Генетик Тарас Олексик: Завдяки дослідженню генетичного різноманіття нашої популяції можливий персональний підхід до лікування кожного українця

Чим популяція українців відрізняється від інших націй на території Європи, чи багато у нас спільного з сусідами, навіщо українцям генетичні паспорти та як вони можуть допомогти у подоланні COVID-19 або онкохвороб в інтерв’ю УНІАН розповів генетик, професор Оклендського університету (США), доцент УжНУ Тарас Олексик.

Чим вирізняється популяція українців на теренах Європи і чи вирізняється взагалі? Чи маємо ми багато спільного з сусідами? Чи можна створити генетичний паспорт українця і підходити до лікування кожного громадянина індивідуально? Відповіді на ці питання є в результатах дослідження генетичного різноманіття українців, над яким працювала міжнародна група науковців на чолі з вченими з Ужгородського національного університету. Днями результати дослідження опублікували у науковому журналі GigaScience. Про важливість дослідження та його перспективи УНІАН поспілкувався з керівником проекту Тарасом Олексиком.

Пане Тарасе, поняття «геному», яке ще кілька десятків років тому було майже невідоме широкому загалу, нині міцно увійшло в наш лексикон. Невже так просто досліджувати та вивчати походження людини?

Геноми нині справді досліджують в усьому світі. Іноді я навіть кажу, що нинішня ситуація трохи подібна до часу географічних відкриттів: коли з’явилася технологія, яка дозволила нам описати світ, люди сідали на кораблі, відкривали океани, острови. Після цього світ змінився. Ми почали розуміти, що воно таке – наша планета Земля, усвідомлювати, що в інших регіонах, краях теж живуть люди, є інші рослини, тварини, тобто, наше розуміння світу змінилося. Тоді була винайдена технологія – і тепер винайдена нова технологія. Остання дуже швидко розвивається впродовж останніх 30-40 років.

Завершення проекту людського геному було оголошено у 2001 році, результати опублікували у 2003-му. Тоді на це дослідження – генетичної інформації всього однієї людини – витратили 3,5 мільярди доларів! А вже сьогодні ми дійшли до того, що можемо зчитати цю інформацію менше, ніж за тисячу доларів!  

Чи можемо доступно пояснити читачам, що таке геном?

Якщо дуже спрощено, то геном – це повна карта всієї спадкової інформації про людину.

Майже два десятиліття інтенсивних досліджень, і яких результатів вдалося досягти?  

За цей час ми маємо результати потужного проекту «Повногеномна різноманітність людей». Десять років тому стартував проект, покликаний перейти від одиничного до масового, тобто дослідити генетичне різноманіття світу, він називався «1000 геномів». Завдяки йому вдалося визначити 26 популяцій на планеті (наочно це показано на карті). На основі цих досліджень, базуються наші уявлення про загальну картину різноманітності людей на Землі.

Генетична карта / скрін Т. Олексика

А для чого взагалі потрібне дослідження геному?

Геном однієї окремо взятої людини, певна річ, ні про що не говорить (на відміну від комплексного дослідження популяцій). Це як поставити собі за мету зрозуміти літературу, і при цьому прочитати тільки одну книгу. Треба прочитати багато видань, щоб збагнути все явище.

Генетикам треба було зробити багато досліджень, щоб зрозуміти, чим люди відрізняються один від одного. Адже саме в цьому порівнянні є дуже багато відповідей. Наприклад, чому зараз одні хворіють на COVID, а інші – ні? Генетично є якийсь код, який відповідає за вірогідність інфікування. Як дізнатися, який? Треба порівнювати людей, знаходити ті варіанти, які нас захищають. Якщо ми їх знайдемо, то, звичайно ж, використаємо, аби розробити ліки.

До слова, тут же мені пригадалася така собі жартівлива фраза, яку можна почути в моєму рідному Закарпатті: «Мій дідо пив, курив, жив до 120 років, і нічого йому не було». Так ось, я розумію, що з тим дідом було: він був винятком, у нього була певна генетична комбінація, і я хотів би й сам дізнатися, що то була за комбінація, щоб так само довго жити! Але щоб її збагнути, треба дуже багато досліджень провести, отримати якомога більше інформації, щоб проаналізувати різноманітність і зрозуміти, як її оптимально використовувати.

