Персональная геномика. Что можно узнать из анализа своей ДНК?

Одно из достоинств работы психолога — это доступ к инструментам, которые позволяют изучать себя. Меня проверяли на профессиональные склонности (лучшее соответствие: психолог), интеллект (выше среднего), характеристики личности (открытый, честный, конформный, среднеэкстравертный, не слишком невротичный) и политическую ориентацию (не левый и не правый, скорее либеральный).

Мне даже делали магнитно-резонансную томографию (дырок в мозгу нет), а совсем скоро я пройду окончательную проверку на супружескую любовь: мне будут сканировать мозг, в то время как имя моей жены будет вспыхивать в моем подсознании.

Прошлой осенью я подписался на еще один высокотехнологичный способ обнажить свою душу. Я секвенировал свой геном и согласился вывесить его в интернете вместе с моей медицинской картой. Эту возможность мне предоставил биолог Джордж Черч, искавший 10 добровольцев для проекта «Персональный геном», в рамках которого создается база, содержащая геномы 100 000 людей. Используя ту же кооперативную магию, которая создала «Википедию», проект привлечет генетиков по всему миру для того, чтобы выделить генетические и средовые факторы, определяющие медицинские, физические и поведенческие признаки.

Цель «Персонального генома» в том, чтобы получить фундаментальное знание, а не исследовать личность. Но технологический прогресс, который сделал его возможным, — и падающая стоимость секвенирования ДНК — вскоре дадут каждому возможность оценить свой биологический каркас. Мы вступили в эру потребительской генетики. На одном конце ценового спектра лежит полное секвенирование и анализ всего генома ($99500, компания Knome), на другом — выборка признаков, наследственных предрасположенностей и установление происхождения за $399 от компании 23andMe. Журнал Nature назвал выход персональной геномики на рынок новостью 2008 года.

Как и первые дни интернета, заря персональной геномики сулит нам выгоды и невзгоды, которых никто не может предусмотреть. Она может распахнуть дверь в мир персональной медицине, в которой лекарства будут назначаться не методом проб и ошибок, а подбираться сообразно биохимии конкретного пациента, обследования же будут направлены исключительно на группы риска. Она создаст нишу для компаний, которые будут терроризировать ипохондриков, превращая сомнительные вероятности в гены Судного дня. Предварительное знакомство с кодом жизни просто обязано поставить перед нами эмоциональные, моральные и политические вопросы, связанные с представлением о нашей сущности. Мы давно уже столкнулись с тестами на наследственные заболевания, и использование генетики для установления происхождения — поиска «корней» — тоже нам знакомо. Но теперь мы начинаем сознавать, что наш геном также содержит информацию о нашем темпераменте и способностях. Доступное генотипирование даст нам новые ответы на вопрос «Кто я?», объединяющие и наше происхождение, и слабости, и характер, и выбор судьбы.

С годами я стал понимать, насколько сложны могут быть ответы на такие вопросы. Когда меня спрашивают, почему я стал заниматься когнитивной психологией, я говорю, что годы, когда я формировался как личность, пришлись на разгар споров о политических следствиях человеческой природы, или что мои родители подписались на серию научно-популярных книг, и одна их них — «Сознание» — привлекла мое внимание, или что друг затащил меня на лекцию знаменитого канадского психолога Дональда Хэбба, и я попался на крючок. Но все это — чушь. Сам факт, что я потратил столько времени на эти размышления, подтверждает то, что давно поняли исследователи мемуарной литературы: никто из нас не знает, что сделало нас тем, что мы есть, и когда приходится отвечать на этот вопрос, мы просто изобретаем красивую историю.

