Ученые впервые описали генетический механизм, который формирует индивидуальные черты лица эмбриона на 6–11-й неделе развития. За уникальные особенности внешности, которые практически не повторяются у разных людей, отвечают не только гены, но и управляющие их активностью «переключатели». Выявленные закономерности помогут специалистам разобраться в причинах многих врожденных черепно-лицевых патологий и разработать методы их лечения. Однако, как отмечают эксперты, для практического применения полученные результаты еще предстоит подтвердить экспериментально.

Международная группа ученых, в которую вошли российские исследователи, впервые создала своеобразный атлас — карту различных типов клеток и регуляторных элементов, участвующих в формировании индивидуальных черт человека. Помимо фундаментального значения результаты работы помогут в лечении врожденных черепно-лицевых пороков, а также могут стать основой для выращивания тканей в интересах регенеративной медицины.

«Генетическое разнообразие человека порождает поразительное многообразие форм лица, а черепно-лицевые аномалии входят в число наиболее распространенных врожденных дефектов. Выявление клеточных механизмов, посредством которых геном влияет на вариативность черт лица, остается сложной задачей. В данном исследовании мы создали мультимодальный атлас формирования лица на сроке 6–11 недель эмбрионального развития», — написали ученые в статье для журнала Nature Genetics.

Исследование показало, что «фундамент» лица закладывается на самых ранних этапах развития эмбриона. Важную роль в этом играют так называемые пространственные гены, которые словно размечают лицо на отдельные зоны — нос, глазницы, зубную область и нижнюю челюсть. При этом индивидуальные черты во многом формируются благодаря специальным «переключателям», которые активируют гены в нужное время и в определенных клетках.

Созданный атлас поможет медикам интерпретировать роль вариантов ДНК, функция которых пока неизвестна ученым и которые обнаруживают у пациентов с аномалиями развития лица. С его помощью специалисты смогут выяснить, в каких типах клеток и на каком этапе развития активируются эти генетические механизмы.

Эта работа значительно углубляет понимание роли генов и их регуляторных участков в формировании лица, пояснил участник исследования, заведующий лабораторией «Экстремальная биология» КФУ Олег Гусев.

— Огромное количество заболеваний связано с изменением морфологии лица. Важное значение имеют не только мутации в самих генах, но и изменения в регуляторных элементах генома (контролируют экспрессию генов). За счет этих данных можно получать новые инструменты. Геномный анализ становится всё более доступным. Если у ребенка находят мутацию, которой нет у родителей, и она находится вне гена, мы можем сказать с большой долей вероятности, что именно она связана с болезнью, повлиявшей на лицо. В этом практический смысл работы, — сказал он.

При заячьей губе патология может развиваться не только из-за нарушений в самом гене, но и вследствие изменений в регуляторном элементе генома. Понимание причины позволяет воздействовать на механизм развития заболевания, пояснил Олег Гусев.

— В этой работе реконструированы биохимические процессы, связанные с генами, клетками и тканями лица. Это позволяет понять, какие препараты могут помочь направить развитие лица по правильному пути и как компенсировать генетические нарушения. Первый шаг к созданию новых генотерапевтических препаратов — понимание того, что именно работает неправильно, — сказал специалист.

Представленное исследование — лишь начальный этап к пониманию генетических причин развития патологий лица. Для него потребовалось дорогостоящее секвенирование генома, проведенное на ограниченной выборке, уточнил в беседе с «Известиями» иммунолог Михаил Болков. По его словам, лицо человека — один из важных эволюционных критериев, на основе которых действует естественный отбор. У животных этот фактор играет не столь значимую роль.

— У человека чрезвычайно сложное строение лицевого скелета, формирование которого начинается еще до 11-й недели развития плода. Полученные данные о причинах патологий важны, но требуют дальнейшей проверки и подтверждения. Тем не менее ученые движутся в правильном направлении, — отметил он.

По словам генетика Евгения Лильина, исследование открывает перспективы воздействия на участки генома, связанные с формированием индивидуальных черт лица. Однако прежде, чем применять полученные результаты на практике, ученым необходимо проверить, как на этот процесс влияют внешние факторы.

Пока существуют лишь экспериментальные методы воздействия на описанные генетические механизмы и использовать их в медицинских целях нельзя. Кроме того, современные технологии генной модификации не считаются безопасными, подчеркнула директор Института биологии и биомедицины ННГУ Мария Ведунова.

— Нет генов, отвечающих исключительно за формирование лица. Воздействие на них может затронуть и другие процессы в организме. Изолированные аномалии лица существенно осложняют жизнь человека и влияют на его социализацию. Однако такие нарушения встречаются редко и диагностируются слишком поздно, когда исправить их уже невозможно, — отметила она.

Работать на опережение пока можно лишь в небольшом числе случаев, когда заболевание имеет семейный характер.