Благодаря научным прорывам в мире биотехнологий за последнее десятилетие они по инвестиционной притягательности догоняют ІТ-индустрию. Именно биотехнологии открыли множество новых возможностей в сельском хозяйстве, экологии и природоохранной деятельности, пищевой промышленности и медицине. Если раньше, чтобы вывести новый сорт, требовались десятилетия, то современные методы позволяют значительно ускорить селекцию и уменьшить затраты на нее. В статье 51 Конституции, выносимой на референдум, говорится, что государство содействует развитию культуры, научных и технических исследований в пользу общих интересов. В новой редакции документа в перечень добавлена также формулировка «содействует внедрению инноваций».
Институт генетики и цитологии НАН Беларуси является ведущим научно-исследовательским центром страны в области генетики, геномики и биотехнологий. О достижениях в этих областях и перспективных направлениях для исследований мы беседуем с заместителем директора по научной и инновационной работе Еленой Гузенко.
— Елена Витальевна, по итогам работы института за прошлый год ваши ученые собрали все возможные награды. Во-первых, разработки исследователей попали в ТОП-10 результатов НАН за прошлый год. Во-вторых, коллектив ученых института получил премию Национальной академии наук. А ваш молодой ученый стал обладателем именной премии имени Академика Купревича. Не могли бы вы рассказать, в чем заключалась актуальность отмеченных на высшем уровне научных разработок?
— Визиткой Института генетики является разработка и внедрение современных ДНК-технологий для генетической паспортизации человека, растений и животных. Премией Национальной академии наук в области биологических наук был отмечен цикл работ по разработке и внедрению методов ДНК-идентификации животных с целью подтверждения их видовой принадлежности и повышения производительных качеств. У нас в стране действует Закон «О племенном животноводстве», согласно которому каждое племенное животное должно иметь генетический паспорт. Задача по разработке этих документов была возложена на наш институт. Мы постоянно участвуем в генетическом тестировании племенных животных, которые завозятся в страну. И без генетического паспорта ни одна из них не может быть включена в селекционный процесс, потому что если животное не будет соответствовать определенным параметрам, то пострадает весь молодняк и это будут очень серьезные материальные потери. Именно ДНК-тестирование позволяет почти со стопроцентной вероятностью сказать, здоровое ли то или иное животное и к какой породе оно относится.
Также мы очень плотно сотрудничаем с Институтом рыбного хозяйства НАН. Для повышения производства товарной рыбы в практику рыбоводства коллегами активно внедряются разработанные нами геномные технологии. Они позволяют, например, отделить чистопородных производителей от их гибридов, присутствие которых в маточных стадах нежелательно, так как уменьшается объем лова товарной рыбы. Разработана также ДНК-технология определения видов лососевых в составе рыбной продукции, что помогает выявлять фальсифицированную продукцию.
Премией имени академика Василия Купревича была отмечена работа нашего молодого ученого, кандидата биологических наук Анны Яцкив, которая занимается изучением генетической основы ювенильного идиопатического артрита у детей. Некоторые формы этого заболевания выделяются высоким риском ранней инвалидизации, и успех терапии во многом зависит от своевременно начавшегося лечения, что возможно только при условии ранней диагностики. Выявление специфических ДНК-маркеров — важный шаг при постановке диагноза в сложных клинических случаях, что имеет не только научное, но и социальное значение, поскольку позволяет повысить качество жизни пациентов.
А в ТОП-10 результатов деятельности ученых НАН Беларуси в области фундаментальных и прикладных исследований попала еще одна медицинская тема: Наши ученые определили спектр патогенных мутаций в генах, связанных с нарушениями ритма и проводимости миокарда у пациентов с высоким риском внезапной смерти. Был разработан метод определения вероятности развития нарушений сердечного ритма. Инструкция по его применению утверждена в Минздраве, внедрена в РНПЦ «Кардиология» и находится в процессе внедрения в РНПЦ «Мать и дитя». Вероятность передать своим детям патогенную мутацию, а с ней и заболевание, очень велика. К сожалению, первое и единственное проявление подобных заболеваний — внезапная остановка сердца и смерть. Предотвратить это можно с помощью медикаментозного лечения. Оно подбирается индивидуально в зависимости от мутации.
