Санкт-Петербургский государственный университет

St. Petersburg University

Какие направления развивает петербургская генетическая школа? С какими вызовами сталкивается современная генетика и что нужно для совершения прорыва в этой области? На эти и другие вопросы ответил директор ресурсного центра «Центр Биобанк» Научного парка СПбГУ кандидат биологических наук Андрей Глотов.

Андрей Сергеевич, Петербург традиционно считается одним из ведущих центров российской научной мысли. Многие научные направления развивались здесь по особому, петербургскому пути. Можно ли сказать, что в нашем городе есть своя школа генетики?

Безусловно, петербургская генетическая школа существует. И заметно это невооруженным глазом или, точнее, ухом. Если, к примеру, вы разговариваете с московским генетиком, то он будет рассказывать о дрозофИлах, а вот последователь петербургской школы всегда скажет «дрозОфила». Еще один пример языковых различий: аллель (одна из форм генов) в Москве мужского рода, а в Петербурге — женского.

Но если говорить серьезно, конечно, у петербургской генетической школы совершенно особый путь. Развитию многих направлений этой науки был дан старт именно на берегах Невы. Так, в области генетики человека все, что касается пренатальной диагностики, было впервые сделано в Петербурге. У истоков ее развития стоял выдающийся ученый, член-корреспондент РАН Владислав Сергеевич Баранов. Направление, которое называется «генетический паспорт» (это результаты выверенных медицинских характеристик генетического аппарата, то есть тех, которые имеют доказательную клиническую значимость) также было разработано в нашем городе. Сегодня мы продолжаем развивать это направление в Санкт-Петербургском университете. Также в СПбГУ мы впервые занялись изучением спортивной генетики — здесь петербургская школа вообще вне конкуренции.

Таким образом, в Петербурге реализуются как минимум три передовых направления генетики. И средоточием генетической науки в нашем городе является именно Университет.

Какие основные вызовы стоят перед современной генетикой? Какие задачи необходимо решить?

Сегодня в генетике человека есть несколько глобальных проблем, решение которых нам предстоит найти. Мы знаем, как расшифровать молекулу ДНК, то есть на 99,9 % мы понимаем, какова эта молекула у конкретного человека. Но каким образом реализуется генетический материал, до конца не ясно. Сегодня нет простой и понятной аксиомы трансляции информации ДНК-РНК-белок. Как ДНК может регулировать РНК, так и РНК может регулировать ДНК. Белки тоже могут взаимодействовать с ДНК, с РНК, влияя на их активность. Четкого понимания того, как происходит регуляция на уровне клетки во взаимодействии с окружающей средой, пока нет. Да, математики могут просчитать каждый этап в цепочке ДНК-РНК-белок и связать их друг с другом, но в результате этого сложения мы не получим знаний больше, чем имели в исходной и конечной точках. То есть когда у нас есть молекула ДНК и на ее основе мы строим прогнозы, то эти прогнозы будут точнее (в этом и заключается актуальность генетического паспорта), чем те, что построены на основании сложения всех видов исследований. В этом заключается своеобразный парадокс. Но решать задачу компиляции разных видов исследования нужно. Математические модели, которые сегодня существуют, с ней не справляются. Для этого необходима очень серьезная математика и серьезные эксперименты.

Вторая проблема — как обработать всю совокупность имеющихся генетических данных. Это проблема big data. С развитием биобанкирования она приобретает еще большее значение. Ведь, секвенируя геном, мы имеем определенный набор биоинформатических подходов, которые основаны на конкретных алгоритмах. К реальной клинической практике эти алгоритмы пока адаптированы очень слабо. Они имеют очень ограниченный характер применения.

В геноме каждого человека может быть более 10 млн различных изменений, но мы знаем о них гораздо меньше, чем, к примеру, о тех 120 изменениях, которые указаны в генетическом паспорте и имеют доказательную основу. И наша стратегическая задача сегодня — понять, каким образом из 10 млн изменений получить значимую генетическую информацию. А это требует долгой, упорной работы большого количества высококлассных специалистов — биоинформатиков, статистиков, медиков, биологов, генетиков.

Мы уже начинаем реализовывать новые подходы — исследуем медицинскую значимость того, что «зашито в экзоме», то есть изучаем ту часть ДНК, где расположены только гены. Уже есть и алгоритмы, которые можно использовать в клинике, но их еще необходимо совершенствовать. Наша задача — привести генетические тесты к простым решениям, чтобы, условно говоря, поместить молекулу ДНК в «черный ящик» и получить на выходе документ с описанием четких рекомендаций. Результатом исследования в генетике человека должна стать математическая модель предсказания определенных рисков, то есть формула, в которую можно загружать данные после секвенирования и получать расчет. В этой формуле должны быть и другие параметры, связанные с образом жизни человека, с проводимым лечением, другими факторами.

Третья глобальная проблема — проблема генной терапии. Когда это направление начало развиваться, предполагалось, что мы возьмем дефектный ген, изменим, исправим, перенесем его назад пациенту — и болезнь будет вылечена. Решение этой задачи пока не найдено, так как средства доставки в организм человека генетических конструкций, которые позволяли бы усиливать конкретные точки, ткани, функции, пока находятся на стадии разработки. Этим направлением в Университете активно занимаются ученые из лаборатории биологического тестирования современных систем доставки лекарств Института трансляционной биомедицины СПбГУ во главе с Татьяной Тенниковой, а также другие исследователи.

