За год в Беларуси регистрируется более 6 тыс. костных переломов. Самые опасные из них – переломы шейки бедра. На лечение одного такого случая государство тратит от 1 тыс. долларов. Научный сотрудник Института генетики и цитологии НАН Беларуси Екатерина Кобец совместно с коллегами занимается поиском фармакогенетических маркеров эффективности лечения остеопороза для снижения риска переломов. Ее проект вошел в финал конкурса «100 идей для Беларуси».

– Екатерина, что определило ваш путь в науку?

– Мне повезло: любовь к биологии привили еще в школе. Вторым фактором была моя семья: родители и сестра – химики, бабушка – доктор химических наук. За ужином у нас обсуждались структуры молекул и взаимодействия соединений. В школе химия давалась мне легко, но такого интереса, как биология, не вызывала. В университете я выбрала кафедру молекулярной биологии. Студенткой биофака БГУ проходила практику в Институте генетики и цитологии, после окончания вуза работаю здесь уже 8 лет. Сейчас в лаборатории генетики человека в команде с моим руководителем Павлом Морозиком занимаюсь изучением генетических причин развития костно-мышечной патологии, параллельно работаю в Республиканском центре геномных биотехнологий.

– Гены могут предсказать развитие костной патологии?

– Да. Даже одна нуклеотидная замена в гене коллагена может нарушать структуру белка, отвечающую за образование костной ткани, и приводить к тяжелому заболеванию с частыми переломами – несовершенному остеогенезу. Но если два человека с данным типом заболевания захотят завести детей, благодаря современным методикам у них возможно рождение здорового ребенка.

Что касается остеопороза, то существуют информативные маркеры предрасположенности к потере костной массы. Ввиду частой инвалидизации от остеопоротических переломов их проще предотвратить, чем лечить. О наличии остеопороза многие пациенты узнают уже после перелома, если не проходили до этого обследование на денситометре (прибор для измерения минеральной плотности кости). Среди главных причин снижения минеральной плотности костной ткани не только наследственные, но и внешние факторы: несбалансированное питание, малоподвижный образ жизни, хронические заболевания, влияние некоторых лекарств. Умеренная физическая нагрузка очень важна для здоровья костно-мышечной системы. Начинать физическую активность желательно не после того, когда обнаружились проблемы, а как можно раньше. Замечено, что уровень минеральной плотности костной ткани в юности определяет крепость скелета в пожилом возрасте.

Генетические причины развития костной патологии мы изучаем в сотрудничестве с коллегами из Минского городского центра остеопороза и болезней костно-мышечной системы при 1-й городской клинической больнице, БелМАПО и БГМУ. Идейный вдохновитель этого направления – доктор медицинских наук, профессор Эмма Руденко. Врачи центра назначают ряд лабораторных обследований: биохимический анализ, денситометрию и при необходимости генетические анализы. На основании полученных данных проводится подходящая терапия. Особый интерес для нас представляет взаимосвязь аллельных комбинаций генов с минеральной плотностью костной ткани, а также результатами биохимических показателей, эффективностью терапии остеопороза.

Разработанный нами фармакогенетический метод позволяет предупредить человека о предрасположенности к остеопорозу для проведения профилактики, а также индивидуально подобрать медицинские препараты для лечения.

– Находят ли ваши результаты практическое применение?

– Некоторые из них уже внедрены в работу Республиканского центра геномных биотехнологий. Сегодня мы можем оценить предрасположенность к остеопорозу на основании ряда генов. Планируем существенно расширить выбор маркеров. В прошлом году за таким анализом к нам обратились 50 человек. Проводим также комплексный анализ на выявление риска разрыва связок и сухожилий, что актуально для спортсменов. Месяц назад в Министерстве здравоохранения были утверждены две инструкции по применению, в которые включены в том числе и наши разработки. Это облегчит процесс внедрения результатов в учреждения здравоохранения.

В рамках международного научного сотрудничества совместно с коллегами из Литовского центра остеопороза мы выявили ряд генетических маркеров, ассоциированных с эффективностью лечения остеопороза бисфосфонатами – препаратами, позволяющими нарастить костную массу. Такое лечение длительное, оценку эффекта от терапии можно проводить лишь через год-два, чтобы прибор денситометр смог оценить прирост или убыль костной массы. Когда препарат не оказывает положительного эффекта, то состояние пациента с годами ухудшается. Анализ сочетаний определенных полиморфных вариантов генов позволяет врачам с высокой вероятностью определить, подходит ли терапия бисфосфонатами пациенту, а также предотвратить возможные побочные эффекты. Эти результаты в ближайшее время планируется внедрить в работу Республиканского центра геномных биотехнологий.

– Какие новые задачи в оценке костных патологий стоят перед вами?

– Методом секвенирования нового поколения (NGS) мы проанализировали более 280 образцов ДНК пациентов с остеопорозом и людей без костной патологии. Сейчас полученные данные проходят биоинформатическую обработку. Результаты позволят расширить представление о механизмах развития остеопороза и повысить эффективность профилактики костных переломов.

Еще одно направление наших NGS-исследований – диагностика аутосомно-доминантных типов несовершенного остеогенеза, связанных с мутациями в генах коллагена COL1A1 и COL1A2, которые участвуют в формировании кожи и костной ткани. Заболевание это тяжелое и, как правило, врожденное. У малышей оно может проявляться еще в утробе матери: плод получает костные переломы, ребенок травмируется при рождении и его очень тяжело выхаживать. Почему так происходит? Прочная здоровая и растущая костная ткань образуется при соединении коллагена с минералами. Но у детей с несовершенным остеогенезом белок коллагена либо короче, либо имеет другую структуру, из-за чего минерализация происходит хуже. При легком течении этого заболевания оно может проявляться в более взрослом возрасте. Исследования совместно с заведующим кафедрой педиатрии БелМАПО Алексеем Почкайло помогли выявить ряд ранее неизвестных в мире мутаций, определяющих тип несовершенного остеогенеза, что важно для оценки тяжести течения заболевания, прогнозирования возможных осложнений хирургического вмешательства и выбора наиболее эффективного медикаментозного лечения.

В перспективе планируем изучать генетические причины анкилозирующего спондилита – хронического воспалительного заболевания позвоночника и крестцово-подвздошных суставов, которое чаще встречается у мужчин, и другие костно-мышечных патологии.

Беседовала Елена ПАШКЕВИЧ

Фото автора, «Навука»