Rambler's Top100 Service
Поиск   
 
Обратите внимание!   Обратите внимание!
 
  Наука >> Медицина >> Гематология и переливание крови | Популярные статьи
 Написать комментарий  Добавить новое сообщение
 См. также

НовостиНовая методика лечения гемофилии.

Научные статьиПреимплантационная генетическая диагностика: современное состояние и последние научные открытия: (1)

Научные статьиВИЧ/СПИД, наркомания и их влияние на материнство: III. Материнство в условиях эпидемии ВИЧ/СПИД.

Научные статьиДНК-диагностика наследственных заболеваний у детей в Российской Федерации: состояние и проблемы: tabfirst

Научные статьиЦеребральные инсульты в молодом возрасте: tabtwo

Научные статьиПренатальное определение пола: наследственные заболевания сцепленные с полом

Научные статьиИзучение штамма Staphylococcus aureus, устойчивого к актиномицину D: Результаты и обсуждение

Научные статьиДНК-диагностика наследственных заболеваний у детей в Российской Федерации: состояние и проблемы: ДНК-диагностика

НовостиМожно самим выбирать пол будущего ребенка

Курсы лекцийБолезни перинатального периода

Научные статьиПарацетамолсодержащие препараты в педиатрической практике: Клинические аспекты применения парацетамола

Популярные статьи"Гены предрасположенности" и генетический паспорт: Генетический паспорт

Научные статьиАнтенатальная диагностика и коррекция нарушений развития плода: picthree

Научные статьиФедеральные и региональные программы охраны здоровья матери и ребенка: <Дети Севера>

Научные статьиХронический гепатит C

Гемофилия

С.Ю. Афонькин


(Окончание)

В начало...

Десятки тумблеров

Помимо 12 пронумерованных факторов в процессе свертывания крови участвуют в общей сложности около 60 различных соединений. Как объяснить такую, на первый взгляд избыточную сложность каскада белковых взаимодействий? Дело в том, что процесс образования тромбов очень важный и в то же время опасный. Только представьте себе, что кровь начнет самопроизвольно образовывать тромбы в капиллярах или, наоборот, свертываемость станет слишком низкой. В обоих случаях катастрофические последствия неизбежны.

Не вызывает сомнения, что сама степень свертываемости должна меняться в зависимости от внешних и внутренних условий, т.к. сложные процессы необходимо тонко регулировать. Вспомните в зале управления электростанцией или в кабине самолета на пульте не две большие кнопки - "Вкл." и "Выкл.", а десятки тумблеров и рычагов, с помощью которых можно оказывать влияние на самые разные фазы процесса. Обилие прямых и обратных связей, осуществляющихся в процессе образования фибрина и его последующей дезинтеграции, как раз и позволяет очень тонко регулировать эти превращения.

Известно, например, что на процесс свертывания крови оказывают влияние вегетативная нервная система, гормоны и головной мозг. В частности, под воздействием незначительного стресса свертываемость может уменьшаться. Логически такой эффект вполне обоснован. Обычно состояние стресса готовит организм к предстоящим физическим нагрузкам - учащается сердцебиение, увеличивается потоотделение, необходимое для охлаждения при беге или борьбе. Снижение свертываемости и, как следствие, увеличение "жидкостности" крови в этой ситуации будет способствовать ее лучшему и быстрому прохождению через самые тонкие капилляры.

С другой стороны, эмоциональное возбуждение и страх перед предстоящей операцией способны увеличить свертываемость. Разумеется, эволюция не готовила человека заранее к полостным операциям, однако факт остается фактом - эмоции влияют на фибриногенез. Возможно, этим объясняется тот факт, что Григорий Распутин голосом и взглядом мог останавливать кровотечения у гемофилика царевича Алексея.

Хороший пример "мудрости" фибриногенеза дают опыты с избытком тромбина. Теоретически содержащегося всего в 10 мл крови протромбина должно оказаться достаточно, чтобы образовавшийся из него тромбин превратил весь фибриноген тела человека в фибрин, т.е. чтобы свернулась вся кровь. На деле же, в экспериментах на животных, этого не происходит. Более того, инъекции больших доз тромбина не ускоряют, а во много раз замедляют свертываемость крови у подопытных крыс. Хотя молекулярный механизм этого явления еще до конца не ясен, логика проста.

