Расшифровка генома человека кардинально изменила представление о путях развития здравоохранения. Стало очевидным, что будущее – за персонализированной медициной, которая учитывает индивидуальные особенности генома каждого пациента и становится более эффективной за счет подбора индивидуальных препаратов для профилактики и лечения заболеваний. Постгеномные технологии совершают своего рода революцию в мировом масштабе. С созданием в Воронеже по инициативе губернатора Алексея Гордеева автономной некоммерческой организации «НИИ постгеномных технологий» в декабре 2014 года регион занимает свою нишу в международных исследованиях в области молекулярной генетики, отрабатывает систему трансфера новейших технологий. Подобных институтов в России всего три.
Фото: пресс-служба
Фото: Коммерсантъ / Олег Харсеев
Генотип объединяет
НИИ постгеномных технологий стал площадкой для консолидации лучших профильных научных сил региона. В частности, участие в реализации проекта принимает Воронежский государственный университет (ВГУ), БУЗ ВО «Воронежский областной клинический онкологический диспансер», ООО «Межрегиональный медицинский центр ранней диагностики и лечения онкологических заболеваний». Организовать трансфер новейших технологий, знаний в сферах практической медицины, науки и образования призвано областное «Агентство по инновациям и развитию». Приоритетными направлениями созданного НИИ выбраны исследования в области постгеномной диагностики, лечения онкологических и сердечно-сосудистых заболеваний.
Ученые-генетики активно работают над тем, чтобы научиться эффективно предсказывать риск развития онкологии и не только. По мнению Василия Попова, доктора биологических наук, профессора, заведующего кафедрой генетики, цитологии и биоинженерии, проректора по научной работе и информатизации ВГУ, уже в течение 10-15 лет постгеномные технологии в мировой медицине выйдут на уровень каждодневной практики и во многом изменят те подходы в отрасли, которые формировались десятилетиями. «Патологические состояния организма человека являются неким синтезом генетического “бэкграунда”, то есть той наследственности, которая каждому человеку присуща, и совокупности внешних факторов, которые позволяют этим наследственным заболеваниям, особенностям организма проявиться либо не проявиться. Любая патология – это и есть взаимодействие геномов с факторами среды, в которых человек живет. Поэтому исключительно генетика не дает ответов на все вопросы, – объясняет ученый. – Когда начинался проект “Геном человека”, была иллюзия того, что, прочитав геном, мы сразу научимся лечить такие страшные заболевания, как диабет, рак, сосудистые патологии. Но с момента прочтения генома человека прошло уже почти 20 лет, а мы видим, что кардинальных изменений не произошло. И те традиционные лекарственные средства, хирургические вмешательства, которые медицина использовала до этого, практикуются по сей день. Однако международный проект “Геном человека” запустил очень серьезные эволюционные процессы: несмотря на отсутствие резких изменений практик лечения, сегодня в современную медицину все больше и больше проникают факторы обусловленности предрасположенности конкретного человека к тем или иным заболеваниям. Мы все чаще слышим из уст практикующих врачей о необходимости геномной диагностики. Постепенно современная медицина нащупывает это взаимодействие генетического наследия, которое несет каждый человек, и влияния среды».
Ученые полагают, что выбранный путь сколь важен, столь и сложен. Существенного прогресса этих технологий без тесного взаимодействия врача и исследователя достичь невозможно. Поэтому шаги, которые предпринимаются в Воронежской области, – достойный пример попытки свести на одной площадке практиков и теоретиков, что призвано помочь реализовать потенциальные возможности постгеномных технологий. По мнению экспертов, перспектива повсеместного внедрения в практику этих технологий в течение 15-20 лет «является совершенно реалистичной». Ученые прогнозируют, что к 2030 году технологии высокопроизводительного постгеномного секвенирования будут доступны практически любой больнице. Может быть, не в виде физических приборов, а в виде сервисов, которые будут использоваться в удаленном режиме и позволят врачам проводить более точную диагностику и на ее основе назначать более точные методы лечения.
Вперед – в будущее
В процессе секвенирования генома исследователь или клинический специалист получает информацию о всей ДНК, находящейся в 23 хромосомах клеток человека, которые содержат примерно 3 млрд пар нуклеотидов. В результате одного исследования генома возможно получить гигантский массив информации, который будет использоваться в клинической практике – как с уже имеющимися данными, так и с теми, которые ученые будут получать по мере научного прогресса в будущем. В ходе полногеномных исследований в последние годы было идентифицировано несколько сотен риск-факторов для таких заболеваний, как рак, атеросклероз, диабет, болезнь Альцгеймера и других.
