Первая генетическая карта Колумбии выявила мутации, способствующие устойчивости к малярии, а также другие, влияющие на реакцию на лекарства.

Геном — это полный набор инструкций для функционирования организма. Это книга, написанная комбинациями всего четырёх химических единиц — аденина, тимина, цитозина и гуанина, — обозначаемых буквами A, T, C и G и называемых нуклеотидами. Для человека этот список инструкций составляет около 3,3 миллиарда пар оснований (или букв), которые находятся в 23 парах хромосом в ядре всех наших клеток.

Лишь в начале этого века человечество смогло расшифровать этот код, делающий нас теми, кто мы есть. В апреле 2003 года Национальный институт исследований генома человека в США отпраздновал завершение расшифровки генома человека — работы, которую сотни исследователей начали в 1990-х годах. Однако она так и не была завершена.

Не только потому, что к тому моменту было секвенировано лишь 92% информации (остальные 8% были получены благодаря технологиям в 2022 году), но и потому, что достижения были сосредоточены на образцах, полученных от нескольких человек. Чтобы расширить представление о генетике человечества во всём её многообразии, впоследствии появились инициативы, направленные на секвенирование большего количества человеческих геномов по всему миру, и разные страны также начали изучать информацию, которую могут предоставить секвенирования своих популяций.

В Колумбии Консорциум по геномному разнообразию, наследию и здоровью (Código-Colombia) только что опубликовал исследование в журнале Communications in Biology , входящем в Nature , в котором представил первую версию уникальной для страны базы данных, содержащей 1441 колумбийский геном из 14 популяций . Это не только подход к истокам генетического разнообразия страны, но и полезную информацию, которая приближает нас к более точной медицине, адаптированной к генетическому разнообразию колумбийцев.

Исследование, проведенное с использованием геномов, предоставленных исследователями из различных учреждений страны, дало представление о генетическом разнообразии страны. Анализ выявил несколько отдельных групп происхождения: в среднем 16,7% имеют африканское происхождение, 32,8% — коренное американское и 50,65% — европейское .

Хотя эти общие цифры отражают неоднородный характер Колумбии, исследователи подчёркивают, что эту мозаику не следует рассматривать однобоко. По словам Аугусто Вальдеррамы , профессора кафедры биологических наук Андского университета и генерального директора проекта, ожидается, что в таких регионах, как Чоко, будет преобладать африканское наследие, в то время как на юго-западе, в Кауке и Нариньо, — коренное, а в Антиокии, или Кофейном регионе, — европейское.

«Опубликованные нами данные соответствуют среднему значению почти 1500 проанализированных образцов, а не обязательно общему показателю по стране. Хотя эти цифры реальны, они могут ввести в заблуждение, если рассматривать их как единый портрет Колумбии, поскольку в действительности генетический состав сильно различается по регионам . Эти результаты говорят нам о том, что, несмотря на более чем пять веков межпородного скрещивания, существуют регионы, где довольно чётко сохранились следы предков, отражающие историю тех, кто изначально населял эти территории», — поясняет профессор Вальдеррама.

Но помимо общей картины происхождения, одним из ключевых результатов консорциума является выявление более 95 миллионов генетических вариантов, некоторые из которых напрямую влияют на здоровье и реакцию на лекарственные препараты. Например, у африканских популяций был обнаружен вариант, обеспечивающий естественную устойчивость к малярии, вызываемой паразитом Plasmodium . Это помогает объяснить, почему, несмотря на постоянную циркуляцию паразита в Колумбии, уровень смертности от этого заболевания ниже, чем в Африке.

«Напротив, в популяциях с преобладанием европейского происхождения мы выявили варианты, предрасполагающие к развитию таких заболеваний, как гемохроматоз 1-го типа или семейная гиперхолестеринемия 1-го типа. Эти данные показывают, что если мы более точно поймем профили здоровья и заболеваний, основанные на происхождении, мы сможем более эффективно нацеливать программы общественного здравоохранения, профилактики и диагностики, сосредоточив их на состояниях, которые могут быть недооценены или плохо диагностированы в определенных регионах», — говорит профессор Вальдеррама.

Еще один ключевой вывод этого проекта касается фармакогеномики , то есть того, как генетические варианты влияют на реакцию на лекарства. «У лиц африканского происхождения мы обнаружили вариант, который заставляет их быстро метаболизировать иммунодепрессант такролимус , используемый при трансплантации почек . Это увеличивает риск отторжения при введении стандартных доз. Обладая этой информацией, мы предлагаем, чтобы клинические рекомендации в Колумбии включали генетическое тестирование для выявления этого варианта перед трансплантацией , чтобы можно было адаптировать дозы для пациента. Мы называем это персонализированной иммуносупрессией», — объясняет профессор Университета Лос-Андес.