Действительно, в нормальных условиях концентрация тромбина в крови не должна выходить за разумные рамки, и если, образно говоря, стрелку зашкаливает, т.е. концентрация тромбина подскакивает выше предельно допустимой, включаются механизмы, тормозящие свертываемость. Другими словами организм "понимает", что при резком скачке концентрации тромбина надо не кровь сворачивать, а нормализовать механизм поступления тромбина в кровь и заодно обезопасить себя от массового появления тромбов и сгустков, резко уменьшив свертываемость крови.

Ген фактора VIII

Редко кто из гемофиликов доживал до 20 лет, пока не появилась эффективная терапия. В настоящее время несколько фармакологических компаний выпускают целый ряд препаратов, способных восстанавливать свертываемость крови гемофиликов. Большая часть этих препаратов представляет собой лиофилизированные (высушенные в определенных условиях) концентраты крови здоровых людей, а стоимость лечения ими составляет 6-10 тыс. долларов в год. К тому же всегда существует опасность вместе с таким концентратом получить какой-нибудь вирус (например, ВИЧ). Поэтому неудивительно, что делаются попытки наладить выпуск лекарств против гемофилии методами генной инженерии.

У 80-85% больных гемофилией в крови отсутствует так называемый фактор VIII (антигемофильный глобулин). Такая гемофилия считается классической и обозначается буквой А. В остальных случаях (гемофилия В) в крови больных не хватает фактора IX.

Фактора VIII в крови совсем немного. Достаточно сказать, что на одну молекулу антигемофильного глобулина в кровяном русле приходится 1 млн молекул альбумина - одного из основных белков плазмы. Однако фактор VIII играет одну из ведущих ролей в каскаде реакций, стимулирующих превращение фибриногена в фибрин, и поэтому его отсутствие неизбежно приводит к гемофилии.

В 1980-е гг. американская фирма Genetech начала производить антигемофильный глобулин с помощью генно-инженерных методик. За этим выдающимся достижением стояла поистине ювелирная работа молекулярных биологов Ричарда Лона, Гордона Вихара и их сотрудников. Первой целью ученых было найти ген антигемофильного глобулина среди сотен тысяч генов человеческого организма. Задача сама по себе нелегкая, однако если учесть, что значимые, работающие гены составляют лишь часть ДНК человека, то предстоящая работа представлялась поистине титанической.

Однако, по счастью, в молекулярной биологии давно были разработаны подходы для решения подобных задач. Для работы были взяты информационные РНК - то есть уже снятые клетками копии с ДНК, которые нужны для синтеза белков. Где-то среди этих молекул был и кусочек цепи нуклеотидов, кодирующий фактор VIII. Затем с помощью специального фермента обратной транскриптазы одноцепочечные РНК были превращены в двухцепочечные нити ДНК - по сути дела в одиночные гены. Все полученные кусочки были встроены в геном вируса "лямбда". Обычно это встраивание проводят таким образом, чтобы каждый вирус получил по одному кусочку ДНК. В результате все гены были "рассованы" по вирусам. Теперь среди них оставалось только найти единственный нужный.

Вирусы "лямбда" нападают на бактерии и размножаются с их помощью. Лон и Вихар рассеяли вирусы по поверхности слоя бактерий в чашках с питательной средой. Через некоторое время на таком "бактериальном газоне" возникли светлые пятна - следы гибели бактерий, вызванной размножением вирусов. Каждое пятно содержало миллиарды потомков одного вируса, попавшего на данное место "газона". Где-то среди таких пятен было и пятно с вирусами, содержащими нужный ген фактора VIII. Как его найти?

