Оглавление Предисловие редакторов русского издания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10 Благодарности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Глава 1. Биотехнология и геномика. Медицинский аспект . . . . . . . . . . 15 Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 Технология рекомбинантных ДНК . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Дополнение 11 Основные ферменты, используемые для манипуляций с ДНК . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 Метод молекулярного клонирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 Дополнение 12 Гельэлектрофорез. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 Идентификация и клонирование специфических генов . . . . . . . . . . . . . . 20 Функциональная характеристика клонированных генов . . . . . . . . . . . . . . 23 Дополнение 13 Зонды для гибридизации на основе нуклеиновых кислот (НКзонды для гибридизации) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 От рекомбинантной ДНК к молекулярной медицине . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Использование ДНКпоследовательностей в качестве инструментов диагностики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 Получение терапевтических белков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 Генная медицина . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Модели болезней . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 Влияние геномики на медицину . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 Новая молекулярная медицина . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 Об этой книге . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 Оглавление 273 Дополнительная литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Глава 2. Основные принципы геномики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Новые достижения: проект «Геном человека» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38 Дополнение 21 Что такое геномика? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 Дополнение 22 Геномы модельных организмов как первоначальные задачи проекта «Геном человека» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 Дополнение 23 Этические, юридические и социальные аспекты (ELSI) проекта «Геном человека» . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 Революция в генетическом картировании . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Дополнение 24 Вариации в геноме человека . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 Революция в физическом картировании . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 Дополнение 25 Опорная STSкарта генома человека . . . . . . . . . . . . . . . . . 48 Стратегия секвенирования . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 Дополнение 26 «Черновые» варианты и окончательные последовательности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 Аннотирование генома . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 Перспективы: функциональная геномика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 Сравнение последовательностей. Сравнительная геномика . . . . . . . . . . . 58 Дополнение 27 Стандартизованная структурная и функциональная классификация белков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 Транскриптомика. Глобальный анализ мРНК . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 Дополнение 28 Производство точечных и олигонуклеотидных микрочипов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 Протеомика. Глобальный анализ белков . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 Биотехнологические основы разделения протеомов . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 Дополнение 29 Белковые чипы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 Характеристика белков с помощью массспектрометрии . . . . . . . . . . . . . 73 Применение экспрессионной протеомики . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75 Биотехнологические основы протеомики взаимодействий . . . . . . . . . . . . 76 Мутационная геномика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80 Дополнительная литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 83 Глава 3. Геномика и ее роль в лечении инфекционных заболеваний . . . 85 Микроорганизмы, вызывающие заболевания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 85 Откуда появляются новые болезни? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 Идентификация возбудителей болезни . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 Дополнение 31 Средства биологической войны. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 274 Оглавление Дополнение 32 Типирование патогенов в судебной медицине . . . . . . . . . 95 Молекулярная эпидемиология . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 Устойчивость организмахозяина к инфекции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 Понятие бактериальной патогенности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 Островки патогенности . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 Сравнительная геномика и пластичность генома . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 Дополнение 33 Геномные вариации штаммов туберкулезной вакцины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 102 Дополнение 34 Очерки истории происхождения метициллин устойчивого штамма Staphylococcus aureus (метициллинустойчивого золотистого стафилококка, MRSA) и эпидемия синдрома токсического шока . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 Борьба с инфекционными заболеваниями . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 Новые подходы к вакцинированию . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 Геномика и разработка новых антибактериальных препаратов . . . . . . . 107 Борьба с грибковыми инфекциями . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 Успехи в лечении протозойных инфекций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 Дополнение 35 Жизненный цикл малярийного паразита. . . . . . . . . . . . . 114 Разработка противовирусных препаратов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116 Дополнение 36 Высокоактивная антивирусная терапия (ВААВТ, или англ. HAART) при лечении СПИДа. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119 Дополнительная литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 Глава 4. Исследование и лечение генетических заболеваний . . . . . . 121 Типы генетических заболеваний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121 Диагностика моногенных болезней . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 122 Лечение моногенных болезней . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 128 Дополнение 41 Рибозимы. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 Поиск генов, ответственных за моногенные болезни, и выявление их функций . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 Позиционное клонирование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 Метод геновкандидатов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 Дополнение 42 Последовательность генома мыши и ее значимость для изучения болезней человека . