Генетический фонд Украины: текущее состояние и перспективы сохранения

Л. Є. Ковальчук, д. м. н., професор, завідувач кафедри медичної біології з курсом медичної генетики Івано-Франківської державної медичної академії

Ми живемо в надзвичайно цікавий і непередбачуваний період, оскільки стоїмо на порозі нової ери розкриття глибинної суті розвитку людства. Розпочалося сторіччя молекулярної біології з розкриття законів спадковості. Синтез ідей і методів загальної та молекулярної генетики, біохімії, біофізики створив новий напрям у сучасній біології, який отримав назву «біотехнологія і генна інженерія». Стало можливим цілеспрямовано змінювати спадкові основи на клітинному, хромосомному і генному рівнях. Минуло лише два роки після розшифрування генома людини американськими вченими компанії Селена Дженомікс з Рокуела (Мериленд), а сьогодні вже відомо, що приблизна кількість генів людини — 10 тисяч, а не 60-100 тисяч, як спочатку вважали. І навіть з цими генами не все так просто. Нобелівський лауреат у галузі медицини 2001 року Пол Ньорс наводить метафору: «Все те, що відомо про геном, — п’єса. Ми знаємо імена акторів у п’єсі, тобто всі гени. Але ми повинні написати науково обґрунтований сценарій, з’ясувати, як гени працюють разом, взаємодіють — і це основне завдання ХХІ століття».

Вчених дивує той факт, наскільки мала кількість генів, що містять інформацію з формування особистості. Усього 0,1% робить нас тими, хто ми є — розумними або недолугими, добрими або жорстокими тощо. Наша індивідуальність, як пише відомий український вчений, академік В. А. Кордюм, зумовлена різноманітністю білків. Один ген може бути матрицею для синтезу десятка інформаційних РНК та протеїнів, тому сучасні молекулярно-генетичні дослідження спрямовані на вивчення цих білків, їх синтезу, взаємодії.

Визначено ще одну особливість генома: гени, що кодують однакові білки і ферменти у різних живих організмів, також однакові. Саме на універсальності генетичного коду ДНК заснована генна інженерія, біотехнологія і перші спроби клонування живих організмів — бактерій і вірусів. І не лише сучасний лікар чи спеціаліст-біолог, але й кожна освічена людина знає про те, що людські білки, наприклад інсулін, інтерферон, соматостатин, можна отримати за допомогою біологічного синтезу в клітинах бактерій, у геном яких вбудовано відповідний ген людини. Властивості самих мікроорганізмів можуть бути змінені в бік надлишкового синтезу необхідного препарату. На цій базі створено нову біотехнологічну промисловість, яка в недалекому майбутньому матиме великий вплив на виробництво ліків, оскільки кожен із розшифрованих генів після виділення з організму і клонування може бути лікарським засобом для генотерапії. Існує навіть поняття «гени-ліки».

Водночас розшифровка генома відкрила перед людством захоплюючу можливість — впливати на власний геном. Це сьогоднішній день фундаментальної науки, і він став реальним незалежно від нас. Вражають успіхи з введення чужорідних маркерів гена в клітини людини з метою генної терапії спадкових хвороб. Кількість санкціонованих клінічних випробувань цієї патології сягла понад 250! І це в той час, коли, за даними ВООЗ, близько 2,4% усіх новонароджених на земній кулі страждають на спадкові захворювання, до 40% ранньої смертності немовлят та інвалідності з дитинства зумовлено спадковою патологією. Тому генотерапію спадкових дефектів обміну речовин та онкологічних захворювань розцінюють як перспективний напрям лікування цих патологічних станів.

Разом з тим необхідно враховувати, що наслідки маніпулювання генами вивчено недостатньо. Не доведено, наскільки безпечні запропоновані схеми лікування як для самого пацієнта, так і для людства в цілому. Окрім того, ми повинні враховувати наступне: будь-яке епохальне наукове відкриття може бути використане не лише на благо, але і на шкоду людству (сумний приклад — відкриття розщеплення ядра урану, що породило атомну бомбу). Необачні експерименти з геномом людини можуть призвести в майбутньому до ще жахливіших наслідків.

