Она смеётся, как мать. Могущество и причуды наследственности

В бригаде врачей, работавших с Астреей, был детский кардиолог Джеймс Прист из Стэнфордского медицинского центра наследственных сердечно-сосудистых заболеваний. Прист отправил кровь Астреи на генетический анализ, чтобы узнать, удастся ли найти причину ее синдрома удлиненного интервала QT. Вместо поиска конкретной мутации Прист заказал так называемую панель: анализ мутаций в разных генах, о которых уже было известно, что они связаны с синдромом удлиненного интервала QT. Результаты такого теста могли рассказать Присту, какой тип ионных каналов нарушен в сердце Астреи. Одни каналы перекачивают ионы натрия, другие – калия. Чтобы подобрать наилучшее средство для лечения синдрома удлиненного интервала QT, нужно знать, в чем конкретно проблема.

Однако кардиолог хорошо понимал ограничения такого анализа. Во-первых, он медленный. Может пройти несколько месяцев, прежде чем придут результаты, и будет упущен жизненно важный период, в течение которого Астрее помогало бы правильно подобранное лекарство. Во-вторых, как было известно Присту, у 30 % пациентов с синдромом удлиненного интервала QT в этом анализе генетические ошибки вообще не выявляются. В то время ученые знали отнюдь не все гены, мутации в которых могли приводить к синдрому удлиненного интервала QT. Таким образом, почти треть пациентов оставалась в так называемом генетическом чистилище[835]

.

В 2013 г. Прист с коллегами начал проводить у некоторых своих пациентов полногеномное секвенирование, чтобы лучше понять их заболевания. Вместо того чтобы проверять по одному гену за раз, исследователи хотели взглянуть на все гены скопом. Когда Прист обсудил случай Астреи со своими коллегами-учеными, все они решили, что секвенирование генома может оказаться быстрее и информативнее, чем стандартный анализ. Но также они понимали, что нет никаких гарантий успешности такого эксперимента.

Прист поговорил с Цой и Ли, объяснив, что он хочет сделать. «Геном каждого человека похож на книгу из 23 глав. У вас есть две копии каждой главы, одна от вашего отца, а другая от матери. Полногеномное секвенирование проверяет все. Оно выявляет пропущенные главы, абзацы, каждое слово с ошибкой», – рассказывал Прист.

Цой и Ли дали свое согласие, и Прист взял немного крови у Астреи, которой тогда было три дня от роду. Он отправил кровь в компанию Illumina, где спешно принялись за работу. Спустя шесть дней Прист получил все первичные данные. Он установил программу, чтобы собрать из коротких фрагментов полный геном Астреи, а затем занялся поиском мутаций, которые могли вызвать синдром удлиненного интервала QT.

Конечно, у Астреи были миллионы вариаций, но Прист практически сразу заинтересовался одним конкретным геном. У нее имелась редкая мутация в одной копии гена scn5a

. Он кодирует натриевые каналы в сердце, и к тому же Прист уже сам обнаружил ранее, что у другого пациента мутация именно в этом участке вызвала синдром удлиненного интервала QT. «Я был поражен до глубины души, – рассказывал Прист, – лучше и не придумаешь».

На следующий день Прист сообщил Цой и Ли о своем открытии. Астрее, которой исполнилось всего десять дней, назначили лечение для восстановления работы натриевых каналов. Затем Прист вернулся к ее геному, чтобы завершить дело, подтвердить диагноз и описать результаты.

И тут все рассыпалось.

Специалисты из компании Illumina секвенировали геном Астреи так же, как мой и тысяч других людей. Они разрушили ее лейкоциты и нарезали ДНК, которая была внутри. Затем они с использованием ПЦР сделали много копий этих фрагментов и определили в них последовательность нуклеотидов. С помощью своей компьютерной программы Прист увидел, где в геноме Астреи располагались прочитанные фрагменты. Поскольку фрагментов было много, около 40 из них выстроились в каждом участке ее ДНК. В среднем примерно половина фрагментов относилась к одной копии гена, а вторая половина – к другой. Прист нашел мутацию в гене scn5a в восьми из 34 фрагментов. Такой расклад не был идеальным распределением 50 на 50, но Прист решил, что этого достаточно. Он предположил, что одна из копий гена scn5a содержит мутацию, вызывающую заболевание.

После полногеномного секвенирования Прист провел более целенаправленное исследование ДНК Астреи. Он выделил ген scn5a из нескольких лейкоцитов малышки и сделал миллионы копий этих участков, чтобы можно было их подробно изучить. Он рассчитывал, что нормальная и мутантная версии дадут распределение 50 на 50. Однако Прист вообще не обнаружил мутации. Картина выглядела так, будто он исследовал двух разных младенцев, одного со смертельной мутацией, а другого без нее. Он вспоминал: «Это меня просто ошеломило».