Правдивый ответ, очевидно, мог бы состоять в том, что нас формируют наши гены — совершенно непостижимым для нас образом. Гены не могут, конечно, непосредственно нажимать на рычаги управления поведением, но они влияют на проводку в нашем мозгу, а мозг управляет нашими мотивами, характером и образом мыслей. У каждого из нас свой собственный набор вкусов и склонностей, таких, как любопытство, амбициозность, эмпатия, тяга к новому, стремление к безопасности, способности к общению, механике или абстрактному мышлению. Те возможности, которые совпадают с нашим устройством, определяют наш путь в жизни. До недавнего времени мы могли судить об этом только по семейным признакам, да и те смешивали наследственность с фамильными традициями. Сейчас, по крайней мере в теории, персональная геномика может предложить более точные объяснения. Можно научиться идентифицировать гены, которые делают человека вежливым или нахальным, лентяем или работягой, весельчаком или рохлей. Самое важное открытие поведенческой генетики сформулировал психолог Эрик Туркхаймер: «Спор о соотношении наследуемого и приобретенного завершен. Все человеческие поведенческие признаки наследуемы». Он имел в виду, что значительная часть изменчивости среди людей одной культуры определяется генами. Измеряем ли мы интеллект или личностные характеристики, религиозность или политические взгляды, смотрение телевизора или склонность к курению — результат один. Гомозиготные близнецы, разделенные при рождении и выросшие в разных домах (которых объединяют гены, но не среда), все равно вырастают невероятно похожими друг на друга.

В этом месте поведенческие генетики вставят, правда, что многие различия между людьми не могут быть отнесены на счет генов. В первую очередь — воздействие самой культуры, не измеряемое в экспериментах, потому что все испытуемые принадлежат к одной культуре, как правило, европейского или американского среднего класса. В то же время любому историку или антропологу ясно, сколь важна культура. Причина, по которой мы не деремся на дуэлях, не поклоняемся духам предков и не выпиваем по утрам стакан коровьей мочи, не имеет ничего общего с генами — это исключительно влияние среды, в которой мы выросли. Но вопрос, почему различаются люди внутри одной культуры, никуда не девается.

Затем поведенческие генетики обращают внимание на то, что даже внутри одной культуры люди испытывают разное влияние среды. Иначе говоря, существенная часть различий между людьми по любому измеряемому признаку вообще не коррелирует с различиями в генах. Но если посмотреть внимательно на негенетические причины наших психологических особенностей, мы увидим, что понятие «среда» более чем туманно. Много раз было показано, что «общая среда» — все, с чем сталкиваются живущие вместе братья и сестры, включая родителей, дом, район и школу, — оказывает меньше влияния на то, кем они вырастут, чем их гены. Но вспомните каких-нибудь знакомых вам близнецов. Они, вероятно, очень похожи, но практически наверняка различимы. У них разный характер, а иногда бывает даже, что один — гей, а другой нет, или один шизофреник, а другой абсолютно здоров. Но откуда могли бы появиться эти различия? Точно не из генов, которые у них совпадают. И не от родителей, братьев, сестер, двора или школы, которые тоже в большинстве случаев совпадают. Генетики объясняют эту таинственную изменчивость «индивидуальным» действием среды, но это всего лишь мелкое мошенничество, призванное подогнать сумму чисел в таблице к ста процентам.

Никто не знает негенетических причин индивидуальности. Может быть, люди меняются благодаря модификациям генов, происходящим уже после зачатия, или случайным флуктуациям химического состава в утробе матери, или экспрессии самих генов. Даже у самых простых организмов гены не включаются и не выключаются рубильником и порождают довольно много шума — именно поэтому генетически идентичные дрозофилы, выращенные в контролируемых лабораторных условиях, демонстрируют непредсказуемые различия в анатомии. Эта генетическая рулетка должна играть еще большую роль в таком сложном организме, как человек. К двум традиционным творцам человеческой личности — природе и воспитанию — надо добавить третьего — слепой случай.

