюдение этих принципов и правил в современных условиях нередко затруднено из-за сложности возникающих ситуаций.

Даже такой принцип как «делай благо» изменялся в медицинской генетике за 100 прошедших лет в зависимости от моральных устоев общества и прогресса генетических знаний, ибо возникает противоречие между благом конкретного человека и благом общества в целом. Вспомните ситуацию с евгеникой, когда во имя избавления общества от индивидуумов с отклонениями в психическом и физическом развитии подвергали насильственной стерилизации их и их родителей. Только в Германии было стерилизовано 305 000 человек.

В ряде современных международных документов утверждается норма, по которой интересы пациентов ставятся выше интересов общества. [2]

Проблема коррекции генотипа при генетических заболеваниях

Примерно 10% болезней человека определяются патологическими генами либо генами, обусловливающими предрасположенность к определенным болезням. Следовательно, необходимо различать собственно генетические (наследственные) заболевания и заболевания с генетической предрасположенностью.

Собственно генетические заболевания практически на 100% зависят от генотипа. Известно несколько тысяч таких заболеваний. Обычно это моногенные заболевания, то есть связанные с дефектом одного генетического фактора. Проявление их подчиняется общим закономерностям реализации действия гена. Генетические заболевания можно разделить на геномные (изменяется число хромосом, например, при синдроме Дауна, или трисомии 21), хромосомные (изменяется структура хромосом, например, при синдроме «кошачьего крика»), и молекулярные (изменяется последовательность нуклеотидов ДНК – большинство заболеваний, например, при фенилкетонурии).

Заболевания с наследственной предрасположенностью зависят и от генотипа, и от среды, например: гипертоническая (ишемическая) болезнь, сахарный диабет, ревматоидные заболевания, язвенные болезни желудка и двенадцатиперстной кишки, многие онкологические заболевания, шизофрения и другие заболевания психики. Обычно это полигенные заболевания, обусловленные сочетанием нескольких генетических дефектов. Факторами, способствующими развитию этих заболеваний, являются неправильное питание, гиподинамия, различные вредные привычки. Иначе говоря, эти болезни имеют мультифакториальную природу.

Рассмотрим несколько примеров генетических (наследственных) болезней человека, связанных с нарушением обмена веществ. Различные нарушения обмена веществ обычно связаны с изменением активности ферментов или структуры клеточных мембран (а как следствие, часто связаны с изменением активности гормонов). Как правило, нарушения обмена веществ обусловлены изменениями в структуре гена – точковыми мутациями. Однако нужно иметь в виду, что сходные нарушения обмена веществ могут быть обусловлены как генетическими факторами, так и неблагоприятным воздействием среды.

Генетика злокачественных опухолей.

В настоящее время доказано, что рак – это генетическое заболевание. Злокачественность, т.е. способность одной или многих клеток приводить к развитию опухолей и метастазированию, передается в ряду соматических клеток. Известны случаи семейных раков (опухоли желудка, молочной железы, легких, матки и т. д.). Однако по наследству передается не сам рак, а лишь предрасположенности к раковым заболеваниям. В некоторых популяциях частота отдельных раковых заболеваний значительно ниже средней (в окрестностях Бомбея в 200 раз реже встречается рак кожи, в Нигерии – в 300 раз реже рак пищевода, в Англии – в 100 раз реже рак печени).

Строго научная точка зрения состоит в том, что признается передача по наследству лишь предрасположенности к раковым заболеваниям, причем иногда речь идет о моногенной, в других случаях – о полигенной наследственности. Например, при генетически обусловленных дефектах репарации ДНК (или, точнее, при синдромах хромосомной нестабильности) частота рака возрастает в 100…10000 раз.

В начале XX в. была предложена мутационная теория рака, в которой подчеркивалась роль генных и хромосомных соматических мутаций в этиологии рака.

В настоящее время получила признание вирусо-генетическая теория рака, согласно которой генетический материал онкогенных вирусов встраивается в хромосому клетки. Такое изменение генома, точнее отдельных, немногих локусов, нарушает биохимический механизм клеток, они приобретают автономность и начинают усиленно делиться.

Вирусо-генетическая теория была дополнена концепцией онкогенов. Онкогены – это участки хромосом нормальных клеток, которые под действием повреждающих ДНК факторов активируются и продуцируют белки, вызывающие злокачественность. В норме онкогены на протяжении большей части индивидуального развития (за исключением раннего эмбриогенеза) находятся в функционально неактивном состоянии либо очень слабоактивны. В целом можно сказать, что активация онкогенов обусловлена дестабилизацией генома мутагенами и другими агентами. В последнее десятилетие доказано, что в клетках позвоночных животных присутствуют десятки встроенных в хромосомы геномов ДНК-содержащих опухолеродных вирусов (провирусов). К эндогенным генетическим факторам канцерогенеза относятся мобильные элементы генома: транспозоны и ретротранспозоны.

