Персонализированная медицина
С 1970-х годов благодаря значительному расширению технологических возможностей появилось много новых отраслей науки. Например, геномика занимается изучением генома и генов живых организмов, а протеомика – изучением белков и их взаимодействия в живых организмах. Геном человека постоянен на протяжении жизни, но экспрессия разных генов в белки разными клетками происходит в разное время. Таким образом, уровни белков в клетке или в организме постоянно меняются.
Геномика и протеомика совместно с другими новыми областями науки способствуют развитию персонализированной медицины. Ее цель состоит в понимании того, как огромный объем информации, зашифрованный в наших генах и получаемый путем анализа белков, мог бы помочь в разработке оптимальной стратегии профилактики, диагностики и лечения. Персонализированная медицина пока только начинает свой путь, хотя уже удалось добиться существенного прогресса в области диагностики и лечения онкологических заболеваний.
Персонализированная медицина помогла бы выявлять пациентов с повышенным риском развития сердечно-сосудистых заболеваний задолго до появления у них первых симптомов. Традиционно профилактика таких заболеваний базируется на контролировании факторов риска, таких как повышенный уровень холестерина, повышенное артериальное давление, диабет и курение. Однако во многих случаях болезнь развивается при наличии только одного фактора риска или вообще при их отсутствии. Исследователи ищут новые способы выявления пациентов с высоким риском возникновения сердечно-сосудистых заболеваний, пытаясь выделить гены или белки, которые помогли бы предсказать наличие повышенного риска у конкретного человека.
На данный момент ученые определили как минимум двадцать три участка генома, называемые генетическими локусами, потенциально связанные с повышенным риском развития ишемической болезни сердца в зависимости от наличия определенных вариаций генов. Некоторые из этих вариаций влияют на распространенные факторы сердечно-сосудистого риска, такие как уровни ХС ЛНП, ХС ЛВП и гипертония. Например, изменения в гене PCSK9 могут существенно повлиять на уровень ХС ЛНП. Один вид изменения данного гена приводит к чрезвычайно высокому уровню ХС ЛНП, схожему с тем, что наблюдается при таком редком генетическом заболевании, как наследственная гиперхолестеринемия. Другой вид изменения гена PCSK9 вызывает пожизненно низкий уровень холестерина, приводя к снижению ХС ЛНП на 28 % у афроамериканцев и на 15 % – у представителей белокожего населения. Люди с такими генетическими вариациями имеют пониженный риск ишемической болезни сердца: у афроамериканцев он снижается на 88 %, а у представителей белокожего населения – на 47 %.
Многие другие генетические локусы, ассоциируемые с ишемической болезнью сердца, не оказывают влияния на традиционные факторы сердечно-сосудистого риска, а многие расположены на генах, ранее считавшихся не связанными с развитием ишемической болезни сердца. Участок хромосомы 9, называемый хромосомой 9р21, широко изучается исследователями. Примерно у половины населения, как считается, есть один однонуклеотидный полиморфизм (ОНП) на хромосоме 9р21, связанный с повышенным риском ССЗ, и примерно у четверти населения – два ОНП. При наличии двух ОНП риск развития ишемической болезни сердца на 25 % превышает риск при наличии одного ОНП, а у людей без ОНП на данной хромосоме риск на 25 % ниже, чем при наличии одного ОНП. Однако хромосома 9р21 не связана ни с одним из известных генов, что дает некоторое представление о сложности генетических исследований. Генетический анализ на наличие ОНП на хромосоме 9р21 и других вариаций по-прежнему считается экспериментальным методом и пока не имеет широкого применения в диагностике ишемической болезни сердца.
Хотя существуют тысячи заболеваний, вызванных изменением всего в одном гене (например, серповидноклеточная анемия и муковисцидоз), есть и более распространенные заболевания, среди них ИБС, диабет и рак, которые развиваются под влиянием сразу нескольких генов в сочетании с факторами образа жизни и окружающей среды. Наличие одного или нескольких ОНП, связанных с болезнями сердца, может повысить сердечно-сосудистый риск, тем не менее вероятность фактического развития болезни во многом определяется образом жизни. Одним из направлений персонализированной медицины может быть выявление пациентов, более склонных к развитию сердечных заболеваний в силу генетических факторов. Эти люди могли бы получать индивидуальное лечение в целях профилактики болезни, в том числе усиленный контроль факторов риска.