І це тоді, коли на геном людини значно впливають сполуки з мутагенними та канцерогенними властивостями, що потрапляють у довкілля з викидами підприємств, автотранспорту, побутової хімії тощо. Жодні експерименти не в змозі так швидко змінити генофонд популяцій людини, як вплив генетично небезпечних чинників антропогенного забруднення навколишнього середовища. Несприятлива екологічна ситуація посилюється наслідками аварії на ЧАЕС. Тому, якщо не розробляти і не здійснювати заходи із запобігання неконтрольованому забрудненню довкілля, людству може загрожувати не лише екологічна, а й генетична катастрофа. І це на даний час реальніша для нас загроза, ніж наслідки втручання експериментаторів і лікарів у геном людини. Тим більше, що молекулярно-генетичні маніпуляції надзвичайно дорого коштують, і далеко не кожний житель планети, особливо з держав пострадянського простору, зможе їх собі дозволити в найближчому майбутньому.

Однак науковці розуміють, що підхід до вивчення будь-якого питання повинен бути виваженим та за можливості передбачуваним, а висновки — базуватися на перевірених і достовірних результатах. Слова про генетичну небезпеку маніпулювання з геномом людини чи вплив мутагенів довкілля потребують підкріплення реальними цифрами, отриманими в процесі тривалих досліджень. Тільки тоді можна створити модель генетичних порушень і прогнозувати майбутнє людства.

Саме тому в Івано-Франківській державній медичній академії впродовж 13 років під керівництвом дійсного члена АМН України Є. М. Нейка впроваджується комплексна програма екогенетичних досліджень, мета якої — прогнозування негативних генетичних наслідків забруднення і організація необхідних профілактичних заходів. Основні напрями програми реалізуються на кафедрі медичної біології з курсом медичної генетики та в ЦНДЛ і включають розробку і впровадження нових комплексних тест-систем, які можуть об’єктивно відображати гено- і цитотоксичну дію мутагенів і канцерогенів; генетичний моніторинг для визначення генетичного тягаря в різних популяціях населення Прикарпаття; оцінку, прогнозування генетичної небезпеки антропогенного забруднення довкілля та організацію необхідних профілактичних заходів.

Першу спробу у визначенні реального мутагенного навантаження здійснив доцент кафедри медичної біології В. М. Случик. Ним запропоновано комплексну тест-систему, адекватну та інформативну, матеріально доступну в Україні. Перший з них — Allium cepa-тест, рекомендований групою експертів ВООЗ, дозволяє за частотою і типом перебудов хромосомного апарату в клітинах верхівкової меристеми первинних корінців цибулі, вирощеної на питній воді та грунтах з різних екологічних зон, встановити цито- і генотоксичність сполук, що містяться в навколишньому середовищі. Другим тест-об’єктом був кістковий мозок і гонади експериментальних ссавців, які утримувалися в забруднених районах. Виявлені зміщення спектра хромосомних аберацій у бік хроматидних, збільшена кількість домінантних летальних мутацій підтвердили хімічну природу мутагенного фону та підвищену інтенсивність останнього на окремих територіях Калушського району. Закономірним було вивчення функціонального стану генома дітей, які не контактують з професійними шкідливостями і рекомендуються міжнародними експертами як ідеальні вибірки для встановлення впливу факторів довкілля на геном людини.

Щоб отримати достовірні показники негативних наслідків антропогенного забруднення для наступних поколінь, ми продовжили вивчення змін спадкового апарату дітей з різних екологічних зон Прикарпаття з використанням методів медичної генетики. Забір матеріалу у Верховинському районі здійснювали спільно з науковцями Українського наукового центру генетики під керівництвом І. Р. Бариляка. На основі вивчених цитологічних, дерматогліфічних, цитогенетичних показників за спеціальною формулою А. І. Горової (у нашій модифікації) визначено ступінь пошкодження спадкового апарату. Результати досліджень З. Р. Кочерги довели, що генетично нестабільні популяції дітей проживають у м. Івано-Франківську, хімічно забруднених Надвірнянському і Калушському районах та в зоні посиленого радіаційного контролю — Снятинському районі.