Открытия поведенческой генетики призывают внести еще одно уточнение в традиционную концепцию коктейля из природы и воспитания. Влияние семьи, как часто оказывается, хорошо проявляется в детстве, но выветривается по мере того, как дети вырастают. Иными словами, влияние генов становится с годами только сильнее. Возможно, гены воздействуют на нашу среду, которая, в свою очередь, воздействует на нас. Будучи маленькими, дети зависят от родителей и вынуждены приспосабливаться к миру, который они не выбирали. Но по мере взросления они могут перемещаться в условия, которые лучше соотносятся с их природой. Кто-то пропадает целыми днями в библиотеке, кто-то уходит с утра в лес или садится за компьютер, кто-то идет в футбольную команду, тусовку или воскресную школу. Какой бы генетический фактор ни склонял молодых людей к выбору той или иной ниши, его действие будет только усиливаться по мере того, как они будут учиться процветать в выбранных мирах. Среда, таким образом, это не печатный станок, придающий нам форму, а столовая самообслуживания, в которой мы выбираем обед, руководствуясь своими генами и своей историей.

Все это дает нам возможность понять, чего ожидать от персональной геномики. Наши гены — это значительная часть нашей личности. Но пусть мы узнаем всю совокупность генетических факторов, все равно останется множество вещей, которые не поможет предсказать ни полный текст нашего генома, ни — коли на то пошло — какие угодно демографические данные. Вооружившись этими соображениями, я засучил рукава, собрал слюну в два пузырька и стал ждать результатов анализа моей ДНК.

Результат секвенирования генома — это дорогущий многогигабайтный файл, сам по себе абсолютно бесполезный. По этой причине все компании, занимающиеся персональной геномикой, изучают в основном небольшие участки генома, содержащие крупицы интерпретируемой информации. Проект «Персональный геном» начинает с экзома — 1% ДНК, который транслируется в цепочки аминокислот, составляющие белки. Белки поддерживают конструкцию нашего тела, катализируют химические реакции и регулируют экспрессию генов. Подавляющее большинство наследственных заболеваний, которые мы научились распознавать, связаны с маленькими ошибками в одном из экзонов (составляющих экзом), так что вполне разумно начинать именно с них. Пока что «ПГ» расшифровал только часть моего экзома, и не нашел ничего особенно интересного. Но мне уже пришлось столкнуться с дилеммой, которая встанет перед каждым потребителем подобных услуг.

Большинство генов, связанных с заболеваниями, всего лишь незначительно меняют вероятность заболеть, и, если вероятность выше среднего, можно предпринять какие-нибудь действия, например, чаще проверяться у врача или превентивно принимать лекарства. Но есть несколько генов, которые могут сообщить действительно плохие новости — высокую вероятность страшного и неизлечимого заболевания, например, хореи Хантингтона. Многие люди, которые сталкивались с ней в семье, предпочитают не узнавать, как у них обстоит дело с этим геном. Другой пример — ген аполипопротеина Е (АроЕ). Каждый четвертый человек является носителем одной копии варианта Е4, который в три раза увеличивает вероятность появления синдрома Альцгеймера. 2% популяции — носители двух копий варианта (от каждого из родителей), что увеличивает риск в 15 раз. Джеймс Уотсон, открывший вместе с Фрэнсисом Криком структуру ДНК и одним из первых людей секвенировавший свой геном, попросил не смотреть, какой вариант у него.

Компания Counsyl анализирует гены, которые — пользуясь профессиональным жаргоном — имеют больше судебных перспектив. Их «универсальный анализ носителей» создан для того, чтобы уведомлять родителей о мутациях, способных вызвать у будущих детей более сотни заболеваний, включая муковисцидоз и альфа-талассемию. Если у каждого из родителей есть копия рецессивного гена заболевания, то с вероятностью 25% их ребенок будет болен. Зная это, они могут предпочесть усыновление или воспользоваться искусственным оплодотворением, чтобы отсеять зародыши с опасными генами.