Одной из целей персонализированной медицины является использование исследований в области геномики и протеомики для более точной диагностики сердечно-сосудистых заболеваний. Анализируя экспрессию генов и уровни белков в здоровых и больных тканях, ученые получили бы возможность выявить молекулярные рисунки, ассоциируемые с различными заболеваниями сердца. Например, у пациентов с тяжелой сердечной недостаточностью уровни белков могут отличаться от показателей здоровых пациентов или пациентов, имеющих сердечную недостаточность средней тяжести. Если бы ученым удалось обнаружить такие маркеры тяжелой формы сердечной недостаточности, диагностика, в настоящее время полагающаяся на поступившие от пациента сведения о симптомах, стала бы более унифицированной и точной. Также это позволило бы врачам успешнее отслеживать развитие болезни и на каждом этапе подбирать наиболее эффективный курс лечения.
Мозговой натрийуретический пептид, обнаруженный в 1988 году, представляет собой пример белка, используемого в качестве маркера для выявления пациентов с сердечной недостаточностью; сейчас исследователи изучают его возможные связи с другими заболеваниями. В сфере онкологических исследований ученые научились отличать здоровые клетки от раковых на основании их ДНК вместо изучения образцов ткани под микроскопом. Им также удалось установить модели генов, указывающие на то, у каких пациентов может быть более благоприятный прогноз и кто с большей вероятностью отреагирует на стандартное лечение.
Ученые разрабатывают новые скрининговые тесты на онкологические заболевания, основанные на различных уровнях белков в крови. Хотя многие из этих методик по-прежнему применяются экспериментально в области онкологических исследований, ученые надеются, что схожие технологии будут разработаны для диагностики и более совершенного лечения сердечно-сосудистых заболеваний.
В сфере медикаментозного лечения сердечно-сосудистых заболеваний персонализированная медицина уже близка к тому, чтобы стать реальностью. Традиционно при выборе оптимального курса лечения для пациента с определенным заболеванием врачи полагались на результаты крупных исследований с участием тысяч людей. Подобные исследования, включая направленные на испытание новых фармпрепаратов, позволяют понять, как население в целом может отреагировать на данную схему лечения, какой должна быть средняя дозировка, какие побочные эффекты наиболее вероятны. Однако они не в состоянии предсказать индивидуальную реакцию конкретного организма на тот или иной препарат. В одном случае лекарство может дать ожидаемый эффект, а в другом случае рекомендуемая дозировка окажется недостаточной. У кого-то могут развиться тревожные побочные эффекты при применении данного препарата, говорящие о том, что этому пациенту необходимо подобрать другое лекарство. В некоторых случаях различные реакции на тот или иной препарат обусловлены генетическими различиями. На данный момент существует возможность провести генетический анализ перед назначением более семидесяти широко применяемых лекарств.
Генетические анализы существуют и для некоторых сердечно-сосудистых препаратов. В 2007 году Управление по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных препаратов (США) одобрило генетический анализ для антикоагулянта варфарина, применяемого в профилактике образования тромбов (подробнее о варфарине читайте в главах 5 и 7). По данным Управления, организм примерно одной трети пациентов метаболирует варфарин отлично от ожиданий, его разжижающее действие на кровь повышает риск серьезных внутренних кровотечений. Традиционно дозировка рассчитывалась исходя из веса, возраста пациента и других факторов. Управление одобрило анализ для варфарина на основании того наблюдения, что вариации двух генов, CYP2C9 и VKORC1, повышают чувствительность к варфарину. Таким пациентам необходимо снижать дозировку. В 2010 году в ходе общенационального исследования было установлено, что пациенты, принимающие варфарин после генетического анализа, на 30 % реже нуждаются в госпитализации, чем пациенты, не проходившие генетический анализ. Генетический анализ для антитромбоцитарного препарата клопидогреля был одобрен в 2010 году. По данным Управления, у пациентов с полиморфизмами гена CYP2С19 клопидогрель плохо метаболируется, поэтому дает меньший эффект и повышает риск образования тромбов, приводящих к сердечному приступу и другим ишемическим событиям.
Также были выявлены генетические вариации, влияющие на индивидуальную реакцию на статины и бета-блокаторы. Например, при вариациях гена SLCO1B1 повышается вероятность побочного действия статинов на мышечные ткани, тогда как у людей с однонуклеотидными полиморфизмами в гене APOE наблюдается меньшее снижение уровня ХС ЛНП при приеме статинов по сравнению с другими пациентами. Одна вариация гена ADRB1, распространенная у афроамериканцев и редко встречающаяся у представителей белокожего населения, снижает эффективность бета-блокаторов при наличии систолической сердечной недостаточности. В настоящее время генетические анализы перед назначением статинов и бета-блокаторов не проводятся, может пройти несколько лет, прежде чем генетические анализы для антиагрегантов начнут широко применяться в повседневной клинической практике.