Порівняльний аналіз результативності застосування різних тест-об’єктів спонукав нас приділити більшу увагу використанню рослин. Це пов’язано з тим, що встановлення генетичних аспектів антропогенного забруднення та прогнозування віддалених наслідків впливу іонізуючого випромінювання та хімічних мутагенів на стан живої природи та здоров’я людей потребують системного дослідження. Закономірно виникають труднощі у виявленні віддалених генетичних наслідків, оскільки для їх появи повинно минути багато часу. Тому вибір об’єкту досліджень має вирішальне значення. Рекомендується підбирати рослини з швидкою зміною поколінь, з великою кількістю нащадків. У сучасних економічних умовах найбільш придатними для визначення мутагенного пресингу довкілля виявилися рослинні тест-системи.

Враховуючи вищесказане, дослідження наших співробітників О. В. Ковальчук та І. П. Ковальчук були присвячені розробці нових рослинних тест-систем для вивчення механізму пошкоджуючої дії іонізуючого випромінювання. Спочатку вони провели серію експериментів для визначення індикаторів радіаційного мутагенезу в клітинах рослини — Allium cepa. Було виявлено зниження мітотичного індексу, зростання частоти хромосомних аберацій у первинній меристемі корінців, вирощених на пробах води і грунтів, залежно від ступеня активності радіонукліда цезію — ¹³⁷Сs. У рослинах, що виросли на забруднених грунтах Чорнобильської зони, Житомирської області, переважали маркери радіаційного мутагенезу — хромосомні мости, фрагменти, злипання хромосом, К-мітози.

Водночас назріла потреба у виявленні сумарної інтенсивності мутагенного фону грунтів, води і повітря. З цією метою І. Й. Случик були вперше використані бруньки китайської та берлінської тополі з хімічно забруднених зон Івано-Франківської області. У клітинах меристеми пагонів досліджуваних рослин виявлено накопичення важких металів, концентрація яких корелювала з частотою хромосомних аберацій. Подібні показники виявилися в Allium cepa-тесті.

Отримані результати досліджень дали змогу брати участь у міжнародних конференціях, конкурсах наукових проектів. У 1995 році ми вперше виграли конкурс на пріоритетне фінансування МОЗ України, що дозволило нам придбати оптико-електронний комплекс «Метаскан-2» для аналізу хромосом людини. Підвищення методичного рівня досліджень допомогло з 1996 року отримати 5 грантів на спільні наукові проекти. Серед них грант Швейцарського наукового товариства (SNSF-1996-1998) на розробку методу біоіндикації хімічного та радіонуклідного забруднення довкілля шляхом використання трансгенних рослин, грант Європейського наукового товариства (ЕSТ1998-1999 — Страсбург, Франція) з адаптації рослин до шкідливого впливу факторів зовнішнього середовища, грант Європейської молекулярно-біологічної організації (Хайдельберг, Німеччина) з виявлення генів, які беруть участь у механізмах репарації ДНК.

Особливо цінним для нас є грант багатоцентрового дослідження INTAS (1999-2001), учасниками якого є також Чорнобильський науково-технічний центр (тепер Екоцентр), Білоруська сільськогосподарська академія, Інститут загальної генетики ім. М. І. Вавілова (Москва), Інститут генетики рослин (Німеччина), Інститут Ф. Мішера (Швейцарія). Міжнародні наукові організації виявляють зацікавленість до результатів наших досліджень і сприяють їх продовженню. Це підтверджують 9 персональних грантів та 2 робочі місця в провідних лабораторіях Європи, які отримали наукові співробітники нашої академії.

Успішно завершилася співпраця молодих учених нашої кафедри Ольги та Ігоря Ковальчуків, які разом з науковцями Інституту Ф. Мішера вперше використали трансгенні рослини для тестування радіаційного забруднення. В експерименті вони встановили залежність фенотипових змін різних ліній тютюну Nicotiana tabacum і гірчиці Аrabidopsis thaliana від дози іонізуючої радіації. За сприяння Чорнобильського науково-технічного центру було висаджено насіння цих рослин у грунти Чорнобильської зони та Житомирської області, де також виявлено фенотипові зміни ростків досліджуваних ліній (низька схожість, затримка росту, формування розетки листя).