Исследование Counsyl показало, что я несу в себе одну копию гена семейной дизавтономии, неизлечимой болезни автономной нервной системы. И я рад, что узнал это. У меня нет детей, зато мои племянники и племянницы — носители с 25% вероятностью — не забудут провериться. И конечно, я могу не переживать теперь из-за своей бездетности. Ген этот был открыт только в 2001 году, сильно позже, чем у меня появились бы дети, поэтому непринятое решение могло привести к трагедии. Впрочем, если вы не неврастеник и открыты новому опыту, вы сказали бы то же самое.

Семейная дизавтономия встречается почти исключительно у евреев-ашкенази, и исследование 23andMe подтвердило, что мои предки происходят от них. Моя митохондриальная ДНК (которая передается детям от матери) специфична для ашкеназских популяций и похожа на те, что встречаются у сефардов, восточных евреев, курдов и друзов. Моя Y-хромосома (которая передается детям от отца) — вариант, распространенный среди ашкенази и сефардов и встречающийся иногда в Восточном Средиземноморье. Оба варианта возникли на Ближнем Востоке больше 2000 лет назад, потом были, возможно, занесены в Италию после того, как римляне разрушили Иерусалим, в Средние века попали в долину Рейна, а оттуда двинулись на восток к черте оседлости в Польше и Молдавии, где жили мои дедушка по отцу и бабушка по матери. Захватывающее чувство — осознавать причастность к двухтысячелетней истории. Даже такой секулярный, экуменистический еврей, как я, ощущает примитивные племенные позывы, приоткрыв свою генеалогию, уходящую в века. Но мои голубые глаза напоминают мне, чтобы я не обманывал себя своей семитской сущностью.

Латентные наследственные заболевания и установление происхождения поражают и сами по себе, но по-настоящему новая услуга, которую предлагает 23andMe, это генетическое досье. На сайте компании можно найти факторы риска 14 заболеваний и 10 признаков, а также указания на еще 51 болезнь и 21 признак, вероятность которых подтверждена не такими хорошими данными. Любопытный клиент может самостоятельно поискать другие маркеры своего генома в отдельной программе на базе «Википедии», которая сообщает о генетических корреляциях, описанных в научных журналах. Сайт удобен в использовании и ответственно сделан, хотя вся эта ясность лишний раз подтверждает, что персональной геномике еще далеко до того, чтобы стать важным инструментом самопознания.

Самое значительное, что я узнал про себя, — это, во-первых, шанс в 12,6% заболеть к 80 годам раком простаты (по сравнению со средним риском 17,8% для белых мужчин), а во-вторых, шанс в 26,8% страдать диабетом II типа (средний риск — 21,9%). Все остальные результаты отличались от нормы еще меньше. Среднестатистическому человеку вроде меня совершенно не понятно, что делать с такими данными. Один к четырем на диабет — достаточный повод для предусмотрительного человека, чтобы начать следить за своим весом, но положа руку на сердце, и одного к пяти вполне достаточно.

Все стало еще сложнее, когда я начал искать информацию про гены, не вошедшие в досье. И «Персональный геном», и генный браузер снабдили меня исследованиями, которые связывают некоторые мои гены с повышенным риском рака простаты, заронив в меня сомнения по поводу предыдущих оптимистичных результатов. Оценка рисков по генетическим данным — это не определение беременности по тесту с синей полоской. Это скорее составление реферата на тему, изобилующую несогласованными научными данными. Тебя заваливают противоречивыми исследованиями с разными объемами выборок, критериями отбора, возрастами и национальностями испытуемых и уровнями статистической достоверности. Генетики, работающие на 23andMe, прочесывают кучу журналов и составляют суждения о том, какие корреляции хорошо подтверждены. Но все эти суждения субъективны, да еще и легко могут стать неверными, когда дешевое генотипирование многократно увеличит объем имеющихся данных.