В этом же направлении исследователи из Código-Colombia также выявили варианты в популяциях европейского происхождения, связанные с повышенным риском никотиновой зависимости, в то время как один вариант, связанный как с коренными американцами, так и с европейскими корнями, был связан с повышенным риском токсичности метотрексата — распространенного препарата для лечения артрита и рака.

Для ученых проекта эти результаты демонстрируют важность создания референтной геномной базы данных для различных регионов страны.

«На данный момент мы секвенировали 1441 геном, но для надёжной основы нам нужно больше. По нашим оценкам, за последнее десятилетие страна потратила на ДНК-секвенирование сумму, эквивалентную почти 40 миллионам долларов, при этом не имея национального хранилища данных. Зачастую тесты отправляются за границу, врач получает заключение, но данные не сохраняются. Это означает, что ценная информация примерно о 40 000 колумбийцев была утеряна», — предупреждает профессор Вальдеррама.

Хотя проект Código-Colombia возник четыре года назад под руководством Андского университета, он представляет собой инициативу, основанную на опыте проекта ChocoGen, созданного в 2012 году в рамках научного сотрудничества исследователей из США и Колумбии. Целью проекта было изучение закономерностей геномного разнообразия и происхождения в выборке людей из Чоко и понимание их влияния на различные фенотипы, как патологические, так и физиологически нормальные.

«Мы использовали наш предыдущий опыт работы с ChocoGen и решили расширить сферу исследований: теперь мы будем изучать не только Чоко, но и геномы из других регионов. В 2021 году мы начали консолидировать эту инициативу с целью создания национальной геномной базы данных. Наша цель — с научной строгостью понять, как мы, колумбийцы, генетически устроены и как это влияет на наше здоровье: от риска развития определённых заболеваний до нашей реакции на лекарства. Эта информация может иметь решающее значение для адаптации политики общественного здравоохранения к реалиям страны, прогнозирования рисков и персонализации лечения», — говорит Вальдеррама.

Результаты исследования Código-Colombia представляют собой важный шаг в централизации этой информации и предоставлении её научному сообществу и системе здравоохранения. «Это важный шаг, который нам необходимо сделать: каждое генетическое секвенирование, проведённое в стране, должно пополнять этот репозиторий для продвижения к действительно персонализированной медицине, доступной всем», — говорит Вальдеррама, добавляя, что это исследование также является важным шагом в устранении критического пробела в геномных исследованиях в Латинской Америке, поскольку латиноамериканское население исторически было недостаточно представлено в геномных исследованиях по всему миру.

Однако, хотя эксперты по данной теме, с которыми консультировался EL TIEMPO, считают проект ценным достижением, у него есть и ограничения. Например, они считают, что, поскольку он основан исключительно на геномике, в нём отсутствует демографическая, социально-экологическая и антропологическая информация, что ограничивает возможность проведения междисциплинарного анализа. Кроме того, они отмечают, что репрезентативность выборки по-прежнему ограничена, учитывая многообразие населения Колумбии.

Для стимулирования исследований и сотрудничества консорциум запустил общедоступную веб-платформу, где научное сообщество может изучать обобщённые данные: https://codigo.biosci.gatech.edu/. Однако исследователи проекта признают, что для достижения референтного геномного представления для страны ещё предстоит пройти долгий путь, и что на этом пути необходимо объединить усилия, которые до сих пор были разрозненными.

С этой целью Código-Colombia призывает к тесному сотрудничеству с правительством, в частности с Министерством здравоохранения, чтобы гарантировать, что все данные геномного секвенирования колумбийцев, финансируемые системой здравоохранения, останутся в стране и будут храниться в хранилищах, подобных тому, которое создается для этого проекта.

«У нас уже есть инфраструктура. Все необходимые вычислительные мощности готовы и находятся в распоряжении страны. Но сейчас нам нужна критическая масса. 1400 человек из двух-трёх департаментов недостаточно: нам нужны 50 000, 60 000, 100 000 наборов геномных данных, представляющих всю страну. Я уверен, что они существуют; нам просто нужно научное сообщество, готовое объединиться вокруг этой инициативы», — заключает Вальдеррама.