Однак найцікавішим етапом роботи було отримання трансгенних ліній з геном-маркером іонізуючої радіації. До речі, ген-маркер — це ген, штучно введений у геном рослини, продукт експресії якого може бути точно виявлений за допомогою методів, специфічних для кожного гена. У наших експериментах був використаний візуальний ген-маркер b-глюкуронідази (GUS-ген). b-Глюкуронідаза — фермент бактеріального походження (E. coli), який розщеплює глюкуронід. Продукт реакції має синій колір і може бути визначений неозброє-ним оком у всіх органах і тканинах рослин, оброблених глюкуронідом. Причому система використання GUS-гена, порівняно з іншими маркерами, проста, відносно дешева і може бути використана для ідентифікації мутацій у рослинах. У геном рослин GUS-ген вбудовували у вигляді перерваної версії: ділянки G і US розділені фрагментом Hyg (гена резистентності до гігроміцину). Під впливом іонізуючої радіації відбувається внутрішньохромосомна гомологічна рекомбінація, GUS-ген відновлюється, що верифікується наявністю плям синього кольору. Кількість і розподіл останніх пропорційні інтенсивності радіаційного забруднення, що підтверджується математичною моделлю кореляції ступенів іонізуючої радіації i пошкодженням ДНК, розробленої спільно з професором Мозером (Швейцарія). Окрім того, явища гомологічної інтрахромосомної рекомбінації перевірені молекулярно-генетичними методами. На сторінках Інтернет трансгенні лінії рослин Arabidopsis thaliana і Nicotiana tabacum названі біологічним лічильником Гейгера. На ці дослідження отримано патент європейського зразка.

Закономірним було проведення наукових експериментів зі створення нових трансгенних ліній рослин — чутливих індикаторів інтенсивності забруднення будь-якої природи: радіаційної, хімічної. На проведення таких багатоцентрових досліджень отримано новий міжнародний грант «Створення і випробування нової системи на основі рослин для біомоніторингу хімічного і радіоактивного забруднення навколишнього середовища» (2000-2003). Для реалізації нового проекту на нашій кафедрі вивчається цитогенетична активність різних концентрацій важких металів свинцю, нікелю, кадмію за допомогою Allium cepa-тесту. В Інституті молекулярної біології м.Базеля проводяться експерименти з визначення пошкоджуючої дії цих металів на ДНК трансгенних рослин.

Водночас з науковцями Інституту генетики рослин (Гетерслебен, ФРН) виконуються перспективні молекулярно-генетичні дослідження з клонування трансгенних рослин — маркерів хімічного забруднення. Результатом активної роботи нашої аспірантки Н. О. Орел було проведення 32 серії експериментів, у яких отримано 50 трансформацій рослин і 14 трансгенних ліній Arabidopsis thaliana, які містили три гени: RPD3, SIR2 і SU(VAR)3-7. Підтверджено участь SIR-гена в регуляції активності репаративних процесів ДНК і вперше у світовій науці доведено його участь у гомологічній рекомбінації. Після експериментального випробування в лабораторних умовах Інституту генетики рослин чутливості цих ліній Arabidopsis thaliana до хімічних сполук було вибрано 9 з них для подальших досліджень на нашій кафедрі. Вирощування рослин у різних пробах грунтів Івано-Франківської області дозволило виявити фенотипові зміни залежно від кількості хімічних мутагенів (% схожості, темпи росту, утворення розетки листя, їх розміри тощо). Здійснено селекцію найчутливіших 7 трансгенних ліній для використання їх як біоіндикаторів антропогенного забруднення.

У даний час ми продовжуємо співпрацювати з вченими Гетерслебена для отримання трансгенних рослин з різними візуальними генами-маркерами: окрім відомого GUS-гена, вивчаються LUC-ген люциферази, ген зеленого фосфорилюючого протеїну.

