Мусорная ДНК. Путешествие в темную материю генома

Примечательный факт: по-видимому, анеуплоидия имеет место и в некоторых нормальных клетках. Сообщалось, что целых 10% клеток в мозгу мышей и людей, возможно, анеуплоидны²³. В процессе развития организма доля «неправильных» клеток еще вырастает (до 30%), но многие из них уничтожаются²⁴. Насколько мы можем судить, остальные анеуплоидные клетки мозга активно функционируют²⁶. Не совсем понятно, зачем нам эти мозговые клетки с неправильным количеством хромосом. Сообщалось о похожей анеуплоидии в печени человека²⁶. Роль печеночной анеуплоидии тоже пока не ясна.

В случаях, описанных выше, анеуплоидия возникала уже после того, как появлялась основная часть клеток организма. Она проявлялась при делении клеток, создающих новые клетки (пусть иногда и раковые). Эффект таких неполадок в разделении хромосом, судя по всему, незначителен (возможно, его и вовсе нет). Вероятно, причина в том, что одновременно существует масса нормальных клеток, компенсирующих такой дефект.

Совершенно иная ситуация складывается при формировании гамет (яйцеклеток или сперматозоидов). Если при этом пара хромосом не сумеет разделиться как надо, одна из получившихся гамет обзаведется лишней копией хромосомы, а другая получит на одну хромосому меньше, чем полагается. Допустим, это происходит при формировании яйцеклеток, и хромосома 21 отделяется неправильно. Тогда у одной из получившихся яйцеклеток окажется две копии хромосомы 21, а у другой яйцеклетки — ни одной.

Если яйцеклетка, у которой нет хромосомы 21, затем окажется оплодотворенной, у получившегося эмбриона будет лишь одна копия хромосомы 21, и он очень скоро погибнет. Но если произойдет оплодотворение яйцеклетки, содержащей две копии хромосомы 21, у получившегося эмбриона будет три копии этой хромосомы. Риск выкидыша для таких эмбрионов выше, чем для нормальных, однако многие из них проходят все стадии развития, и в результате на свет появляется ребенок.

Многие из нас знакомы с людьми, имеющими три копии хромосомы 21, или хотя бы видели их. Обладание тремя копиями одной и той же хромосомы называется трисомией, поэтому явление, о котором идет речь, именуют трисомией 21. Такого рода неверное разделение хромосом — причина синдрома Дауна²⁷. Оно может происходить и из-за наличия в сперматозоиде двух копий этой хромосомы или же при неправильном разделении хромосом в ходе первых делений оплодотворенной яйцеклетки. Однако описанный выше «материнский» путь — наиболее распространенный.

Синдром Дауна затрагивает примерно одного из 700 новорожденных. Это комплексное заболевание может проявляться различным образом. Обычно наблюдаются дефекты сердца, характерный облик (строение тела, черты лица), та или иная степень неспособности к обучению. В наши дни у страдающих синдромом Дауна больше шансов дожить до зрелых лет благодаря более эффективному медикаментозному и хирургическому лечению, однако для них высок риск в сравнительно раннем возрасте получить болезнь Альцгеймера²⁸.

Комплексная природа характеристик синдрома Дауна ясно показывает, что для наших клеток очень важно иметь строго определенное число хромосом. У людей с синдромом Дауна 3 копии хромосомы 21, а не 2. Это 50%-ное увеличение количества хромосомы 21 (лишь одной из многих), а, следовательно, и количества генов этой хромосомы, приводит к серьезнейшим последствиям как для клетки, так и для ее хозяина. Клетки попросту неспособны справляться с таким избытком генов — наш организм способен компенсировать лишь сравнительно небольшие генетические изменения.

У человека наблюдают и две другие трисомии. Обе связаны с гораздо более серьезными заболеваниями, чем синдром Дауна. Причиной синдрома Эдвардса является трисомия хромосомы 18. Эта болезнь затрагивает 1 из 3 тысяч новорожденных. Примерно три четверти эмбрионов с трисомией 18 погибают еще в материнской утробе. Среди детей, которые все-таки рождаются на свет, примерно 90% умирают в течение первого же года жизни из-за сердечно-сосудистых дефектов. В утробе эмбрион растет очень медленно, приходит в наш мир с недостаточным весом, у таких детей сравнительно небольшие размеры головы, нижней челюсти и рта, а кроме того, целый спектр других мультисистемных проблем, в том числе и ярко выраженная неспособность к обучению²⁹.

Самое редкое из таких заболеваний — синдром Патау, или трисомия 13. Синдром затрагивает одного из 7 тысяч живых новорожденных. Родившиеся с этим заболеванием имеют серьезные аномалии развития и редко живут больше года. Болезнь поражает целый ряд органов и систем, в том числе сердце и почки. Часто встречается резко выраженное искажение формы черепа. Неспособность к обучению имеет очень острый характер³⁰.