— Республиканский банк ДНК, созданный на базе института, был признан национальным достоянием. Какими объемами генетической информации он сейчас обладает и как это используется?
— В нашем банке хранятся ДНК человека, животных, растений и микроорганизмов — всего около 18 тысяч образцов. Для примера: там содержатся ценные образцы ДНК европейского зубра, ДНК рыб, лошадей, коллекция образцов ДНК недействительных трансформантов льна-долгунца, не имеющей аналогов в мире. Также в банке хранятся образцы ДНК пациентов со злокачественными и доброкачественными опухолями различных органов, с бронхиальной астмой, остеопорозом, тугоухостью и другими заболеваниями. Есть образцы ДНК коренных жителей Беларуси из шести этнографических регионов страны, ДНК спортсменов национальных команд, штаммы микроорганизмов, используемых в производстве ферментированных молочных продуктов, а также биоудобрений и биостимуляторов роста растений.
В банке есть коллекция образцов ДНК для длительного хранения, уникальные образцы, которые мы никому и никогда выдавать не будем, например, генетический материал редких растений, внесенных в Красную книгу, а есть образцы, которые могут использоваться в научных целях и для обмена с научными учреждениями других стран.
Например, банк ДНК человека позволяет специалистам изучать фундаментальные проблемы генетики человека, учитывать индивидуальные генетические особенности спортсменов в ходе тренировок для достижения ими высоких спортивных результатов, сохраняя здоровье, изучать индивидуальную чувствительность к лекарственным препаратам, а также содействовать решению вопросов в области криминалистики.
По сути, собранные коллекции представляют собой аналог библиотеки систематизированных генетических первоисточников( на каждый новый образец составляется паспорт), к которым ученые смогут обратиться в любой момент. Возможно, в будущем, когда молекулярная генетика сделает гигантский рывок вперед, все эти образцы станут уникальным материалом для исследователей... Не исключено, что ученым придется восстанавливать растения, которые сегодня находятся на грани исчезновения.
— А насколько далеко белорусские генетики продвинулись в переходе к персонализированной медицине?
— Весь мир двинется в этом направлении, и мы не исключение. Мы все — очень разные и болеем по-разному: и гриппом, и аллергией, и на ковид. А нам назначается для лечения один и тот же лекарственный препарат. Никто пока не может точно ответить на вопрос, почему одни члены семьи болеют ковидом, а их родственники, живущие рядом, не инфицироваются коронавирусом. Вирус продолжает мутировать. Ученые пытаются найти какое-то генетическое объяснение тому, что сегодня происходит. И приходят к выводу, что мы еще долгое время будем иметь дело с последствиями заболевания ковидом. На базе Национальной академии наук создана Республиканская межведомственная рабочая группа по преодолению COVІD-19, и мы привлечены к этой работе. Техника, которой владеет Институт генетики, позволяет тестировать биологический материал, который нам передается. Конечно, в нашем учреждении нет условий для работы с патогенами, поэтому для анализа передается обезвреженный материал, часть генома вируса СOVІD-19. С помощью технологий высокопроизводительного секвенирования мы определяем, с какими штаммами имеем дело: «дельта» или «омикрон»... У нас есть не просто самое современное оборудование, которое загружено 24 часа в сутки, но и специалисты, умеющие с ним работать.
Генетическое тестирование — обязательный этап медицины будущего, так называемой медицины 4П-персонализированной, предсказуемой, превентивной и партисипативной, предусматривающей активное участие пациента в профилактике заболеваний и их лечении. В последнее время медики с большим энтузиазмом сотрудничают с генетиками, поскольку видят, какие возможности открывает молекулярная генетика для лечения и профилактики. Например, у них есть протоколы, как действовать при лечении сердечно-сосудистых заболеваний. Но при применении одного и того же препарата у кого-то лечение может быть эффективным, а у кого-то кровь сгущается и образует тромбы или, наоборот, возникают кровотечения. А если речь идет о такой дорогостоящей операции, как пересадка сердца? Можно ли тут рисковать? ДНК-диагностика позволяет назначать препараты индивидуально каждому пациенту — это и есть персонализированная медицина.