Компании, продающие генетические данные обывателю, иногда обвиняют в торговле «развлекательной генетикой», и сложно отрицать, что корреляции между генами и признаками будоражат не меньше гороскопа. Кто не хотел бы узнать, что у него есть два гена, связанных с высоким IQ, и один — связанный с вкусом к новизне? Спокойнее становится даже от того, что узнаешь про те признаки, которые у тебя точно есть — например, голубые глаза. Еще у меня есть гены, которые не удивляют, но плохо соотносятся с моей повседневной жизнью. Например, ген, позволяющий чувствовать горечь в брокколи, пиве и брюссельской капусте (я все это ем), ген непереносимости лактозы (я отлично справляюсь с мороженым) и ген быстрой мускулатуры (я предпочитаю пешие прогулки и велосипед баскетболу). Кроме того, у меня есть гены, которыми не похвалишься (средняя память и низкая способность учиться на своих ошибках), гены, смысл которых сложно понять («средняя» вероятность иметь рыжие волосы, которых у меня нет), и гены, чьи предсказания просто неверны (высокий риск облысения).

Отдельные гены не очень информативны. Медицинская генетика учит нас, что многие физиологические и психологические признаки наследуются, но когда ученые при помощи новейших методов пытаются найти соответствующие гены, они, как правило, терпят неудачу. Возьмите рост. Хотя он зависит и от питания, и от состояния здоровья, это высоко наследуемый признак: никто не скажет, что Карим Абдул-Джабар перерос Дэнни де Вито только потому, что ел кашу по утрам. Гены, определяющие рост, таким образом, удачный объект для поиска, и масштабное исследование 16000 геномов, проведенное в 2007 году, обнаружило дюжину таких генов. Но все они вместе определяли всего лишь 2% изменчивости роста: обладатель практически всех этих генов был всего на дюйм выше человека, не обладающего ими. Если это все, что мы можем сделать с ростом, который измеряется линейкой, то что уж говорить про более расплывчатые признаки, такие, как интеллект или черты характера?

Персональная геномика будет еще некоторое время использоваться для развлечения, а не диагностики. Это связано и с технологическими причинами. Доступные потребителю услуги по генотипированию не включают полное секвенирование генома, а следуют традиционной научной практике искать ключи под фонарем, потому что там светлее. Метод состоит в том, что анализируются только те буквы (нуклеотиды) ДНК — числом около полумиллиона, — которые различаются у людей. Различия эти называются одиночными нуклеотидными полиморфизмами, сокращенно — снипами (от английского singular nucleotide polimorphisms, SNP. — Esquire), и их можно массово и дешево идентифицировать, помещая ДНК на специальные аналитические чипы.

Но не вся генетическая изменчивость происходит за счет единичных опечаток. Кусок ДНК может просто отсутствовать на своем месте, или стоять на месте, но задом наперед, или дуплицироваться, или небольшой участок ДНК может содержаться в повторах — скажем, пяти повторах у одного человека и семи у другого. Известно, что некоторые из этих мутаций вызывают заболевания и различия между людьми, но если они не связаны с некоторым снипом, аналитический чип их не заметит.

Персональная геномика уже никуда не денется. Наука будет прогрессировать по мере того, как «Персональный геном» будет собирать массу новой информации, цена секвенирования — падать, а биологи — все лучше понимать, как работают и почему различаются гены. Ну и кроме того, персональная геномика — это просто жутко интересно. Но ничто так не ограничивает использование генетических данных для самопознания, как внимательное их изучение. Что мне делать с бессмысленным утверждением, что у меня «возможно, светлая кожа», но «двойной риск облысения»? Эти диагнозы, очевидно, просто вытащены из результатов исследования: лысеют 40% мужчин с вариантом С снипа rs2180439 и 80% — с вариантом Т, а у меня как раз Т. Но когда вы пытаетесь взять число, представляющее из себя долю в популяции, и применить его к конкретному человеку, происходит странная вещь. В качестве доли это число можно оправданно применять для расчета методов лечения большой группы людей. Но примерять его на себя — странное занятие. Каждый, кто меня знает, подтвердит, что я не на 80% лысый, и даже не облысею с вероятностью 80%. Я стопроцентно волосатый, и таким останусь. Некоторые математики говорят, что «вероятность одиночного события» — это бессмысленное понятие.

