Название проекта — игра слов. С одной стороны, в переводе с греческого, а затем и с английского enigma значит «головоломка», «загадочное, непостижимое явление». C другой стороны, ENIGMA — аббревиатура: Enhancing NeuroImaging Genetics through Meta-Analysis, «улучшение нейровизуализации генетики посредством метаанализа». Проект родился в 2009 г. и сегодня стал одним из крупнейших в области исследований мозга. В нем задействовано более 300 ученых, представляющих 185 институтов из 33 стран. В рамках проекта эксперты самой разной специализации ищут связи между генетикой человека и особенностями его мозга, изучают генетический подтекст таких «проклятий человечества», как шизофрения, аутизм, болезнь Альцгеймера, Паркинсона, СПИДа, депрессии и тому подобные.
Несколько известных ему русских фраз профессор Томпсон произносил очень чисто, правильно и с видимым удовольствием. Но российский словарь ученого был невелик, поэтому беседа велась на международном языке науки — английском. «Трудности перевода» (кстати, это было одной из тем «Недели науки в Москве») компенсировал профессор Владимир Зельман.
[Интервью опубликовано в журнале «В мире науки»]
— Пол, вам удалось создать крупнейший мировой консорциум по изучению мозга, хотя вы не генетик, не медик и даже не биолог, а вообще математик. В одной из «Маленьких трагедий» Александра Пушкина Сальери сказал: «Поверил я алгеброй гармонию». По-вашему, возможно поверить математикой такой гармоничный объект, как мозг человека?
— Да. Мозг вообще устроен очень гармонично. Когда мы видим его воочию или исследуем, например, с помощью томографии, компьютерной техники, то видим сложную сеть, удивительные геометрические узоры, посредством которых в нем передается информация. Я думаю, с развитием технологий мы сможем увидеть не только конструктивную схему, но и сам процесс общения между собой различных участков мозга: когда, например, человек думает, любит, грустит или читает стихи. Пушкин гордился бы нами.
Генетика разума
— Чем конкретно занимается ENIGMA?
— Основная идея проекта заключается в изучении факторов, влияющих на мозг. Мы стараемся понять, что помогает мозгу, а что ему мешает, исследуем, как на него действуют различные заболевания, какие препараты в борьбе с ними проявляют себя наилучшим образом. Это вопрос настолько объемен, что в одиночку его не решит даже самый гениальный ученый. В то же время в мире есть много лабораторий, в которых изучаются депрессия или болезнь Альцгеймера, аутизм и другие болезни мозга. Но если вы спросите, каков главный отличительный признак аутизма или депрессии, вы получите из десяти институтов десять разных ответов.
Проблема заключается в том, что в одной конкретной лаборатории не хватает информации для того, чтобы ответить на интересующие нас вопросы. Поэтому шесть лет назад группа людей, занимающаяся исследованиями в области мозга, объединилась в проект ENIGMA и начала собирать информацию по анатомии, функционированию и взаимосвязи мозга и ДНК. Все эти ученые и раньше старались понять секрет ДНК и ее участков, воздействующих на мозг, но потерпели неудачу. ENIGMA была создана на основе подобных групп из 33 стран мира. Мы собрали все свои данные воедино и теперь стараемся общими силами разобраться с проблемами, мучающими человечество многие тысячелетия.
— В российской прессе пишут, что вам удалось в рамках проекта найти особый ген интеллекта. Это правда?
— Не совсем, но доля правды в этом утверждении присутствует. Уже на самом раннем этапе проекта ENIGMA мы обнаружили, что в генетическом коде присутствуют индивидуальные различия, влияющие на многие факторы: на размер мозга, его подверженность болезням, на поведенческие особенности и т.д. Вопрос о том, существует ли гены, отвечающие за интеллектуальное развитие, по-прежнему остается спорным. Но нам удалось подобрать некоторые ключи к разгадке этой проблемы.