Необхідність у розвитку другого напряму програми пояснюється тим, що оцінити пошкоджуючий вплив комплексу антропогенних забруднювачів довкілля на спадковий апарат людини можна під час паралельного тестування мутагенного навантаження, зумовленого малоінтенсивними факторами промислових підприємств, і встановленням динаміки генетичного тягаря в людських популяціях. Саме тому ще з 1991 року наші науковці почали проводити генетичний моніторинг за даними архівних документів медичних установ (з 1985 по 2001 рік) у рамках Державної програми «Захист генофонду населення України», а пізніше — програми Президента «Генетичний моніторинг». Вивчено динаміку мутаційного процесу в різних популяціях населення Прикарпаття (міст — Івано-Франківська, Коломиї, Калуша та Надвірної, Надвірнянського району, де функціонують хімічні підприємства; зони посиленого радіологічного контролю — Городенківського та Снятинського районів; екологічно умовно чистих — Верховинського та Косівського районів). Для визначення генетичного тягаря було проаналізовано низку демографічних показників: загальну народжуваність, мертвонародження, кількість багатоплідних пологів, загальну, перинатальну смертність і смертність немовлят, частоту природжених вад розвитку в новонароджених, частоту мимовільних абортів, виникнення пухлин (нефробластома, ретинобластома) та інші. Як і в усіх регіонах України, було помічено значне зниження народжуваності, наприклад, у м. Коломиї від 16,5% в 1986 до 9,3% в 2001 році. Водночас позитивним є зниження показників перинатальної, дитячої смертності від 25,7 і 5,5% до 12,5 і 7,0% відповідно. Однак зросла кількість дітей з природженими вадами розвитку. Найбільша частота таких випадків серед новонароджених спостерігалася у 1995 році у м. Калуші (77,82%), м. Івано-Франківську (70,17%) та у Снятинському районі (55,84%). Максимальні показники мертвонародженості виявлено у м. Калуші та Снятинському районі у 1993 та 1994 роках, Надвірнянському районі і м.Коломиї в 1997 році. Кількість багатоплідних пологів, які деякі вчені пов’язують із впливом несприятливих факторів довкілля в усіх районах, окрім Коломийського, зросла.

Враховуючи кризові зміни основних демографічних показників і зростання тягаря розладів репродуктивного здоров’я населення, наша увага зосередилася на вивченні частоти і причин мимовільних абортів як однієї з основних причин безплідності. Слід зауважити, що значна кількість їх реалізується в перші дні вагітності і, як правило, не реєструється, з них 90% виникають у першому триместрі, коли дуже рідко проводиться дослідження ембріона для виявлення порушень спадкового апарату. Нами визначено зростання цього показника в 2,5-3 рази в усіх регіонах, особливо в І триместрі вагітності, коли 50-60% абортів пов’язано з хромосомними і геномними мутаціями, що призводить до формування грубих порушень морфогенезу. Тому всім зацікавленим родинам важливо знати причини, що зумовлюють мимовільні аборти або народження нежиттєздатних немовлят з множинними вадами розвитку. Це спонукало нас з’ясовувати причину невиношування вагітності в кожному конкретному випадку. Доцент М. В. Бондаренко виявила чутливі генетичні маркери цієї патології: при одноразовому невиношуванні вагітності серед хромосомних аберацій зареєстровано дицентрики, при звичному — інверсію хромосоми 9 у поєднанні з поодиноким фрагментом, транслокацію між хромосомами 1 і 5. Під час цитологічного та електронно-мікроскопічного досліджень епітеліоцитів піхви та ротової порожнини визначено динаміку індексів функціонального стану генома до і після лікування, що дозволило використовувати показники каріограми для оцінки ефективності лікування. Поряд зі складними генетичними методами було застосовано відомий усім аналіз родоводів і дерматогліфіку. Детальні клініко-генеалогічне та дерматогліфічне обстеження дозволили також виявити схильність до невиношування вагітності. Отримані результати впроваджено в практику обласного перинатального центру, де впродовж останнього часу функціонує клінічний відділ наукового центру медичної генетики. Вагітним з порушеннями репродуктивної функції пропонується комплексна програма медико-генетичного обстеження для визначення ролі спадкового фактора в невиношуванні вагітності з подальшим прогнозом її перебігу та народження здорових дітей.

Для отримання цілісної картини стану генофонду популяцій усі показники генетичного моніторингу внесено нами в спеціальну формулу, яка дає можливість розрахувати частоту мутацій de novo. Цей показник збільшився в усіх районах порівняно з дочорнобильським 1985 роком. Сумарний показник накопичення мутацій в умовних одиницях за останні 14 років найбільший у м. Івано-Франківську (68,9), Надвірнянському (40,2), Косівському, Снятинському (27,7), Калушському (27,3) районах, м. Коломиї (27,2). Отримані показники корелюють з даними цитогенетичного дослідження у дітей, що проживають у цих регіонах, і відображають реальну генетичну небезпеку антропогенного забруднення довкілля.