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 Анализ полигенных болезней . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 Безмодельный (непараметрический) анализ сцеплений . . . . . . . . . . . . . 135 Дополнение 43 Связь между диабетом I типа и ГКГ . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 Картирование неравновесных сцеплений . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137 Гаплотипы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 Оглавление 275 Главный комплекс гистосовместимости . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 Индивидуальные реакции на лекарства (фармакогеномика) . . . . . . . . . . . . 141 Дополнение 44 Социальные и этические проблемы . . . . . . . . . . . . . . . . . 143 Дополнительная литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145 Глава 5. Диагностика и лечение рака . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 146 Молекулярные основы рака . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147 Дополнение 51 Рак как эволюционный процесс . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148 Дополнение 52 Молекулярный контроль клеточной пролиферации . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151 Роль геномики в изучении рака . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 153 Новые методы диагностики рака . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155 Новые подходы к лечению рака . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 158 Радиотерапия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Химиотерапия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Биотерапия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Новые терапевтические мишени . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Дополнительная литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 160 164 166 168 Глава 6. Крупномасштабное производство биофармацевтических препаратов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 Краткий обзор . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 169 Дополнение 61 Названия моноклональных антител . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 Производство моноклональных антител . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172 Дополнение 62 Человеческие антитела, полученные с помощью фагового дисплея. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Радиоиммунотерапия и диагностическая визуализация . . . . . . . . . . . . . . Другие модифицированные антитела . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Крупномасштабное культивирование микроорганизмов . . . . . . . . . . . . . . . 175 175 176 176 Крупномасштабное культивирование животных клеток . . . . . . . . . . . . . . . . 180 Дополнение 63 Иммортализованные клетки в генетических исследованиях . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181 Экспрессионные системы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 184 Дальнейшие производственные процессы . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186 Генетические манипуляции для облегчения процедур очистки биофармацевтических препаратов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189 Качество биофармацевтических препаратов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 191 276 Оглавление Дополнение 64 Использование лектиновых микрочипов для анализа гликозилирования биофармацевтических препаратов . . . . . . . . . . . . . . . 193 Международный стандарт качества GMP . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195 Дополнение 65. Термины, используемые при производстве биофармацевтических препаратов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 196 Альтернативные системы производства . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197 Дополнительная литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 198 Глава 7. Геномика и создание новых лекарственных препаратов . . . . 199 Введение. Как разрабатывают лекарства? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 199 Высокоэффективный скрининг . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 Дополнение 71 Сцинтилляционный анализ близкого расстояния . . . . . 204 Подтверждение действенности препарата и животные модели . . . . . . . . . . 209 Дополнение 72 Примеры лекарственных мишеней, подтвержденных в нокаутных мышиных моделях . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211 Комбинаторная химия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 Динамические комбинаторные библиотеки . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 216 Виртуальный скрининг . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 217 Комбинаторный биосинтез и химический биосинтез . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218 Метаболизм лекарств . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221 Токсикогеномика . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221 Дополнительная литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223 Глава 8. Генная и клеточная терапия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 Введение . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225 Дополнение 81 Этические аспекты применения генной терапии. . . . . . 226 Генная терапия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226 Пути доставки генов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 228 Механизмы доставки генов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229 Дополнение 82 Свойства вирусных векторов для доставки генов . . . . . . 230 Примеры лечения заболеваний . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234 Лекарства на основе нуклеиновых кислот . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239 Антисмысловые препараты . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Лекарства на основе рибозимов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Возможности малых интерферирующих РНК . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Аптамеры . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Генная терапия инфекционных заболеваний: ВИЧ . . . . . . . . . . . . . . . . . 240 240 241 242 243 Оглавление 277 ДНКвакцины . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244 Модели болезней . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245 Модели моногенных болезней . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246 Дополнение 83 Перенос генов мышам. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 248 Модели комплексных болезней . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250 Клеточная терапия . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250 Стволовые клетки и клонирование . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 252 Дополнение 84 Этические аспекты клонирования человека . . . . . . . . . . 252 Трансплантация органов . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253 Дополнительная литература . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254 Предметный указатель . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 256 Латинские названия и английские сокращения . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 270