"Мы все еще считаем, что страшные трансгены все уничтожат, если их выращивать в России"
Чтобы разработать новый лекарственный препарат, нужен биологический объект для исследований. Этот самый объект должен болеть той же самой болезнью, которой болеет человек. Логика проста: если смогли вылечить объект, вылечим и человека. Вот уже больше ста лет таким объектом является лабораторная мышь. Однако мыши подвержены далеко не всем человеческим болезням. Тогда на сцену выходят генетики.
Словарь генетика
Геном — наследственный материал, заключенный в клетке организма. Геном содержит биологическую информацию о строении организма и поддержании его жизнедеятельности. Подавляющее число геномов на Земле построены на основе ДНК. Только некоторые вирусы имеют геномы из РНК.
Генетически модифицированные организмы (ГМО) — это организмы, чей геном был искусственно изменен с помощью методов генной инженерии.
Рекомбинация — перераспределение генетического материала, которое приводит к образованию новых комбинаций генов. Именно рекомбинация лежит в основе технологий генной инженерии и создания генетически модифицированных организмов.
Трансгенный организм — организм, в геном которого был искусственно введен новый ген. Подобный результат не может получиться при естественном скрещивании.
В декабре 2020 года в Белгородском государственном национальном исследовательском университете (НИУ «БелГУ») была создана Лаборатория геномного редактирования в биомедицине и ветеринарии, а в марте 2021 года — Объединенный центр генетических технологий, в который вошли семь лабораторий и институтов, ориентированных на применение генетических технологий.
Помнить о генетике
Эти инициативы российских генетиков происходят на фоне активной государственной поддержки генетических исследований. В 2019 году в России принята Федеральная научно-техническая программа развития генетических технологий на 2019–2027 годы. На ее реализацию выделено 127 млрд рублей. Согласно этой программе к 2027 году в России должно быть создано 35 линий и сортов генетически модифицированных растений и животных и разработано 20 генно-терапевтических препаратов.
В работах по развитию генетических технологий НИУ БелГУ сотрудничает с Институтом биологи гена РАН. Если в Белгороде направление по генетическим технологиям начало развиваться с 2015 года, то Институт биологии гена РАН был создан в 1990 году именно для проведения фундаментальных и прикладных исследований в этой области. Тогда уже Институту было рекомендовано создавать трансгенных сельскохозяйственных и промысловых животных, а также развивать генетические технологии широкого спектра. Но Федеральная программа буквально пролила бальзам на души ученых: стало понятно, что страна о них помнит.
— Я с 2003 года занимаюсь генетическими технологиями, — говорит Алексей Дейкин, директор Объединенного центра генетических технологий НИУ БелГУ, старший научный сотрудник Центра геномных исследований и руководитель Центра коллективного пользования ИБГ РАН «Геномное редактирование». — Указ президента совпал с тем, чему я посвятил жизнь. Я рад, что государство обратило внимание на нашу работу.
Надо сказать, что ИБГ РАН исторически занимается генно-модифицированными животными. Впрочем, согласно биологической классификации, к животным относятся и мухи. Большая часть подразделений ИБГ работает именно с животными мухами. Однако Алексей Дейкин, придя в институт в 2005 году, сразу принялся за млекопитающих: мышей, коров, кроликов.
Последние годы группа Дейкина занята созданием моделей заболеваний человека. Что это такое? Для того, чтобы разработать новый лекарственный препарат, нужен биологический объект для исследований. Этот самый объект должен болеть той же самой болезнью, которой болеет человек. Логика проста: если смогли вылечить объект, вылечим и человека. Вот уже больше ста лет таким объектом является лабораторная мышь. Однако мыши болеют далеко не всеми человеческими болезнями. Тогда на сцену выходят генетики. Меняя геном мыши, они могут разработать модельный объект практически для любого исследования.