І хоча за матеріалами проведених екогенетичних досліджень захищено дві докторські та шість кандидатських дисертацій, це не дає упевненості в ефективності використання результатів нашої роботи. Адже будь-які наукові здобутки повинні вирішувати головне завдання — поліпшення стану довкілля і здоров’я населення. Саме тому результати тестування навколишнього середовища неодноразово доповідалися на засіданнях Калушської, Надвірнянської районних рад народних депутатів, на засіданнях екологічних комісій, на спільній науковій конференції вчених Прикарпаття з представниками обласної та районних державних адміністрацій. Такий напрям нашої діяльності дістав схвалення та підтримку голови обласної державної адміністрації М. В. Вишиванюка. Було прийнято рішення про необхідність продовження екогенетичних досліджень, оскільки вони потрібні для картування регіонів України та рейтингового розподілу їх за станом мутагенного фону, а також для прогнозування змін генофонду нації.

Одним з аспектів практичного втілення наукових розробок є прийняті спільно з районними адміністраціями та екологічними комісіями комплексні заходи з метою припинення надходження токсичних речовин у ріки Бистриця Надвірнянська і Прут, ступінь забруднення яких біля міст Надвірна та Коломия оцінюється як критичний. Рекомендовано заборонити використання води з цих ділянок річок для побутових потреб без попереднього очищення, а також встановити джерела забруднення тих територій, які за вмістом мутагенів у воді та грунтах характеризуються як небезпечні. Ми розуміємо, що населення в першу чергу повинно знати про екогенетичну ситуацію в області, тому активно виступали в місцевих та всеукраїнських засобах масової інформації, привертали увагу широкого загалу населення до проблем генетичної небезпеки антропогенного забруднення.

Водночас клініцисти не залишались осторонь проблем збереження генофонду населення. З метою профілактики несприятливих генетичних наслідків для майбутніх поколінь ними організовано експедиції спеціалізованих бригад у райони з несприятливою еколо-гічною ситуацією для надання кваліфікованої медичної допомоги дітям і дорослому населенню.

Однак ефективна реалізація жодної комплексної програми неможлива без достатнього рівня підготовки суспільства до сприйняття отриманих результатів і, відповідно, роботи професіоналів, які несуть у народні маси ці знання. Тобто ми поставили за мету в першу чергу забезпечувати генетичну освіту лікарів, розуміння ними тонких механізмів, що зумовлюють народження та розвиток здорової пов-ноцінної особистості. Це не менш важлива робота, ніж визначення мутагенної напруженості довкілля. Оскільки лише досвідчений лікар може сприяти впровадженню профілактичних заходів з метою уникнення негативних генетичних наслідків. Для покращення викладання генетики в Івано-Франківській медичній академії проведено наскрізну інтеграцію навчальних планів, включаючи перший рік навчання і факультет післядипломної освіти. Розроблено методичні рекомендації, що містять комплексний тематичний план лекцій і практичних занять з різних кафедр, для запобігання дублюванню тем. План інтеграції обговорено на загальних засіданнях центральної і профільних методичних комісій, фундаментальних кафедр медико-біологічного профілю і клінічних дисциплін.

На першому році навчання профорієнтація викладання генетики людини полягає у виборі клінічних ситуаційних задач та ілюстративних матеріалів, проведенні окремих занять на базі генетичної лабораторії. Позитивні результати дають комплексні лекції з кафедрами хірургії, педіатрії, акушерства та гінекології. На п’ятому році навчання викладається медична генетика, усі методичні матеріали і робоча програма якої узгоджені з планами теоретичних та клінічних кафедр. Поглиблення знань з медичної генетики забезпечують затверджені в нових навчальних планах 2002 року курси за вибором: «Сучасні проблеми молекулярної біології», «Сучасні методи генетичної діагностики», які поєднують лекційний матеріал і практичні заняття в генетичній лабораторії, медико-генетичній консультації. Вирішенню завдань інтеграції сприяють підготовка, рецензування і розв’язання студентами тестових завдань ліцензійних іспитів «Крок-1» і «Крок-2». На післядипломному етапі підготовка лікарів різних спеціальностей з медичної генетики забезпечується окремими лекціями, які читають фахівці з цієї дисципліни з урахуванням останніх досягнень вітчизняних та іноземних науковців.