Десь цю мету і переслідував проект дослідження генетичного біорізноманіття світу, над яким я теж працював. Тоді я вивчав пуерториканську популяцію, бо жив і працював у Карибському регіоні. А по завершенні проекту спостерігав колосальні зрушення в підході до лікування місцевих мешканців. Завдяки тому, що ця популяція була досліджена, вдавалося впливали на здоров’я конкретних людей, і, що найголовніше, у підсумку цим людям дуже швидко допомагали.

Чи правильно розумію, ми говоримо про те, наскільки дослідження геному впливає на ефективність лікування представників тієї чи іншої популяції?

Так, генетичні дослідження є важливими в першу чергу для того, щоб на території досліджуваної популяції розвивалася персоналізована медицина. Проте треба розуміти, що такі проекти, хоча і надважливі, але вкрай дороговартісні. Не кожна країна може собі їх дозволити.

Такі дослідження вже здійснені в США, Італії, Фінляндії, Франції, Британії, Ісландії тощо – в цих державах все зробили для того, щоб встановити, які у їхніх громадян існують варіанти, що впливають на здоров’я, як діагностувати ту чи іншу недугу, як лікувати, які медпрепарати приписувати, які подіють, а які не будуть ефективними.

Оскільки всі захворювання людини, крім травм, мають генетичний компонент, то зрозуміло, наскільки важливим для кожної людини є персональний підхід, який базується на його генетичній карті. Якщо вона буде, то легше буде справлятися з хворобою.

Хочете сказати, що кожній популяції було б непогано мати своє дослідження геному?

Так, і очевидно, що не можна взяти генетичну інформацію, отриману в Сполучених Штатах чи Фінляндії, і накласти її, наче копірку, на українців. Ми – інші! Ми – не французи, не іспанці, навіть не росіяни. Якби ми цього не продемонстрували, то хтось рано чи пізно міг би сказати: проведімо дослідження в Чехії чи в Польщі, а на українців їх екстраполюємо, і все. Але це було б неправильно, бо українці заслуговують на окрему увагу.

З точки зору науковців, важливим це дослідження було ще й тому, що Україна є ключовою для розуміння геномного різноманіття людей у Східній Європі, оскільки саме вона є найбільшою країною, розташованою повністю в Європі з населенням, яке сформувалося в результаті тисячоліть міграцій, війн та асиміляцій.  

Розуміючи все це, я замислився, що треба б взятися й заповнити цю «білу пляму» на карті Європи. І кому ж це було робити, як не українцеві?

Як так вийшло, що над дослідженням українців працювали учені мало не з половини світу? 

Це окрема цікава історія. Кілька років тому я, бувши директором Карибського геномного центру, разом з ректором УжНУ Володимиром Смоланкою доволі неочікувано спланували, а відтак здійснили візит до Пекінського геномного інституту (директор – професор Янь Гуанмін). Це одна з найпотужніших науково-технологічних інституцій світу у сфері генетики та геномної біоінформатики. Наслідком цього візиту став договір про відкриття на базі УжНУ надсучасного Центру геномних досліджень. І вже на цій базі стартував проект дослідження геномного різноманіття українців. Долучилися до нього, крім Ужгорода та Пекіна, Оклендський університет (США), Національний інститут раку в США та ще низка інституцій.

Фото із сайту УжНУ Зліва направо Тарас Олексик, Володимир Смоланка, Янь Гуанмін

Наскільки мені зрозуміло, виконаний вами проект щодо українців – це унікальне дослідження однієї популяції? 

Так, у Центральній  і Східній Європі досі не було проведено жодного дослідження щодо генетичного розмаїття однієї популяції. Це перше.

Але! Не варто в даній ситуації прив’язуватися до території. Адже те, що я ініціював таке дослідження для України, не свідчить ні про що інше, крім того, що я українець і мені так було легше.

