Генетики из РАН, МГУ и Массачусетского университета под руководством профессора Евгения Рогаева нашли ген, изменения которого приводят к ослаблению роста волос у человека. Это открытие поможет в разработке терапевтических средств для контроля роста волос и борьбы с облысением.
История этого открытия началась с того, что Евгений Рогаев и его коллеги зарегистрировали на территории Чувашии и Мари-Эл несколько случаев наследственного гипотрихоза — редкого заболевания, проявляющегося в полной утрате волос или их ослабленном росте как у мужчин, так и у женщин. Наследственный характер заболевания был установлен еще в 1999 году, однако для выявления конкретных генетических причин аномалии требовалось широкомасштабное исследование.
Ученые обследовали 171500 марийцев и 178722 чувашей и обнаружили 50 семей с гипотрихозом (14 марийских и 36 чувашских). У больных наблюдалось аномальное строение волосяных фолликулов и ослабленный рост волос начиная с самого рождения. С возрастом болезнь обычно прогрессировала. Никаких других патологий при этом не наблюдалось.
Родители, братья и сестры больных индивидуумов в большинстве случаев были здоровы. Частота встречаемости гипотрихоза в семьях позволила предположить, что заболевание обусловлено рецессивной мутацией какого-то одного гена. В таких случаях если оба родителя являются носителями мутантного гена, то сами они будут здоровы, а каждый четвертый из их детей будет болен. Примерно такая ситуация и наблюдалась в обследованных семьях.
Чтобы найти ген, мутация в котором приводит к гипотрихозу, ученые воспользовались классическим методом – анализом генетических маркеров. Суть метода в следующем. Разные участки генома человека сильно различаются по своей вариабельности: одни участки у всех людей совершенно одинаковы, другие встречаются в двух-трех вариантах, третьи – во множестве вариантов. В качестве генетических маркеров используют наиболее вариабельные участки. Имеется большое количество «стандартных» маркеров, применяемых в генетических исследованиях. Эти маркеры рассеяны по всему геному, и положение каждого из них хорошо известно.
Чтобы локализовать какую-то мутацию (в данном случае – мутацию, приводящую к гипотрихозу), ученые анализируют состояние различных маркеров у больных и здоровых людей и находят такие маркеры, которые у всех или большинства больных находятся в одном состоянии, а у здоровых – в другом. Если такие маркеры удается обнаружить, это означает, что мутантный ген находится где-то рядом с ними. Последовательно включая в анализ новые и новые маркеры, ученые постепенно сужают круг поиска: сначала идентифицируют хромосому, на которой расположена искомая мутация, затем участок хромосомы, и так далее.
Этим способом Евгений Рогаев и его коллеги идентифицировали короткий участок третьей хромосомы, включающий четыре гена. Сравнив последовательности нуклеотидов («букв» генетического кода) в этом участке у больных и здоровых, ученые обнаружили, что у всех больных имеется делеция (выпадение фрагмента длиной в 985 нуклеотидов) в гене LIPH. Как и предполагалось, у больных обе копии гена LIPH оказались «испорченными», а у их родителей – только одна из двух.
Последующее генетическое обследование населения Волго-Уральского региона и других регионов России (всего ученые проанализировали 2292 хромосомы) показало, что частота встречаемости мутантного гена у марийцев и чувашей – около 3%, а у других народов он не встречается. Общее число носителей мутации оценено в 98000, а больных наследственным гипотрихозом должно быть около полутора тысяч.
Физиологическая функция гена LIPH экспериментально пока не установлена, однако Евгению Рогаеву и его коллегам удалось показать, что этот ген активно работает (то есть «считывается», служит матрицей для синтеза белка) в волосяных фолликулах, в том числе в тех участках фолликулов, которые содержат стволовые клетки. Деление этих клеток обеспечивает рост волоса. По всей видимости, ген LIPH играет важную роль в регуляции роста волос. Мутация, приводящая к гипотрихозу, затрагивает ключевые участки гена LIPH, делая его нефункциональным.
До сих пор о функционировании волосяных фолликулов и о механизмах, регулирующих их работу, было известно очень мало. Это затрудняло разработку терапевтических средств для борьбы с облысением и контроля роста волос. Открытие российских генетиков выявило потенциальную «мишень» для терапевтических воздействий – ген LIPH. Подобрав вещества, усиливающие или подавляющие работу этого гена, медики, вероятно, смогут в будущем регулировать рост волос на разных участках тела по желанию клиента.
Результаты исследования опубликованы 10 ноября в журнале Science.