Редактирование генома человека: вызовы для биоэтики.

Введение

Генетика человека – это раздел общей генетики, изучающая особенности организации и исполнения генетической информации человека и механизмы наследования в течение многих поколений. Эта область естествознания активно развивается в последние годы, прежде всего, благодаря перспективности генетики человека как отрасли науки.
Знания, полученные в ходе исследований генетики человека, не только помогут нам лучше узнать себя и понять свою истинную природу, но и позволят разработать эффективные способы лечения многих заболеваний человека (особенно генетических).
Генетическая патология занимает важное место в общей структуре заболеваний человека. Так, мультифакториальные заболевания, регулируемые генетическими факторами в дополнение к факторам окружающей среды, составляют 92-93% неинфекционной патологии человека, независимо от моногенных и хромосомных болезней, малых и больших врожденных пороков развития и посттравматических осложнений. Молекулярно-генетическая структура и патогенез этих заболеваний до конца не изучены.


Особенности и характеристика генома человека

Геном – полная генетическая система клетки (совокупность всей ДНК клетки), определяющая характер онтогенетического развития организма и наследственную передачу в ряду поколений всех его структурных и функциональных признаков.
Этот термин был впервые введен Г. Винклером в 1920 году. В целом понятия «геном» и «ДНК» практически идентичны, поскольку основные принципы организации и функционирования генома полностью определяются свойствами его ДНК. Однако понятие генома является более общим и может быть применено к таксонам, видам, особям, отдельным клеткам многоклеточных организмов, микроорганизмам и вирусам. Таким образом, можно говорить о структуре прокариотических и эукариотических геномов, сравнивать геномы разных видов, изучать особенности строения генома у конкретной особи или прослеживать изменения, происходящие в геноме в процессе дифференциации развития конкретной клетки [2].
Как и геномы других видов животных, геном человека состоит из двух частей: сложного ядерного генома и менее сложно организованного митохондриального генома. Ядерный геном человека содержит огромное количество генетической информации – около 3000 мегабаз (Мб). Он кодирует первичную структуру белков, синтезируемых связанными с мембраной рибосомами. Митохондриальный геном имеет относительно небольшой размер – около 16,6 килобаз (Кб) и кодирует все митохондриальные рибосомальные и транспортные РНК, а также некоторые белки, необходимые для нормальной работы митохондрий (рис. 1).

Рисунок 1 – Организация генома человека

Самое общее представление о геноме человека можно получить, проанализировав кинетику реассоциации молекул ДНК. Кинетика плавления геномной ДНК свидетельствует о существовании как минимум трех фракций различной химической сложности.
Фракция быстро ренатурирующей ДНК (около 10%) состоит из относительно коротких, высокоповторяющихся последовательностей. В промежуточной фракции (около 30 %) преобладают длинные, но умеренно повторяющиеся последовательности ДНК с низким числом копий. Наконец, медленно ренатурирующая фракция (около 60 %) состоит из уникальных последовательностей ДНК, которые не встречаются в геноме более одного раза [6].
Более детальный анализ геномной ДНК с помощью методов генетического и физического картирования показал, что только около 30% ядерного генома организовано в гены или геноподобные последовательности, а остальные 70% состоят из внегенной (или экстрагенной) ДНК. В свою очередь последняя примерно на 80% состоит из уникальной и низкоповторяющейся ДНК и на 20% – из умеренно- и высокоповторяющихся последовательностей. Фракция умеренно- и высокоповторяющейся ДНК включает тандемные или кластеризованные повторы и диспергированные генетические элементы. Для генов и геноподобной ДНК эта доля составляет всего 10%, а остальные 90% приходятся на псевдогены, фрагменты генов, интроны и другие геноподобные нетранслируемые последовательности. В результате только 3 % от общего количества геномной ДНК содержит информацию о первичной структуре клеточных белков, рибосом, транспорта, транспортеров и т. д.