Це точкове дослідження – одна з цеглинок до загальної карти світу. Його би не вдалося виконати без локальних зусиль місцевих лікарів, волонтерів, вчених, біоінформатиків тощо. І це ще раз підтверджує тезу мого вчителя Юджина Одума: «Думай глобально, а працюй локально». Наша робота першочергово дасть поштовх для розвитку науки, біоінформатики і персоналізованої медицини – для людей це основне. Інше питання – розуміти походження нашої популяції, хто ми є такі.

Як проводили дослідження в Україні? Запрошували волонтерів?

Над виконанням проекту в Україні працювала ендокринолог Ольга Олексик, залучивши колег з різних куточків України. Вони зібрали біологічний матеріал від всіх охочих учасників, які погодилися зробити це з науковою метою. Зразки були знеособлені, зібрані в лабораторії, секвеновані (визначення геномної послідовності, - УНІАН). При цьому для нас був головним той факт, щоб волонтери та їхні батьки жили весь час на тій території, звідки беремо біоматеріал, ідентифікували себе українцями. Загалом дослідили 97 взірців з різних регіонів України.

Чи достатньо репрезентативною буде вибірка із 97 зразків біоматеріалів для висновків?

Дозволю собі процитувати мого колегу і співавтора дослідження, біоінформатика Вальтера Волфсбергера, який з цього приводу відповідав журналістам днями на прес-конференції: «В аналогічному проекті у Південній Кореї дійшли висновку, що після першої сотні зразків додавання кожного наступного дає мізерну кількість нових варіантів».

Але насправді робота на цьому не зупинилася: ми вже виконуємо геномне дослідження прикордонної зони ЄС у рамках проекту «Партнерство для досліджень геному в Україні та Румунії» за підтримки Спільної операційної програми Румунія-Україна 2014-2020. У рамках цього проекту досліджуємо 300 взірців. В підсумку зможемо отримати об'єктивну картину генетичного різноманіття, побачити генетичне коріння, яке сформувало сучасне населення Закарпаття та північної Румунії.

Хто зможе користуватися вашими дослідженнями?

Нашим завданням було не робити якісь висновки, а створити базу даних для досліджень. Саме тому результати проекту (сторінка бази даних GigaDB) вже доступні для вчених усього світу, і тепер вони можуть проводити власні дослідження в найрізноманітніших сферах.

Генетична структура української популяції / фото Т. Олексик

Що цікавого знайшли науковці при дослідженні ДНК українців? 

Завдяки всім цим проектам ми, науковці-генетики, біоінженери та дотичні спеціалісти, зараз відчуваємо себе колумбами чи дарвінами – стільки всього нового і незвіданого навколо, і так багато відкриттів! Якщо ж конкретно, то найперше - наше дослідження показує, що в Україні – державі, яка донині не була пріоритетною в дослідженнях людського геному, є значне і раніше невідоме генетичне різноманіття. Вивчаючи зразки ДНК українців, ми знайшли понад 13 мільйонів генетичних варіантів, майже 500 тисяч з яких раніше були незадокументовані. Багато це чи мало? Порівняйте: при дослідженні Африканського континенту – величезної території, яка до всього є й колискою людства (тобто, тут, за усіма законами, має бути генетичне різноманіття більше), було задокументовано 3 мільйони нових варіантів, а в Україні – півмільйона. Якщо порівняти ці дві території, то для нас це дуже багато! І це величезне поле для майбутніх розвідок!

Ще один висновок: 25% усіх генетичних варіантів, виявлених в українців, присутні в Європі. При цьому мене часто питають, наскільки відрізняються чи подібні українці до росіян, європейців. Я принципово не ведуся ні на які спекуляції, хоча й розумію, що це людей дуже цікавить. Тому відповім так: ми близькі до географічних сусідів, і це логічно. А з іншого боку, населення України має досить різноманітну генетичну структуру, ми і всередині країни не одноманітні.

Крім цього, наше дослідження було важливим, щоб виявити в українців ті генетичні варіанти, які можуть вказати на схильність до певних хвороб і на захист від них (протекторні, які не дають проявитися генетичним мутаціям). І це – вкрай важливо!

А чи можемо відкрито говорити, до чого схильні чи не схильні українці? Наведіть, бодай, якісь приклади – цікаво ж.