Генная инженерия представляет собой совокупность методов, позволяющих создавать синтетические системы на молекулярно- биологическом уровне.

Генная инженерия дает возможность конструировать функционально активные структуры в форме рекомбинантных ДНК вне биологических систем (in vitro), а затем вводить их в клетки.

Генная инженерия возникла в 1972 г., когда в лаборатории П. Берга (Станфордский ун-т, США) была получена первая рекомбинантная (гибридная) ДНК (рекДНК), в которой были соединены фрагменты ДНК фага лямбда и кишечной палочки с кольцевой ДНК обезьяньего вируса SV40. С конца 1980-х гг. генетически модифицированные растения начинают использоваться в сельском хозяйстве.

Методы генной инженерии основаны на получении фрагментов исходной ДНК и их модификации.

Определение нуклеотидного состава фрагментов ДНК производится с помощью радиоактивных зондов – молекул ДНК с заранее известной структурой, в состав которых входят радиоактивные изотопы фосфора или водорода. Если структура выделенного фрагмента хотя бы частично комплементарна структуре зонда, то происходит ДНК–ДНК–гибридизация, и на микрофотографии препарата появляется засветка от радиоактивного изотопа.

Выделенные участки ДНК встраивают в векторы переноса ДНК. Векторы – это небольшие молекулы ДНК, способные проникать в другие клетки и реплицироваться в них.

В состав вектора входит не менее трех групп генов:

1. Гены, которые интересует экспериментатора.

2. Гены, отвечающие за репликацию вектора.

3. Гены-маркеры, по деятельности которых можно судить об успешности трансформации (например, гены устойчивости к антибиотикам или гены, отвечающие за синтез белков, светящихся в ультрафиолетовом свете).

Для внедрения векторов в прокариотические или эукариотические клетки используют различные способы:

1. Биотрансформация. Используются векторы, способные сами проникать в клетки. Частным случаем биотрансформации является агробактериальная трансформация.

2. Микроинъекции. Используются, если клетки, подлежащие трансформации, достаточно крупные (например, икринки, пыльцевые трубки).

3. Биобаллистика (биолистика). Векторы «вбивают» в клетки с помощью специальных «пушек».

В качестве векторов часто используют плазмиды (кольцевые молекулы ДНК прокариотических клеток), а также ДНК вирусов. У эукариот в качестве векторов используют мобильные генетические элементы – участки хромосом, способные образовывать множество копий и встраиваться в другие хромосомы. В составе одного вектора можно комбинировать различные фрагменты ДНК (различные гены). Вновь образованные фрагменты ДНК называют рекомбинантными.

Векторы переноса ДНК вместе с внедренными фрагментами ДНК различными способами вводят в прокариотические или эукариотические клетки и получают трансгенные клетки. В ходе размножения трансгенных клеток происходит клонирование требуемых фрагментов ДНК, в частности, отдельных генов. Клонированные гены эукариот подвергают различным модификациям (например, добавляют перед ними сильные промоторы) и внедряют в клетки-продуценты. Основная проблема состоит в том, чтобы чужеродные гены экспрессировались постоянно, то есть должен происходить синтез необходимых веществ без ущерба для клетки–хозяина.

Практические достижения современной генной инженерии заключаются в следующем:

– Созданы банки генов, или клонотеки, представляющие собой коллекции клонов бактерий. Каждый из этих клонов содержит фрагменты ДНК определенного организма (дрозофилы, человека и других).

– На основе трансформированных штаммов вирусов, бактерий и дрожжей осуществляется промышленное производство инсулина, интерферона, гормональных препаратов. На стадии испытаний находится производство белков, позволяющих сохранить свертываемость крови при гемофилии, и других лекарственных препаратов.

– Созданы трансгенные высшие организмы (некоторые рыбы и млекопитающие, многие растения) в клетках которых успешно функционируют гены совершенно других организмов. Широко известны генетически модифицированные растения (ГМР), устойчивые к высоких дозам определенных гербицидов, а также Bt-модифицированные растения, устойчивые к вредителям.

– Разработаны методы клонирования строго определенных участков ДНК, например, метод полимеразной цепной реакции (ПЦР). ПЦР-технологии применяются для идентификации определенных нуклеотидных последовательностей, что используется при ранней диагностике некоторых заболеваний, например, для выявления носителей ВИЧ-инфекции.

Возможности генной инженерии практически безграничны. В настоящее время интенсивно изучается возможность коррекции генома человека (и других организмов) при генетических и негенетических заболеваниях.[3]