Исследование, о котором вы говорите, было одним из первых наших достижений. За первые два года работы мы исследовали генотип 472 человек, среди которых было 85 пар однояйцевых близнецов, 100 пар разнояйцевых близнецов, а также 102 человека, приходившихся испытуемым братьями или сестрами. В результате мы выделили шесть специфических генов, которые имели 24 различных вариации. Большинство из них были известны и ранее, однако ученые не связывали их с мозгом. В числе прочего оказалось, что люди с определенной формой гена HMGA2 обладали мозгом, который был крупнее обычного на 9 см3.
— Кубик со стороной больше двух сантиметров — это немало. Даже в техническом эквиваленте это несколько мощных процессоров и терабайты компьютерной памяти.
— Дальнейшие исследования показали, что у носителей такой формы гена в среднем и интеллект был на более высоком уровне. В тестах на IQ их носители набирали на 1,3 балла больше обычного уровня. Но это не значит, что генетика может показать, станет носитель данного генотипа гением или не станет. Это сложный вопрос. Тут важны многие другие факторы, негенетические. Зачастую они даже важнее, чем наличие этого гена.
— Какие это могут быть факторы?
— Их много. Хорошее образование, воспитание, ситуация в семье, социальное окружение, питание, иммунитет к болезням и т.д. Все это важнее, чем наличие специфического гена HMGA2. Но мысль о том, что в геноме человека спрятана информация об интеллекте, по-прежнему нас мучает.
Больше ученых, хороших и разных
— Какой вклад в проект вносят российские ученые?
— Мы очень рады, что в наших рядах есть много талантливых российских специалистов по основным областям, затронутым в проекте.
— Каким именно?
— Визуализация мозга в отношении таких серьезных заболеваний, как болезнь Паркинсона, депрессия, детские психические расстройства. В Москве и Новосибирске много известных медицинских центров, предоставляющих нам исключительно важную информацию по данным темам. Вторая область — математика. Россия во всем мире славится своей замечательной математической школой, главные представители которой составляют гордость мировой науки. Для того чтобы понять, как геном влияет на мозг, математики создают модели генетических комбинаций, функциональности мозга и сложных процессов, которые в нем происходят. Мы рады сотрудничеству с московским Институтом проблем передачи информации им. А.А. Харкевича, с его директором профессором А.П. Кулешовым и другими российскими учеными. Они создают новые методики, позволяющие ENIGMA приоткрывать завесу тайны над многими вопросами. Слово enigma, как вы знаете, в переводе означает «загадка», и мы пытаемся решать совместно эти загадки.
Единственный способ, с помощью которого мы можем узнать, в чем заключаются причины заболеваний мозга, — это их всестороннее изучение. Мы придаем большое значение исследованиям, проводимым в разных странах мира, — в Европе, Азии и Африке. Индивидуальные особенности жителей разных стран, представителей разных народов влияют на подверженность болезням. В рамках проекта ENIGMA мы начали понимать, в чем состоят благоприятные факторы образования и окружающей среды, однако пока наши исследования ограничены доступной нам информацией по 33 странам.
Бегом от шизофрении
— Какие инструменты вы используете для того, чтобы постичь тайны мозга?
— Нам очень повезло, мы живем во времена стремительного развития новых технологий исследования биологических организмов. Сегодня ENIGMA использует три основных метода. Самый главный — разумеется, магнитно-резонансная томография, которая позволяет получить детальные снимки структуры мозга. Вторая методика, функциональная визуализация, позволяет увидеть, как ведет себя кровь, когда мы, например, думаем, волнуемся, когда мы подавлены или когда веселы, когда болеем или когда выздоравливаем. Наконец, третий метод — секвенирование ДНК, распознавание полной последовательности генома человека. Теперь мы можем понимать, какие элементы генетического кода важны для совершенствования работы нашего мозга или для более эффективной реакции на терапию.
— Появились ли генные технологии для диагностики и лечения болезней мозга — шизофрении, депрессии и прочих?