Це окрема велика розмова. Над цим питанням працює провідна дослідниця проекту, лікарка Христина Щубелка. Я не хотів би забирати її хліб, але, якщо коротко, то є визначені маркери, які відрізняються в українців, росіян, європейців (ми виконали відповідне порівняння). Завдяки цьому можна надавати ефективнішу допомогу українцям у медичному сенсі. Так, наприклад, завдяки цьому проекту ми можемо говорити про реакцію українців на цисплатин (активну речовину, яку використовують для лікування раку, - УНІАН).

Або ж інший приклад: ми визначили, що мутація, яка збільшує ризик виникнення раку грудей у носіїв BRCA1 i BRCA2 (носієм цієї мутації є відома акторка Анджеліна Джолі, яка виконала мастектомію обох грудей) зустрічається у 20% української популяції. Але цей маркер, асоційований із недугою, лише один. Насправді на виникнення раку грудей впливає багато факторів, тому лікар має враховувати все, цілий комплекс маркерів, і в середньому, в підсумку, у вас можуть бути не такі вже й погані перспективи. Так само ми виявили маркери, що відповідають за дефіцит вітаміну D, і ще стільки всього, що в статті не охопити.

З іншого боку, є чимало маркерів, які говорять про захисні функції в популяції. А є й такі маркери, про які ми не знаємо, що вони роблять. Це – поле для досліджень. Ще раз повторюю: ми просто даємо вченим інформацію, можливість дізнатися, чому та чи інша хвороба більше чи менше поширена в Україні.

Команда дослідників УжНУ - Щубелка Христина та Гасинець Ярослава Фото Я. Гасинець

Чи реально вже робити таке дослідження ДНК для конкретної людини?

Ні, бо зараз це доволі дорого – щонайменше тисяча доларів. Та найголовніше – далеко не всюди його можна зробити, а ще треба зуміти інтерпретувати…

Втім, робити це й не потрібно. Адже замість того, щоб повністю читати геном конкретної людини, лікар уже може користуватися нашими дослідженнями при лікуванні конкретного пацієнта. Це і є персоналізована медицина: перед тим, як приймати ті чи інші рішення щодо вибору методу лікування, спеціаліст має знати, до чого ви схильні, чи допоможе вам той чи інший медпрепарат. І, звичайно ж, він призначить те, що допоможе конкретно вам, а не французу чи ісландцю, бо він буде орієнтуватися на інформацію про українців.

Тобто, знаючи лише той факт, що я українка, і маючи ваші відкриті дослідження на руках, лікар уже може визначити, до яких недуг я схильна?  

Навіть без того, щоб робити якийсь персональний тест, лікар уже зможе користуватися загальними даними і орієнтуватися на них.

Але це за умови, що у нас будуть світлі голови, які зможуть інтерпретувати і застосувати ці дослідження…

Я впевнений, що українські лікарі будуть ними цікавитися. Але, думаю, що в майбутньому в якийсь момент ці речі стануть настільки розвиненими і доступними, що кожна людина зможе мати свій персональний генетичний паспорт і користуватися ним при зверненні до лікаря. А фахівець, своєю чергою, знатиме, що ви українець, у вас, приміром, цей варіант розвитку подій асоціюється зі швидким розвитком раку, тож треба його попереджати…

Вочевидь, ці спеціалісти будуть дуже затребуваними і дорогими.

Не обов’язково. Ми зараз дали початок, сформували базу даних. Я впевнений, що невдовзі з’являтимуться компанії, які почнуть інтерпретувати ваш генетичний паспорт.

Знаю, що дехто замовляє спеціальні тести, які дають знання про походження людини. Чим ваші дослідження відрізняються від таких тестів?

Справді, чимало людей купують такі тести і, орієнтуючись на них, намагаються з’ясувати, наскільки вони українці, поляки чи німці. Але якщо немає карти генетичних досліджень, то все, що ви отримаєте – інформацію, що «ви на 95% східний європеєць». Це екстраполяція, висновок без конкретики. Якою буде ваша відповідь на такий результат? – «Я це знав і так».