В лаборатории Дейкина, например, была создана модель бокового амиотрофического склероза, того самого, которым страдал британский физик Стивен Хокинг. Уже проведено несколько разработок лекарственных препаратов от БАС. Некоторые из исследованных на этой модели нейропротекторы (нейропротекторы — лекарственные вещества, которые позволяют защитить клетки мозга, предотвратить их гибель или улучшить их работу) увеличивают жизнь мышей, больных БАС, на 30%. Кстати, научным руководителем этого направления является нейрофизиолог Вероника Скворцова — руководитель Федерального медико-биологического агентства, а в прошлом министр здравоохранения РФ.
Генно-модифицированные мыши — основа для развития того, что называется персонализированной медициной.
— Если у пациента произошла какая-то уникальная мутация, — говорит Дейкин, — необходимо сделать препарат, рассчитанный именно на этот случай. Проверить его можно только на самом пациенте. Чтобы человека этому не подвергать, мы создаем мышей с той же мутацией. Так мы разработали препарат для лечения мышечной дистрофии Дюшенна. Сейчас работаем над препаратами от эпилепсии, нейро и мышечной дегенерации.
Каков будет вклад в эти исследования со стороны БелГУ? Надо сказать, что уже сейчас БелГУ представляет собой весьма мощную организацию. Под крышей одного университета оказались собраны Медицинский институт, факультеты биологии и химии и даже специализированный НИИ фармакологии живых систем. Там же создан уникальный фитотрон — тепличный комплекс, где можно проводить генетические исследования растений. Кроме того в БелГУ можно работать и с промышленной микробиологией: в университете создан Региональный микробиологический центр. располагает фабрикой по производству биодобавок. Это делает БелГУ буквально незаменимым для работ по внедрению фундаментальных генетических исследований в медицину и биотехнологии.
Недавно университет определил приоритеты развития до 2030 года. Остановились на трех главных направлениях. Мощная университетская база по металлургии и материаловедению обеспечила приоритет разработке наноматериалов. Так как БелГУ, где учатся 20 тысяч студентов и работает 1,5 тысячи сотрудников, является чуть ли не главным работодателем Белгорода, еще одним приоритетом стало развитие социальной среды города и области.
— Но главное для меня, — говорит Дейкин, — что приоритетом университета стало развитие генетических технологий. Я рад, что руководство университета именно так понимает логику развития биотехнологий и свое участие в нем. Многолетнее системное сотрудничество с ИБГ РАН помогло выстроить передачу фундаментальных разработок в область широких исследований за рамками академической науки. Самое главное для нас это прямая связка с Медицинскими институтом БелГУ. Нельзя рассуждать о здоровье пациента в отрыве от врачей.
Оставались только хорьки
В паре ИБГ РАН — НИУ «БелГУ» первый начинает, предлагая фундаментальную идею, а второй заканчивает, доводя ее до практического использования. Именно так получилось в последней совместной работе ИБГ и БелГУ, которая стала известна на весь мир. Ученые Москвы и Белгорода впервые создали модель мышей, чувствительных к заражению коронавирусом. Дело в том, что коронавирус, как говорят биологи, видоспецифичная инфекция. Им заражаются далеко не все животные. Мыши, например, к нему не восприимчивы. С началом эпидемии ученым срочно потребовался объект для исследований. Было обнаружено, что коронавирусом заражаются хорьки и обезьяны. Но работать с обезьянами слишком дорого. Оставались только хорьки.
— В нашем институте содержится 4,5 тысяч мышей, но 4,5 тысяч хорьков я не могу себе представить, — говорит Дейкин. — А именно столько животных нужно для испытаний. Хорек совершенно нетрадиционное животное для науки. Как с ним работать? Его же в руки не возьмешь. А с мышами ученые работают столетиями. Это четко структурированный объект с понятным геномом и понятным поведением. Вы же понимаете, что мыши, которые сидят в виварии, это совсем не те мыши, которые бегают по полям.
Первый лабораторный объект для исследования коронавируса появился в России. Его создателями стали группа Дейкина и научные подразделения БелГУ. Ученые создали линию мышей, болеющих коронавирусом. С августа прошлого года эти мыши уже поступили в Центр вирусологии и биотехнологии «Вектор». В ведущем международном журнале о трансгенных исследованиях готовится совместная статья БелГУ и ИБГ РАН об этой работе.