Цілісна система підготовки спеціалістів з генетики включає також роботу студентського наукового гуртка на кафедрі медичної біології з курсом медичної генетики. Серії наукових робіт О. В. Ковальчук і Н. В. Чернюк, виконаних у генетичній лабораторії, отримали дві премії АМН України для молодих науковців і студентів (1999), другу Шевченківську премію на Всеукраїнській науковій студентській конференції (1997), індивідуальний грант Міжнародної науково-освітньої програми (О. Ю. Попович, ІSSEP), дипломи та інші відзнаки на міжнародних конференціях (Катовіце, Люблін, Відень). Серед студентів були члени Європейської асоціації цитогенетиків, які сьогодні стали кандидатами медичних наук — М. В. Бондаренко, З. Р. Кочерга, Н. В. Чернюк.

Популяризація генетичних знань серед клініцистів медичної академії сприяла активізації розвитку профілактичного напряму медичної генетики. Науковці різних галузей розпочали комплексні клініко-генетичні дослід-ження в медико-генетичній лабораторії з визначення маркерів спадкової схильності до мультифакторних хвороб. Ураховуючи те, що останні становлять найбільшу частку в структурі загальної захворюваності, актуальність визначення біоіндикаторів імовірності виникнення цієї патології важко переоцінити. Особливо це є важливим для сімейних лікарів, оскільки знання маркерів спадкової схильності до певних хвороб у конкретній родині дозволить їм вчасно розпізнати генетично обтяжених осіб, провести діагностику і профілактику їх розвитку. Окрім того, ознайомлення обстежених з генетичною схильністю до того чи іншого захворювання ще до його клінічних проявів сприятиме усвідомленню необхідності дотримання здорового способу життя, відповідної дієти та проведення інших профілактичних заходів. Загалом це сприятиме зменшенню загальної захворюваності населення.

Уже розроблено цілісну систему досліджень для встановлення ролі спадкових факторів у виникненні та формуванні гіпертонічної хвороби, цукрового діабету, виразкової хвороби, панкреатиту, холециститу, хронічних невірусних гепатитів, пневмонії, бронхіальної астми, сечокам’яної хвороби, тромбофлебіту, варикозного розширення вен, ревматизму. Дослідницька робота нашої та інших клінічних кафедр продовжується й далі в цьому напрямі. При цьому враховують три підходи до вивчення генетики мультифакторних хвороб, що базуються на сучасних наукових досягненнях.

Перший з них включає використання генів-кандидатів під час аналізу зчеплення, асоціації у сім’ях з хворими на мультифакторні хвороби або в популяціях для встановлення участі цих генів у патогенезі захворювання. Більшість закордонних досліджень виконано на основі цього підходу.

Другий підхід полягає у використанні мікросателітних маркерів ДНК для сканування всього генома на зчеплення з мультифакторними хворобами в популяціях. Мета такого позиційного клонування — ідентифікувати невідомі гени, які можуть бути асоційовані з цими захворюваннями. Повний геномний скринінг дозволив виділити деякі важливі аспекти бронхіальної астми. По-перше, розвиток астматичного синдрому детермінують багато генів різних локусів, кожний з яких має адитивне значення в загальній генетичній базі захворювання. По-друге, встановлено, що відносна специфічна роль генів схильності до бронхіальної астми і ефектів оточуючого середовища або генів-модифікаторів може варіювати залежно від етніч-ного фону. По-третє, отримала підтвердження гіпотеза щодо різних молекулярних основ бронхіальної астми та атопії.

Третій підхід спрямовано на ідентифікацію асоціації мультифакторних захворювань з поліморфізмом ДНК генів-кандидатів або їх білкових продуктів. Такі дослідження проведено для інтерлейкінів, рецептора імуноглобуліну E, b₂-адренергічного рецептора, фактора некрозу пухлин і деяких інших кандидатів.