Генетический анализ может помочь диагностировать болезнь на ранних стадиях или принять профилактические меры в целях предотвращения развития болезни задолго до возможного появления клинических симптомов. Обнаружено, что генетические факторы повышают риск развития сахарного диабета второго типа всего на 26%, а образ жизни, экология и другие окружающие факторы играют более существенную роль в данном заболевании. Генетическая диагностика у девушек еще до наступления беременности может предотвратить заболевание сахарным диабетом. Будущие мамы должны изменить образ жизни, нормализовать вес, повысить физическую активность и следовать предписаниям врачей на основе генетической информации. Подобные изменения в образе жизни помогут значительно снизить риск-факторы и родить здорового ребенка.
В Воронежской области тоже делаются шаги по внедрению в практическую медицину постгеномных технологий в виде неонатального скрининга. При рождении у всех новорожденных сразу берутся биохимические образцы и проверяется наличие врожденных существенных биохимических патологий. Как говорят специалисты, эти наследственные заболевания очень опасны для дальнейшей жизни человека и практически неизлечимы, но обнаружение их позволяет уже с младенческого возраста проводить существенные мероприятия по корректировке заболеваний, облегчать судьбу людей. «Думаю, через пять-десять лет мы станем свидетелями того, что подобные программы будут расширяться, мы станем диагностировать не шесть-семь заболеваний по биохимическим показателям, а все 140-145 врожденных моногенных заболеваний, которые на сегодня известны», – говорит Василий Попов.
Онкомаркеры, которые сегодня широко применяются в диагностике, – это тоже постгеномные технологии. Они позволяют обнаружить потенциальную склонность конкретного человека к онкозаболеваниям и помочь ему снизить риск-факторы образа жизни и окружающей среды. В понятие «постгеномные технологии» сегодня входит целый ряд направлений. В частности, протеомика, основным предметом изучения которой являются белки, их функции и взаимодействия в живых организмах, метаболомика, которая изучает конечные и промежуточные продукты обмена веществ в клетке. Метаболомный анализ в настоящее время рассматривается как одно из самых перспективных направлений развития молекулярных методов в области системной биологии, позволяющее изучать «поломки» в генах, состояние метаболитов в клетке, которые могут в существенной степени говорить о возможности возникновения тех или иных болезней.
Стратегический подход
Андрей Будневский, доктор медицинских наук, профессор, заведующий кафедрой факультетской терапии, проректор по научно-инновационной деятельности Воронежского государственного медицинского университета им. Н.Н. Бурденко, полагает, что со временем число этих направлений только возрастет. В итоге будет получена некая «интегральная сумма знаний», которая позволит изменить в целом практики реальной медицины. Шаги в данном направлении уже сделаны: в соответствии со стратегией, которая утверждена постановлением правительства до 2025 года, планируется переход медицинской науки на совершенно новый уровень. В стратегии заложено 14 научных платформ, которые для каждого медицинского вуза и НИИ являются дорожной картой развития медицинской науки. Они определяют те перспективы, которых ожидают и пациенты, и врачи – в том числе и на основе применения постгеномных технологий. «Практически вся современная онкология – это постгеномные технологии плюс совершенствование хирургических и нехирургических методов лечения. Научная платформа “Профилактическая среда” – название достаточно общее, но, если раскрыть паспорт этой программы, увидим те же постгеномные технологии», – утверждает профессор Будневский. Он приводит пример из практики уже сегодняшнего дня: в стоматологической клинике медуниверситета ученые развивают технологию стволовых клеток, будучи глубоко убежденными в том, что «никакой прогресс в стоматологии невозможен, если не будут использоваться собственные стволовые клетки пациента».
Ученые едины во мнении, что для развития постгеномных технологий необходима консолидация практиков и исследователей. По их словам, Воронежская область является примером передового инновационного региона, где медицинские учреждения очень активно идут навстречу научным исследователям, пытаясь внедрять в том числе и экспериментальные разработки. В качестве примера приводят опыт клинико-генетической консультации перинатального центра, Воронежского областного клинического онкодиспансера – одного из самых передовых не только в Черноземье, но и в ЦФО по внедрению постгеномных технологий в своей ежедневной клинической практике.
По словам Андрея Михайлова, кандидата медицинских наук, заместителя главврача по хирургии Воронежского областного клинического онкодиспансера, к практике относится и проведение таргентной терапии. Во время нее препараты назначаются на основе той генетической поломки, которая вызвала онкозаболевание у конкретного человека. Как практикующий онколог он убежден, что в онкодиагностике необходимо сделать ставку на генетические онкомаркеры. «К сожалению, широко используемые биохимические онкомаркеры, пик популярности которых пришелся на последние пять лет, надежд не оправдали, поэтому сейчас мы уповаем на генетические онкомаркеры. И задача созданного в Воронеже НИИ постгеномных технологий – нахождение таких онкомаркеров, поскольку эта тема крайне актуальна», – объясняет он.