Кстати, вся работа по модификации генома мыши была проведена в начале пандемии коронавируса, как раз, когда в России действовали самые жесткие карантинные меры. Тогда Роспотребнадзор счел эти работы приоритетными, и ученые получили возможность работать в лабораториях.
Первые и не очень
— Почему Президент и Правительство делают ставку на работы по геномному редактированию? – спрашивает Дейкин и сам же отвечает, — Сейчас мы вступаем в новый технологический уклад, основанный на биотехнологиях. А биотехнологии это и есть генетические подходы для создания лекарственных средств, новых пород животных и сортов растений.
Однако, как считают ученые, начиная с 90-х годов в России фундаментальная биологическая наука очень далека от практики. Сближение науки и промышленности идет медленно. Да, науки о жизни уже давно являются приоритетом научно-технического развития. Но до сих пор это во многом слова, за которыми не стоит реального понимания проблемы.
Особенно наглядно проблемы видны на примере пандемии коронавируса. Все вакцины против COVID-19 и все системы тестирования созданы на основе генетических технологий. Россия тут признанный лидер. Именно у нас разработан самый широкий спектр вакцин. Именно у нас разработаны и производятся тест-системы на коронавирус, которыми Россия снабжает себя и ближнее зарубежье. Большинство стран мира не могут и мечтать о подобных разработках, так как это требует глубочайшего понимания природы генома. Вроде бы все говорит о том, что генетика России может ответить на любой эпидемиологический вызов.
Однако результаты вакцинации легко опровергают победный пафос. В США и Британии уже вакцинировано 30-40% жителей. А между тем в России речь идет о вакцинации 3-6% населения. Проблема в том, что российская промышленность в отличие от науки оказалась не готова к широкому применению биотехнологий.
Принятая в 2019 году Программа по развитию генетических технологии поставила перед нашими генетиками конкретную цель: не просто разработать новые технологий, а выйти на их промышленное признание.
— Я рад, что в Белгороде этим озаботились и горд, что мы вместе сможем выстроить работу под решение задач, которые озвучиваются государством и реализуются сейчас во всем мире, — говорит Дейкин.
Закон для науки
Отсутствие связки наука-промышленность во многом связана со спецификой нашего законодательства в области генетических исследований. «Закон о генно-инженерной деятельности, защите окружающей среды и семеноводства», принятый при Борисе Ельцине в 1996 году, фактически запрещает применение генетических технологий в промышленной микробиологии (производители лекарств используют отдельное законодательство) и не рассматривает возможности промышленного использования генномодифицированных растений и животных. С тех пор прошла четверть столетия, Россия закупает ГМО-корма миллионами тонн. США и Аргентина по некоторым видам растений полностью перешли на генномодифицированные сорта.
— А у нас все еще идет охота на ведьм,— говорит Дейкин. — Мы все еще считаем, что страшные трансгены все уничтожат, если их выращивать в России. Да, формально научные исследования разрешены. Но какая промышленность вложит миллионы рублей в разработку, которая запрещена к применению? Этот камень преткновения заложен и в Программе развития генетических технологий. Мы, конечно, разработаем все, что запланировано программой, но как это потом использовать, если это запрещено? Этот вопрос давно обсуждается в Совете Федерации. Но пока решения о механизмах допуска в производство для подобных разработок нет.
Правительство можно понять: если снять запрет, нас наводнят сорта и породы иностранной селекции, вытеснив наших производителей семян. Зависимость от зарубежных поставщиков, очевидно, подрывает национальную безопасность. Но выход из этой ситуации искать придется.
— Я не верю, что у этой проблемы нет решения, — говорит Дейкин. — Без прямой заинтересованности промышленности прикладные разработки в России будут невозможны. Современный мир переживает новый этап развития технологий в области изучения природы и человека. Биотехнологии могут и должны стать локомотивом для развития промышленности, приборостроения, сельского хозяйства, медицины. Этот процесс должна возглавить наука. Если мы не решим эту проблему сейчас, мы отстанем от всего мира.