О геномной медицине и поступлении в Сколтех

Все живое, включая нас самих, является в конечном счете продуктом работы генов. Поговорить о закономерностях наследственности и изменчивости организмов, природе генетических различий между отдельными людьми и технологии редактирования генома ребятам «Сириуса» предложил ученый с мировым именем, специалист в области молекулярной биологии, профессор Сколковского института науки и технологий, профессор Ратгерского университета Константин Северинов.

 – Мы охватили не одну интересную тему, а несколько: структура ДНК и передача генетической информации, клонирование, геномная медицина, вопросы этики в генной инженерии. Поговорили о бионформатическом анализе последовательностей ДНК и убедились, что вся жизнь возникла из общего предка. Было много вопросов из зала, - рассказал после встречи профессор Северинов.

Что больше всего интересовало школьников – вопросы «клонирования мамонтов и динозавров» или «геномная медицина», об этом наше интервью с учёным.

 – Константин Викторович, на лекции ребята подробно расспрашивали о клонировании животных. А именно у кого из братьев наших меньших могут появиться двойники?

 – Есть большое количество животных, которые могут быть клонированы: буквально на прошлой неделе отмечалось 20-летие исторической статьи, в которой было сообщено о клонировании овечки Долли, она стала первым клонированным животным. С тех пор ученые клонировали лабораторных мышей, собак, крыс, а также сельскохозяйственных животных.

 – Повторяя вопрос из зала: «но динозавров и мамонтов не будет?»

 – Динозавров не будет, так как в окаменелых костях не сохранилось ДНК, мамонта клонировать с помощью используемых в настоящее время подходов нельзя, но его можно потихонечку «сделать» из слона. Геномы и мамонта, и слона известны, значит, известны и позиции ДНК, которые различны у этих двух видов. На уровне ДНК мамонт и азиатский слон на 99.5% идентичны. Тем не менее, учитывая, что длина их геномов составляет около 4 миллиардов нуклеотидов, общее количество различий составляет несколько миллионов. Но почти наверняка за видимые глазом различия между мамонтом и слоном отвечают лишь несколько тысяч различающихся позиций последовательностей их ДНК. Можно попытаться «отредактировать» эти позиции одну за другой, начав с клетки слона и потихоньку сделав из нее клетку мамонта, или почти мамонта. Подобные опыты уже проводятся.

 – Если речь зашла о современных экспериментах: в последнее время много говорят о «геномной медицине». Расскажете об этом понятии и его содержании?

 – Это то, чего на самом деле еще нет, но скоро, возможно, будет. С ребятами мы как раз обсуждали, почему большинство сообщений о якобы применении геномной медицины и даже «геномных лекарствах» для лечения больных сейчас лишены основания. Геномная медицина предполагает замену неудачной копии гена, ответственной за возникновение болезни, на здоровую. Здесь две проблемы. Во- первых, генетическая природа для большинства болезней неизвестна. А технология «замены» генов появилась совсем недавно, в 2013 году, Она называется CRISPR/Cas9, ее очень активно исследуют во всем мире, но она ни разу еще не была применена для лечения. Но надежды на эту технологию геномного редактирования возлагают очень большие.

 – То есть лечить наследственные болезни на стадии эмбриона – теоретически возможно?

 – Даже если бы технология геномного редактирования работала и была безопасна, ее применение приводит к большому количеству серьезных вопросов этического характера. Впрочем, в США Национальная академия наук недавно высказалась за принципиальную желательность иметь разрешение на проведение экспериментов по редактирования геномов человеческих эмбрионов, для того, чтобы получить возможность предупреждать серьезные генетические заболевания. В будущем такие технологии наверняка будут развиваться и могут найти широкое применение.

– А так называемые генетические тесты могли бы быть полезны в предупреждении генетических заболеваний? Насколько они себя оправдывают?

– На сегодня - никак не оправдывают – медицинского смысла в большинстве генетических тестов почти нет, это своего рода генетический гороскоп. Мы очень мало знаем о вариантах генов, которые ответственны за те, или иные заболевания и предрасположенности к ним. Даже такие «примитивные» вещи, как толщина ногтей – определяются не одним вариантом гена, а десятками или сотнями комбинаций и часто не однозначно. На сегодняшний день, сделать с помощью этих тестов осмысленные рекомендации для конкретного человека невозможно. Даже в самых очевидных случаях речь идет о рисках, а не о выявлении заболеваний. Допустим, вы узнаете, что вероятность какого-то заболевания у вас может быть повышена: не один шанс на миллион, а один на сто тысяч. Нет ни одного врача, который на основании такой информации мог бы дать рекомендацию по лечению или профилактике.

– На лекции Вы рассказывали о сотрудничестве Образовательного центра «Сириус» и «Сколковского института науки и технологий», профессором которого Вы являетесь?

 – Да, Центр Системной биологии Сколтеха и «Сириус» в скором времени начнут сотрудничество. На летнюю смену в «Сириус» для педагогической практики приедут наши магистранты-биотехнологи. Они будут вести клубную деятельность: решать вместе с ребятами из летней смены биологические задачи в лаборатории биохакинга и нанотехнологий, расположенной в Парке науки и искусств «Сириус».

 – А проектная деятельность тоже запланирована?

 – Да. Я под большим впечатлением от научных лабораторий в Наукопарке «Сириуса». Но лаборатории – это пространство, которое нужно наполнять смыслами. Мы можем в этом помочь и в ближайшее время начнем разработку более серьезных, проектных форматов совместной деятельности.

 – Если подробнее, чем специалисты Сколково будут заниматься с юными биологами?

 – Я надеюсь, что школьники, приезжающие в «Сириус», будут помогать нам в поиске новых антибиотиков и бактериофагов – вирусов, убивающих бактерий. Возможно также участие в биоинформатических проектах, в частности, сворачивании на компьютерах белков в трехмерные структуры и распечатке сложных биологических молекул на 3D принтерах. Эти задачи позволяют работать по принципам биохакинга и краудсорсинга, расширить возможности первичного поиска за счет привлечения большого количества людей. Так что деятельность школьников действительно может оказаться полезной для ученых нашего университета.

 – И, конечно, в контексте совместной деятельности – какова вероятность дальнейшего поступления талантливых и успешных ребят в Сколтех?

 – Сколтех - магистерский университет, мы для теперешних школьников университет «на вырост». Однако, у нас есть планы по созданию бакалавриата: сначала в области физики, а потом – биотехнологии и биомедицины. И совершенно точно для нас будет остро стоять вопрос привлечения талантливых детей в наши программы. В этом плане сотрудничество с «Сириусом» для нас крайне важно: имя университету на самом деле делают обучающиеся в нем студенты, то есть школьники, которые решают поступить именно в этот университет, а не в какой-то другой. Поэтому, чем раньше в «Сириусе» узнают про Сколтех, тем лучше.

***

Константин Северинов – специалист в области молекулярной биологии. Профессор Института микробиологии Ваксмана в Ратгерском университете и Сколковского института науки и технологий (Сколтех). С 2005 года бОльшую часть времени работает в России. Заведует лабораториями в Институте молекулярной генетики и Институте биологии гена РАН и в Санкт-Петербургском Политехническом Университете им. Петра Великого.