Це приклад того, як досягнення в молекулярній генетиці за останнє десятиріччя суттєво розширили можливості діагностики мультифакторних хвороб. Однак далеко не всі з них можна виявляти методом прямої молекулярної ДНК-діагностики навіть у високорозвинених країнах. Якщо теоретична оцінка ризику таких хвороб неможлива, використовують емпіричні дані. Існують емпіричні таблиці ризику багатьох захворювань для членів родини, але визначити ризик народження хворих дітей, передбачити тип успадкування і виявити носія мутантного гена ще до проявів клінічних симптомів вони не дозволяють. Відповідь на ці питання можна отримати після детального вивчення родоводів пацієнтів. Тому нами використовувався переважно третій підхід, який включав аналіз асоціацій досліджуваних хвороб з антигенами груп крові систем АВ0 і резус, а також клініко-генеалогічний метод. Якщо з визначенням асоціацій було досягнуто певних успіхів у розрахунку кореляцій між групами крові і генами, що визначають схильність до виразкової хвороби, ревматизму, пневмонії, тромбофлебіту, пародонтозу і пародонтиту, то з родоводами нас чекала несподівана перешкода. Більшість пацієнтів не могли пригадати своїх родичів у чотирьох-п’яти поколіннях, як цього вимагає методика розрахунку ризику виникнення захворювання. На жаль, ми змогли отримати лише один патент України, що базується на клініко-генеалогічному методі доклінічної діагностики артеріальної гіпертензії.

В останні роки генетичними дослідженнями почали активно займатися стоматологи. Встановлено роль спадкового фактора у виникненні гіпоплазії емалі. Запатентовано спосіб доклінічної діагностики аномалій розвитку зубів у дітей на основі факторного аналізу дерматогліфічних показників. Так, старий і відносно дешевий метод дерматогліфіки з урахуванням 56 кількісних і якісних характеристик, підданих сучасній комп’ютерній обробці, отримав «друге дихання». Вдалося розробити математичну модель, за якою будь-яку досліджувану особу можна віднести до групи ризику з імовірністю 94-99%. Це дає змогу визначати генетичну обтяженість до вивченої патології в дитячому віці і досягти кращих результатів у її профілактиці. Визнанням такої методики стало отриманння вченими Івано-Франківської медичної академії двох патентів України.

За матеріалами медико-генетичних дослід-жень виконано шість докторських і вісім кандидатських дисертацій з доклінічної діагностики та профілактики мультифакторних хвороб. На основі отриманих результатів розроблено алгоритми визначення основних показників, що дозволяє диференціювати спадково зумовлені патологічні стани. Водночас запропоновано програми і схеми обстеження хворих, у яких вказано обсяг досліджень для встановлення ризику виникнення мультифакторних хвороб.

Економічний ефект від впровадження отриманих результатів полягає в зменшенні витрат на лікування мультифакторних хвороб і покращенні працездатності населення. На лекціях, виступах по радіо, у пресі намагаємося донести до широкого загалу результати наших досліджень, а також відомості про можливість зниження мутагенних ефектів при вживанні продуктів природного походження, що містять анти- і дисмутагени. Відновні процеси ДНК посилюють речовини, які містяться в цибулі ріпчастій, капусті білокачанній, перці зеленому, яблуках, насінні рослин, олії, особливо реп’яховій. Слабші антимутагени виявлено в моркві, капусті кольоровій, буряках. Українські вчені довели захисні властивості деяких лікарських рослин (м’ята, календула, звіробій, радіола рожева), гречаного меду і продуктів бджільництва (прополісу, перги). Усім дітям, що проживають у районах, екологічний статус яких визначається як небезпечний або загрозливий, рекомендовано профілактичні курси вітамінів А, Е, С та їх комплексів: Тріовіт, Аевіт, Мультитабс. Запропонований перелік продуктів доступний навіть в умовах економічної скрути і може, хоча б частково, усунути генетичні ефекти мутагенних факторів довкілля. Однак ми розуміємо, що всі спроби впровадження екогенетичної програми на регіональному рівні, навіть за сприяння органів місцевої влади, не вирішують проблеми збереження повноцінного генофонду населення України. Тільки державне бюджетне фінансування забезпечить здоров’я нації і народження здорових дітей. Водночас, розуміючи, що навіть незначні успіхи краще, ніж застій, наші вчені продовжують пошуки найефективніших профілактичних заходів для зменшення або уникнення несприятливих генетичних наслідків антропогенного забруднення довкілля.