Тому вкрай важливими є такі дослідження, як наші, бо вони поповнюють генетичні карти, якими нині вже користуються для виконання подібних тестів. Зараз ці карти ще покращаться, адже до них включать наші публічні дані. Таким чином ми краще знатимемо, хто ми є.

Знаю, що ви виконували дослідження і стосовно східного сусіда України.

Так, ще до Революції гідності я з командою запропонував проект дослідження геному росіян, тому що хотів у майбутньому порівняти генетичне різноманіття Росії та України, і взагалі всієї Східної Європи, з’ясувати, яка є між ними різниця в медично-значимих мутаціях, важливих на сучасному етапі. Приміром, чи одні й ті ж ліки підійдуть і для українців, і для росіян.

І що ви думаєте? Уже після першої статті, в якій ми порівняли результати досліджень у Європі та Росії, нам прийшов офіційний лист із забороною використовувати будь-які дані про росіян з цього проекту... Ну, не хочете, то й не треба, ми знайшли необхідну інформацію про тих же росіян, але в дослідженнях американців, і все ж виконали порівняння. Вийшов невеликий скандал, але тепер ми маємо повну генетичну картину, розроблені таблиці, в яких чітко вказано, які хвороботворні варіанти у нас спільні, а які відмінні. І нічого крамольного в цьому немає, бо ідеальної людини немає.

До слова, років зо п’ять тому я написав есе, чому немає ідеальної людини. Відзначив, що такої нема ніде, а не тільки в Пуерто-Ріко, де я тоді жив. Скільки я отримав гнівних листів з цього приводу! Мовляв, а як же Дженіфер Лопес? (Сміється).

З огляду на попереднє питання, підозрюю, вас часто запитують, чи відрізняються українці від росіян?

Питають. А тому я завжди кажу: я не хочу, щоб моє ім’я і імена моїх аспірантів, колег асоціювали з людьми, які займалися ненауковими спекуляціями. У нашій статті чітко вказано, що використання генетичних даних для дослідження популяції необхідне, але визначення національності неприпустиме!

Завдання науковця – надавати суспільству об’єктивну картину реальності. Наші нові дані дають можливість цю картину зрозуміти. І ця картина буде пояснюватися все більше, як будуть надходити нові дані. В певну мить уже не треба буде спекулювати, бо все і так буде зрозуміло.

Я не хочу зараз говорити людям те, що вони хочуть чути, як це роблять політики. Ми, вчені, робимо свою роботу – і все! Я хочу допомогти людям, щоб вони дізналися більше самі про себе, а не нав’язувати їм якусь точку зору.  

Я загалом турбуюся, аби з цих досліджень не почалися спекуляції на кшталт «ти не українець, бо в тебе недостатньо українських генів…» чи «ти не фін, бо в тебе мало генетичних варіантів цього народу…». У жодному разі такі питання не можна порушувати – вони є небезпечними. І небезпека ця в тім, щоб наші дослідження не інтерпретували в сенсі визначення чистоти генетичних наборів, «чистоти крові». Не дай, Боже! Цей маразм треба лишити в 19-му столітті!

Команда дослідників УжНУ Фото Я. Гасинець

Маєте цікаві задуми на майбутнє, крім уже згаданих?

Одне з наступних напрямів дослідження, яке ми хочемо зробити, – це встановлення походження різних генетичних фрагментів, які існують на території України, з доісторичних джерел. Вважаю, що не знати походження, передісторію людей, які жили на території України, - це неправильно, бо це нерозуміння багатьох процесів, причин, чому ці гени взагалі у нас присутні. Зараз, наприклад, можливо секвенувати археологічні розкопки, можна дослідити рештки гота чи трипільця, хазара чи древнього грека, і отримати багато нової інформації.

Особисто мені дуже цікаво, чи знайдеться щось спільне у сучасників та предків, якою мірою, які компоненти древніх людей дійшли до сьогодення… А такі дослідження, своєю чергою, допоможуть нашим історикам по-новому подивитися на ті чи інші факти, бо те, що історія не змогла зберегти, можна дізнатися за допомогою генетики. Тож і локальної, і глобальної роботи попереду ще чимало.   

Наталія Петерварі

УНІАН в Google News