— Существуют заболевания, генетические причины которых известны. Есть генетические тесты, которые позволяют выявить эти заболевания или предрасположенность к ним. Известно, что некоторые мутации гена TREM2 сильно увеличивают риск появления болезни Альцгеймера. К таким генетическим заболеваниям относится и болезнь Хантингтона.
— При которой человек начинает непроизвольно гримасничать?
— Не только гримасничать, когда он вообще теряет контроль сначала над мышцами, а потом и над мыслями. У людей, страдающих этим заболеванием, можно увидеть определенное отклонение в генетическом коде, в гене IT-15. Шизофрения — очень интересный случай. В прошлом году в геноме человека были обнаружены 100 маркеров, которые влияют на риск развития шизофрении, но мы до сих пор не знаем, каким образом они оказывают влияние на мозг. ENIGMA сотрудничает с главными мировыми консорциумами, занимающимися исследованиями генома человека. Мы пытаемся понять, каким образом работают эти маркеры и как они влияют на развитие заболеваний. К сожалению, пока ответа на этот вопрос нет.
— Но даже не понимая принципов действия и возможности лечения, мы про эти маркеры уже знаем. А значит, можем строить прогнозы?
— Это очень важный аспект практического применения генетики. Если вы можете определить, у кого из пациентов впоследствии разовьется заболевание, вы можете попробовать вмешаться в ситуацию еще до ее возникновения.
— Есть такая мудрость: предупрежденный наполовину спасен.
— Совершенно верно. Представьте себе, что мы могли бы предотвратить развитие болезни Альцгеймера, алкоголизма или шизофрении. Очевидно, что в геноме существуют определенные признаки, которые мы пока не можем распознать до конца. Сотрудничая с фармацевтическими компаниями, мы имеем возможность организовывать профилактические исследования и добиться если не полной «отмены» предстоящей болезни, то хотя бы максимального ее сдвига по времени и смягчения процесса протекания. Даже сегодня у многих людей выявляются риски болезней Хантингтона и Альцгеймера, и они готовы пройти исследования, прежде чем недуг наберет силу.
Здоровые люди обычно теряют меньше 1% ткани мозга в год. Эта потеря компенсируется регенерацией ткани под влиянием умственной активности мозга. Симптомы болезни Альцгеймера начинают проявляться при потери 10% ткани мозга.
Отсрочка начала болезни Альцгеймера на пять лет (возрастной сдвиг с 76 лет до 81 года) уменьшит количество больных на 50%, а отсрочка на десять лет снизит этот показатель на 75%.
(Из доклада профессора В.Л. Зельмана на форуме «Неделя науки в Москве»)
— Если предположить, что генетический источник болезни и механизм его действия найдены, как мы сможем исправить ситуацию?
— Это самый сложный вопрос. Все зависит от самой ситуации. В некоторых случаях мы не сможем предотвратить эффект, оказываемый геном. При определенных заболеваниях генетические мутации приводят к необратимому нарушению функционала мозга или тела. Но есть и другие случаи. Мы часто наследуем гены, которые приводят к заболеваниям мозга или к болезням, осложнения от которых нарушают его работу. В случае заболеваний с осложнениями мы уже знаем, что правильная диета и физические упражнения могут снизить стресс и влияние любого из известных генов на течение заболевания. И эти меры для снижения рисков пациенты могут применять уже сейчас. Известны определенные профилактические меры, зачастую они такие же, как и в случае заболеваний сердца. Мозг хорошо работает, если у человека хорошее образование, если он занимается физическими упражнениями, если у него хорошая социальная среда. В новом поколении, я думаю, нас ждут новые открытия в нейробиологии, которые помогут еще больше снизить риски болезней мозга и психики.
Справка
Пол Томпсон
Профессор неврологии Центра визуализации генетики Университета Южной Калифорнии, руководитель проекта ENIGMA.
Получил степень бакалавра классических языков и магистра математики в Оксфордском университете, докторскую степень в области нейронаук — в Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе.
Стипендиат Программы Фулбрайта.
