С тех пор как в рамках проекта «Геном человека» 22 года назад были впервые получены генетические инструкции для человека путём секвенирования ДНК, учёные сосредоточились на изучении примерно 2% генома, отвечающих за производство белков.
Но что насчёт остального? Профессор Северо-Восточного университета Судхакаран Прабакаран говорит, что этот «тёмный геном» не только активно производит «тёмные белки», но и его секреты могут стать будущим фармацевтической промышленности и современной медицины.
«Если известно, что биология и эволюция стремятся к простоте и эффективности, используя лишь около 1% генома, то зачем сохранять оставшиеся 98%? Должны быть причины, — говорит Прабакаран, доцент кафедры биотехнологии и химии, специалист по химической биологии в Северо-Восточном университете. — Сейчас мы открываем эти причины».
Прабакаран является автором предстоящей книги «Эклипсед Хорайзонс: раскрытие тёмного генома», в которой рассказывается о научных исследованиях так называемой «мусорной» или некодирующей ДНК генома человека. Он также недавно проанализировал научную литературу в этой области в новом исследовании, опубликованном в WIREs Mechanisms of Disease.
Это обширная область для исследований — геном человека состоит из 3,6 миллиарда нуклеотидов, которые составляют нашу ДНК и накопились в ходе нашего эволюционного пути. Более того, этот тёмный геном — и тёмные белки, которые он кодирует — только недавно стал видимым благодаря технологическим и вычислительным достижениям.
«Представьте себе аналогию с полётом над Гималаями на высоте 30 000 футов, — объясняет Прабакаран. — Мы видим только самые высокие пики, но когда мы снижаемся до 20 000 и 10 000 футов, мы начинаем замечать другие элементы ландшафта — больше белков, больше регионов, которые мы знаем как функциональные или активные, или и то и другое».
Но распространённое мнение о том, что тёмный геном неактивен или несущественен, неверно, говорит Прабакаран.
Учёные в лаборатории Прабакарана уже каталогизировали около 250 000 новых «тёмных белков», изучая биологические процессы, в которых они участвуют, и выясняя, являются ли они дисфункциональными при различных заболеваниях. Между тем алгоритмы предсказали существование по меньшей мере ещё 2 миллионов «тёмных белков».
Фактически тёмный геном стал новым направлением исследований.
«Мы смотрим только на белковый аспект, — говорит Прабакаран о своём особом внимании. — Некоторые изучают повторяющиеся регионы, некоторые — вирусы, закодированные в этих регионах, некоторые — как модификации в этих регионах влияют на известные белки».
Биотехнологии и фармацевтические компании также проявляют интерес, исследуя тёмный геном и его тёмные белки в терапевтических целях.
Но Прабакаран говорит, что использование тёмного генома потребует нового подхода в «консервативной» фармацевтической промышленности.
Прабакаран говорит, что, хотя за последние 50 лет были потрачены миллиарды долларов на попытки вылечить болезни, фармацевтическая промышленность изучила только 20 000 белков и из них выбрала 812 для исследования с целью лечения заболеваний. Добавьте к этому высокую вероятность неудач — 95% клинических испытаний терпят неудачу к тому времени, когда они достигают третьей фазы, и к этому моменту уже потрачено примерно 2 миллиарда долларов, — и вы получите, скажем, пять фармацевтических компаний, конкурирующих за создание лучшего препарата для похудения, а не пять компаний, каждая из которых работает над пятью более революционными методами лечения.
«Пространство целей очень мало, и мы продолжаем смотреть на него снова и снова», — говорит Прабакаран.
Но Прабакаран полон надежд.
Фармацевтическая промышленность вскоре столкнётся с «патентным обрывом», когда блокбастерные препараты потеряют патент и станут доступны всем производителям.
«Итак, доходов нет, нам нужно создавать новые лекарства, и нам нужно определить новые цели», — говорит Прабакаран. Тёмный геном может стать решением.
«Потребовалось много времени, чтобы академические круги осознали идею о том, что другие белки играют роль в геноме и что они дисфункциональны при различных заболеваниях, и их можно модулировать, — говорит Прабакаран. — Но теперь, из-за этого патентного обрыва и нашей необходимости искать новые цели, люди просыпаются и видят потенциал. Это вызывает большое волнение».