Хочу добавить, что в нашем институте создана группа биоинформатики. Ее сотрудники анализируют данные высокопроизводительного секвенирования, пишут математические алгоритмы. Это огромный массив данных, в котором нужно уметь разобраться. В медицинской практике бывают очень тяжелые пациенты, которым лечение не помогает. Почему? Наши специалисты расшифровывают экзом человека и по базам данных ищут мутации, с которыми могут быть связаны определенные заболевания. Врач сопоставляет данные геномного анализа с клиническими данными и на этом основании устанавливает диагноз и назначает лечение. Мы стараемся как можно шире информировать врачей о таких возможностях.
— В прошлом году завершилось выполнение научно-технической программы Союзного государства «ДНК-идентификация». Насколько успешной она оказалась и будет ли продолжение?
— Очень надеемся на продолжение. В Беларуси уже все поддержали концепцию программы «ДНК-идентификация-2», Теперь нужно получить поддержку российской стороны. Первая программа была направлена преимущественно на криминалистику. В нашем институте были разработаны ДНК технологии, направленные на идентификацию лица, разработаны методики, в частности, по установлению внешности человека по ДНК (цвету его глаз и волос) с довольно высокой точностью — около 90 процентов и выше. Например, при нахождении на месте убийства крови или слюны неизвестного преступника, которого нет в базе данных, криминалисты могут составить его портрет. Есть успехи и в области идентификации возраста: мы сейчас определяем возраст человека по биологическим следам с точностью до трех лет. Важный аспект для составления портрета — психоэмоциональные особенности человека, а они также зависят от генов. Есть также участки ДНК, отвечающие за склонность к агрессии.
Далее нам бы хотелось сосредоточить внимание на нечеловеческой ДНК. Ряд преступлений связан с фальсификацией мяса, рыбы (если дешевые сорта выдаются за дорогие), икры, несанкционированной вырубкой леса. Это также проблемы генетики. По пыльце растения можно установить регион ее происхождения. Кроме того, планируем изучать на генетическом уровне наркотическое сырье, определять, в какой стране и местности оно было выращено.
— А какие еще интересные научные проекты реализовываются сегодня белорусскими генетиками?
— Мы приступили к изучению аборигенных животных. Пытаемся найти и сохранить аборигенную породу лошадей. Заняты сейчас и поиском темной лесной пчелы. Выяснилось, что найти ее на территории Беларуси очень сложно — мы установили лишь несколько точек на юге нашей страны и в Витебской области. На Минщине ее точно нет — мы проводили обширный мониторинг. Дело в том, что после войны в Беларусь завозили пчел с Украины и Кавказа. И у нас сейчас встречаются одни миксы. В советские времена действовали государственные пчелиные питомники, которые занимались разведением пчеломаток. Сейчас остались буквально два-три таких питомника, а все остальное — это частный сектор. Что они привозят в Беларусь, что разводят? Это большой вопрос. Во всем мире в последние годы зафиксировано такое явление, как коллапс пчелиных семей, когда пчеловоды открывают ульи, а там пусто. Почему так происходит, никто не знает. Сельское хозяйство в США и России очень сильно пострадало от этого явления, потому что от опылителей зависит производительность наших садов и ряда овощных культур. Мы считаем, что нужно разводить именно темную лесную пчелу, потому что она адаптирована к нашим условиям — все-таки пчелы в наших климатических условиях вынуждены по полгода жить в ульях, где они должны сохранить свое здоровье и силы к новому сезону, а гибридные пчелы чаще болеют, они менее производительны и постепенно вырождаются. Пчеловоды об этом не знают и каждый сезон закупают новую пчеломатку. В научной литературе сведения об изучении генетики пчел, разводимых на пасеках в Беларуси, практически отсутствуют, а о том, что на нашей территории возможно встретить темную лесную пчелу, — вообще данных нет. Беларусь пока — белое пятно на картах. Будем исправлять эту ситуацию.
Надежда НИКОЛАЕВА
Фото Евгения ПЕСЕЦКОГО
Почти тысяча двести человек соберутся, чтобы решать важнейшие вопросы развития страны.
Как вакцины спасают жизни и чего может стоить их игнорирование?
Рассказал первый заместитель председателя Государственного комитета по науке и технологиям Республики Беларусь Денис Коржицкий.
Идентичность через наследство.