Для этого надо было знать хотя бы что-то об этом гене. Соответствующую информацию можно было получить, изучив белок фактора VIII. Для этого его надо было получить в чистом виде. Всего несколько миллиграммов фактора VIII было выделено из 25 тыс. л бычьей крови. Затем группа ученых из Королевской больницы в Лондоне взялась за изучение строения антигемофильного глобулина. В результате удалось разобраться в общей структуре молекулы и записать последовательность двенадцати аминокислот маленького ее кусочка. Для дальнейшей работы этого пока было достаточно.

Каждая аминокислота зашифрована в ДНК тройкой нуклеотидов. Следовательно, теперь можно было определить, как именно расположены нуклеотиды маленького куска гена фактора VIII. Проблема состояла в том, что различных троек нуклеотидов больше, чем нужно для кодирования 20 аминокислот, поэтому некоторым аминокислотам соответствует не одна, а две или более троек. В результате, несмотря на то, что был изучен всего лишь небольшой фрагмент фактора VIII, теоретически можно было получить более 147 тыс. вариантов расположения кодирующих его нуклеотидов. Однако знания и опыт молекулярных биологов позволили значительно сузить диапазон поисков, и был синтезирован наиболее вероятный вариант.

С помощью небольшого полученного кусочка гена фактора VIII, который сыграл роль своеобразной "наживки", среди тысяч пятен с размножившимися вирусами было выбрано одно, содержащее нужный ген.

Длина "пойманного" таким образом гена антигемофильного глобулина оказалась очень большой - 186 тыс. пар оснований. Устроен он оказался очень любопытно. в нем 26 экзонов, т.е. значимых последовательностей, и они занимают менее одной двадцатой части длины гена. Остальную часть гена составляют ничего не значащие вставки - интроны. Если представить ДНК в виде текста какого-нибудь известного стихотворения, то читать его будет очень неудобно. Представьте себе, что вы видите строчку: "Гляжу - поднимается медленно в гору...", и только через полстраницы случайного набора букв находишь продолжение: "Лошадка, везущая хворосту воз".

Подобное устройство генов - не сюрприз. В процессе трансляции, т.е. снятия РНК-копии с гена, необходимой для синтеза белка, все интроны игнорируются, а экзоны оказываются состыкованными в единую значимую цепь. Точность подобной молекулярной "корректурной правки" потрясает воображение. Ведь ошибка даже на одну пару оснований привела бы к тому, что вместо нужного белка будет синтезирован совершенно другой. А таких пар оснований в гене антигемофильного глобулина более 1,5 тыс.!

Выделенный ген антигемофильного глобулина человека позволил не только синтезировать фактор VIII, но и подробно изучить этот белок. Антигемофильный глобулин представляет собой огромную молекулу. Этот белок состоит из 2332 аминокислот и имеет молекулярную массу 330 кДа (1 кДа = 1000 Да (Дальтон) = 1,66"10v21 г). Для сравнения - белок интерферон, помогающий нашим клеткам бороться с вирусными инфекциями, имеет массу всего 19 кДа, т.е. в 17 раз меньше. Компьютерный анализ аминокислотной последовательности фактора VIII показал, что в ней есть три участка, в точности соответствующие трем участкам в аминокислотной последовательности церулоплазмина - белка, который переносит ионы меди в нашем организме. Этот любопытный факт говорит о том, что в процессе эволюции сложные белки возникали за счет комбинации более простых "строительных деталей".

Детальный анализ показал, что ген антигемофильного глобулина у разных больных гемофилией А может иметь различные повреждения. Сейчас известно не менее семи подобных повреждений, из которых четыре представляют собой точковые мутации, т.е. замены единичных нуклеотидов, приводящие к замене всего одной аминокислоты в белке. Остальные нарушения представляют собой делеции - потери небольших участков гена.

Как уже упоминалось, не все случаи гемофилии можно объяснить отсутствием в крови больных антигемофильного глобулина. У небольшой части больных не хватает других белков, влияющих на свертываемость крови. Не вызывает сомнения, что и эти более редкие случаи будут со временем подробно изучены, и в результате будут созданы соответствующие лекарственные препараты против гемофилии.


Написать комментарий
 Copyright © 2000-2015, РОО "Мир Науки и Культуры". ISSN 1684-9876 Rambler's Top100 Яндекс цитирования