Даже когда эффект некоторого гена не вызывает сомнений, невероятная сложность личности не позволит использовать это знание для предсказания поведения человека. Ген, который позволяет мне различать вкус пропилтиоурацила, заставляет меня не любить тоник, кофе и темное пиво, предполагает 23andMe. В отличие от смутных генов характера и интеллекта, этот кодирует один конкретный вкусовой рецептор, и я ни капли не сомневаюсь, что благодаря ему могу чувствовать горечь. Так почему же я не отказываюсь от всех этих напитков? Вероятно потому, что взрослые люди получают особенное удовольствие в том, чтобы подвергать себя ограниченному воздействию неприятных стимулов. Почему я не хочу использовать свои быстрые мышечные волокна (спасибо, ген ACTN3!) по назначению и трачу их впустую на пешие прогулки? Плохая координация движений, любовь к свежему воздуху, мечтательный нрав или все это вместе? Личность — это огромная бюрократическая система, и ни один ген не способен управлять ею самостоятельно. Можно объяснять нашу способность игнорировать свой генотип свободной волей, а можно тем, что любое отдельное воздействие на мозг с его сотнями миллиардов нейронных связей может быть уравновешено суммой других воздействий.

Многие мрачные страхи, порожденные персональной геномикой, вызваны полным непониманием сложной и вероятностной природы генов. Забудьте о родителях, вставляющих «ген математики» в свое нерожденное дитя, о нанимателях и ухажерах, взламывающих ваш геном, чтобы понять, насколько вы хороши в качестве работника или жены. Пусть попробуют — только зря потеряют время.

Примеры из реальной жизни тоже бесполезны. Когда была открыта связь между геном ACTN3 и типом мышечных волокон, родители и тренеры стали собирать анализы у детей, чтобы отправить самых быстрых в секцию легкой атлетики или футбола. Один из авторов открытия, Карл Фостер, предложил более простой вариант: «Поставьте школьников на беговую дорожку и посмотрите, кто прибежит первым». Хороший совет. Анализ гена дает представление только об одном факторе, влияющем на признак. Анализ самого признака — сразу о всех них — других генах (много их или мало, известны они или нет), об их взаимодействии, о влиянии среды и биографии данного ребенка.

Мы верим, что соскоб, взятый изо рта, — это самый точный и правильный способ оценить способности ребенка. Не то чтобы это была полная неправда. Наш геном, действительно, фундаментальная часть нас. Он делает нас людьми, включая исключительно человеческую способность учиться и создавать свою культуру. Он отвечает, по меньшей мере, за половину того, что отличает нас от наших соседей. И хотя мы можем менять и унаследованные, и приобретенные признаки, с первыми это сделать сложнее. Вопрос в том, на каком уровне анализа проще всего исследовать сложный феномен. Невозможно понять принцип работы биржи, наблюдая за поведением одного брокера, или оценить фильм, поместив DVD под микроскоп. Ошибка не в том, чтобы считать геном важным фактором, а в том, чтобы считать важным фактором отдельный ген, по меньшей мере, в любом смысле, о котором стоит беспокоиться.

Поэтому если вас мучает любопытство и вы умеете воспринимать вероятности, — наслаждайтесь плодами персональной геномики. Если вы просто хотите узнать, грозит ли вам превышение уровня холестерина — проверьте уровень холестерина, а чтобы узнать, насколько вы хороши в математике — решите пару задач. Если же вы хотите действительно познать себя (вот, кстати, и способ проверить — насколько), подумайте над идеей Франсуа де Ларошфуко: «Суждения о нас наших врагов ближе к истине, чем наши собственные».

Источник