Еще один серьезный вызов, с которым мы столкнулись, — нехватка кадрового пула. У нас есть вся необходимая техника, все ресурсы. Но имеющееся в России количество приборов сегодня не обеспечено кадрами. В частности, не хватает медиков, биологов. Вот, например, в Петербурге всего один врач-генетик, который обладает компетенциями, необходимыми для проведения современных исследований. Приятно отметить, что этот специалист работает в СПбГУ. Но городу необходимо как минимум 20–30 таких экспертов!

И мы пытаемся решать эту проблему. Так, в СПбГУ на базе лаборатории «Центр алгоритмической биотехнологии» СПбГУ разрабатывается современная образовательная программа, которая позволит готовить биоинформатиков для медицинских учреждений. Также на базе Биобанка СПбГУ уже второй год реализуется программа дополнительного образования «Основы секвенирования нового поколения и интерпретации данных NGS в клинической практике». В мае прошлого года программу освоили 20 человек, получивших по итогам обучения удостоверения государственного образца. В этом году программа стартует в июле. По сути, мы занимаемся образованием врачей для всей страны. Мы ищем и ждем тех медиков, которые готовы разбираться в генетике, чтобы научить их.

Какие исследования в области генетики сегодня проводятся в Петербургском университете и какие из них наиболее интересны лично вам?

Среди текущих университетских исследований можно выделить проект, посвященный изучению микробиома, вдохновителем которого стал декан биологического факультета СПбГУ академик РАН Игорь Тихонович. Этот проект крайне актуален — ведь то, каким образом организм человека взаимодействует с бактериями, до сих пор непонятно. Мы не знаем, как протекает наш симбиоз, подходят ли продукты питания, которые выращиваются, для нашего организма. Эти исследования будут иметь практическую значимость во многих областях жизни — в медицине (создание новых лекарств, в том числе для персонализированной медицины), в сельском хозяйстве, воспроизводстве биоресурсов моря (разработка способов повышения плодородия почв и повышение биопродуктивности водоемов), в области экологии (сохранение уязвимых экосистем), в коммунальном хозяйстве (очистка сточных вод).

Актуальным остается и проект по исследованию экологии человека. Дело в том, что те же прогнозы предрасположенности к мультифакториальным заболеваниям зависят не только от генетики, но и от внешней среды. Конечно, мы должны ее учитывать.

Передовые исследования ведутся на модельных объектах учеными лаборатории нейробиологии и молекулярной фармакологии, которую возглавляет директор Института трансляционной биомедицины СПбГУ Рауль Гайнетдинов. С появлением полноценного университетского вивария это направление стало еще более перспективным.

Что касается лично меня, я поставил перед собой задачу — разобраться в геноме человека с точки зрения его возможности предсказывать серьезные фенотипы заболеваний. Пока мы ограничили спектр заболеваний теми, что связаны с патологиями беременности, частично с болезнями сердца и крови, диабетом второго типа и ожирением. Сегодня количество больных диабетом второго типа и ожирением резко выросло во всем мире. Это настоящая пандемия. Причем доля людей, страдающих этими заболеваниями, увеличивается как среди взрослых, в том числе беременных женщин, так и среди детей. Для того чтобы разобраться в протоколах лечения и в протоколах профилактики, нужны серьезные генетические исследования. Именно поэтому мы инициировали их проведение в Университете.

Сегодня мы уже можем гордиться определенными успехами. Так, в результате нашего участия в благотворительной программе помощи детям с заболеваниями эндокринной системы «Альфа-Эндо» у 40–50 % форм диабета были выявлены генетические причины. До старта проекта они определялись только у 5–10 % форм диабета. Благодаря новым подходам в диагностике мы получили скачок в четыре-пять раз. Этот опыт мы планируем транслировать и на другие заболевания.

По каким направлениям генетики СПбГУ ведут наиболее активное международное сотрудничество?

С появлением в Университете биобанка возможностей и направлений международного сотрудничества стало больше. Так, сегодня мы активно взаимодействуем с биобанком города Граца. Коллеги делятся с нами некоторыми методиками, протоколами. Мы надеемся, что в ближайшее время сможем подготовить совместный проект в области репродукции человека.

Сейчас мы готовим одну совместную заявку на участие в международной программе сотрудничества Estonia-Russia CBC Programme с биобанком Эстонии. Наш проект будет также направлен на исследование сахарного диабета второго типа.

Безусловно, нужно налаживать активное сотрудничество и с фармкомпаниями. В том числе это необходимо для отработки лекарств, в которых нуждаются орфанные больные — люди с редкими заболеваниями, которые рождаются реже чем один на две тысячи населения. Для них сформированы определенные госпрограммы, в том числе и в нашей стране. 

Сегодня мы взаимодействуем и с городскими структурами, в том числе с Комитетом по здравоохранению правительства Санкт-Петербурга, и предлагаем использовать возможности Университета по генетической диагностике и созданию биобанков с данными людей, страдающих редкими заболеваниями. Мы можем эффективно сотрудничать с организациями, которые проводят неонатальный скрининг (тот же Санкт-Петербургский медико-генетический центр) и не имеют таких ресурсов, которые есть в Университете. С другой стороны, мы можем формировать определенную коллекцию биообразцов для фармкомпаний, которые планируют создать лекарства для конкретной группы больных. Сейчас мы делаем первые шаги — создаем коллекцию биообразцов. Это направление необходимо расширять — в первую очередь для усовершенствования диагностики наследственных заболеваний.

 

 

Ответственный за содержание: Елена Александровна Осиновская, редактор сайта, 8 (812) 3280162, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.