«Мы реально работаем как некий центр развития постгеномных технологий в ЦЧР. Но наше единство практикующих врачей и ученых, к сожалению, ограничивается чрезвычайно сложной и консервативной законодательной базой, которая сопровождает медицинские исследования, особенно использование новых технологий. Нужно много усилий на проведение клинических испытаний, сертификацию этих систем. Эти формальные ограничения для исследователей становятся серьезным препятствием, а для практикующих врачей – существенной проблемой. Но, с другой стороны, закон есть закон. Аналогична практика и в других государствах. Все передовые технологии даже в США используются, как правило, на уровне внедрения лабораторных исследований в практику как некие предварительные исследовательские процедуры», – рассказывает профессор Василий Попов.
По его мнению, статус пилотного инновационного региона может быть «чрезвычайно полезен» для внедрения таких передовых технологий, проведения на базе местных лечебных учреждений клинических испытаний. Необходимо на основе передовых технологий попытаться помочь тем больным, которые могут просто не дожить до тех пор, пока разработанные методики пройдут все процедуры согласования и сертификации.
Начальник отдела специализированной и высокотехнологичной медицинской помощи департамента здравоохранения Воронежской области Надежда Остроушко соглашается с тем, что стандартизация медицины, выбранная в качестве магистрального направления, приводит к тому, что «действия врача закреплены стандартами и нормативами»: «Говорить о том, что каждый человек должен лечиться одинаково, даже имея одинаковое заболевание, наверное, неправильно. Каждый индивидуум уникален, у него свой набор генов, ДНК, поэтому к нему нужен, безусловно, индивидуальный подход. Постгеномные технологии очень помогут нам в том, чтобы подбирать лечение персонифицированно. Думаю, мы к этому все равно придем». Тем не менее она предостерегает от поспешности в клинических испытаниях препаратов и методик, не изученных всесторонне, поскольку мировой опыт знает немало трагических последствий такого подхода.
Что касается мирового опыта и знаний, полученных в ходе новейших генетических исследований, воронежское научное сообщество в стороне оставаться не намерено. Регион стал инициатором и организатором международной научной конференции «Постгеномные технологии в медицине: от теории к практике», которая прошла 2-3 ноября на базе Воронежского государственного университета. Доклады-презентации исследований ученых из Москвы, Санкт-Петербурга и других российских городов, Европы, США позволяют понять, насколько продвинулась наука в понимании механизмов старения человеческого организма, причин возникновения таких сложнейших заболеваний, как рак, диабет. Регион уже готов предложить практической медицине для замедления процессов старения, более точной диагностики и эффективного лечения болезней.
В Воронеже собрались светила мировой современной науки, среди которых профессор Ян Вайг, профессор Юшин Су и профессор Александр Маслов (Медицинский колледж Альберта Эйнштейна), профессор Пол Хасти (Университет Техаса Научного центра здоровья), профессор Петр Федичев (Институт Инсбрука) и другие.
Ведущий ученый в области генетики, профессор Медицинского колледжа Альберта Эйнштейна в Нью-Йорке Ян Вайг, который вместе с группой коллег первым разработал модели изучения возможной зависимости процессов старения от повреждений генома, рассказал о достижениях его группы в разработке методов секвенирования (последний этап молекулярного анализа предварительно отобранного, клонированного и протестированного более простыми методами фрагмента ДНК) генома отдельных клеток для изучения мутаций, происходящих в клетке при старении или онкозаболевании. Профессор, основываясь на результатах опытов, проведенных на мышах и мухах, утверждает, что восстановление поврежденного ДНК возможно, а это означает, что есть надежда запустить механизм старения вспять. «Нельзя создать бессмертного человека, но продлить его жизнь и сделать ее более качественной возможно», – полагает ученый.
Профессор, доктор медицинских наук, руководитель лаборатории молекулярной онкологии НИИ онкологии им. Н.Н. Петрова Минздрава РФ, заведующий кафедрой медицинской генетики Санкт-Петербургской педиатрической академии Евгений Имянитов рассказал об исследованиях генетической предрасположенности отдельных этносов к тем или иным видам онкологических заболеваний, достижениях молекулярной диагностики в клинической онкологии. Доктор биологических наук, заведующий лабораторией онковирусологии Томского НИИ онкологии Николай Литвяков презентовал исследования в области устойчивости опухолей и персонализации лечения.
Всего российские и зарубежные ученые обсудили 19 докладов, научная ценность которых, по признанию специалистов, очень высока.
По мнению участников научного форума, состоявшееся обсуждение стало мощным интеграционным фактором для представителей отечественной и зарубежной науки, практического здравоохранения, способствовало выходу на качественно новый уровень научно-исследовательских работ в сфере молекулярной генетики для их дальнейшего применения в практической медицине.
Как отметил губернатор Воронежской области Алексей Гордеев в приветственном письме участникам конференции, «значимость исследований в постгеномных технологиях сложно переоценить, поскольку для практического здравоохранения важно не только определять риск развития социально значимых заболеваний, но и внедрять наиболее эффективные способы их лечения и профилактики».
«Медицина высокий технологий. 2015»