Современная геномика и генетика способны на многое: создавать новые сорта растений, разрабатывать препараты для лечения онкологии, диагностировать редкие заболевания, улучшать качество продуктов и многое другое. Исследование генома растений, животных и человека активно ведется в университетах — участниках программы Минобрнауки России «Приоритет-2030» (нацпроекта «Наука и университеты»).
Фото: Сергей Бобылев, Коммерсантъ
Фото: Сергей Бобылев, Коммерсантъ
Вузы рассказали «Ъ-Науке», какие геномные и генетические технологии создают российские ученые и где отечественные разработки смогут найти применение.
Олег Гусев, ведущий научный сотрудник научного центра «Регуляторная геномика» (ReGen) Института фундаментальной медицины и биологии Казанского (Приволжского) федерального университета:
— В первую очередь в вузе активно развиваются проекты по использованию полногеномных профилей экспрессии генов в кроссах мясных пород кур для поиска новых маркеров для геномной селекции и целей геномного редактирования в интересах птицеводства. Отдельная программа на основе анализа работы генов в индивидуальных клетках направлена на идентификацию механизмов в мозге, отвечающих за агрессию. Большая биоресурсная программа, направленная на изучение организмов с уникальными адаптациями к экстремальным условиям обитания, ставит целью идентификацию биомолекул, обеспечивающих способность к регенерации тканей и органов, а также новых нейропротекторов. Отдельно стоит отметить генетический проект университета, реализуемый при поддержке программы мегагрантов. Созданная в международном партнерстве генетическая база активности генов в сердце в норме и патологии уже стала востребованным ресурсом для поиска новых биомаркеров и мутаций, влияющих на работу сердца при сердечной недостаточности.
Андрей Киясов Проректор по биомедицинскому направлению Казанского (Приволжского) федерального университета:
— Созданный в рамках программы развития генетических технологий научный центр регуляторной геномики, «ГенТех», ставит перед собой амбициозную и крайне актуальную для нашей страны цель: реализацию «гибридных» проектов в области геномики, которые, с одной стороны, представляют собой высокоимпактные научные исследования (понимание адаптации клеток мозга к экстремальному стрессу, генно-клеточная природа агрессии, молекулярные основы «идеальной» регенерации и т. д.), а с другой стороны, мы надеемся представить на выходе осязаемые для практического применения результаты: базы данных для целей геномного редактирования для направленного изменения признаков кур, диагностическую панель для птицеводства, научно-технический задел для новых лекарственных средств с нейропротекторными свойствами, биомолекулы для индукции регенеративных процессов. Еще одна фишка проекта — мы являемся активными пользователями потенциала уникальных биоресурсных коллекций, создаваемых в России. В исследованиях мы опираемся на такие биообъекты, как линии животных, отличающиеся по агрессивности (CО РАН, Новосибирск), кроссы мясных пород кур (Всероссийский научно-исследовательский институт животноводства имени академика Л. К. Эрнста), наши собственные ресурсные популяции иглистых мышей — единственных млекопитающих, способных к регенерации органов, и т. д. В результатах генетических исследований программы «ГенТех» заинтересованы как коммерческие организации, работающие в области геномной селекции, так и крупные научно-практические медицинские центры».
Казанский федеральный университет ведет работу и по разработке генных препаратов на основе вирусных векторов для лечения редких (орфанных) наследственных заболеваний. Получены прототипы геннотерапевтических препаратов для лечения таких тяжелых заболеваний, как спинальная мышечная атрофия, метахроматическая лейкодистрофия, болезнь Тея-Сакса, бокового амиотрофического склероза и ряда других.
Альберт Ризванов, директор Научно-клинического центра прецизионной и регенеративной медицины Института фундаментальной медицины и биологии Казанского (Приволжского) федерального университета:
— В настоящее время известно более 7 тыс. орфанных заболеваний, которыми в совокупности болеют 6–8% населения мира. Для большинства заболеваний не существует эффективных методов лечения. Однако современная фармацевтика не заинтересована в создании таких препаратов в связи с малым рынком сбыта и высокой стоимостью разработок с применением классических подходов. Современные платформенные решения на основе генной терапии позволяют существенно снизить сроки и затраты на разработки генных препаратов, которые устраняют саму первопричину заболеваний, компенсируя последствия мутаций в геноме пациентов. В КФУ уже созданы прототипы генных препаратов для лечения метахроматической лейкодистрофии (редкое наследственное заболевание из группы лизосомных болезней накопления с аутосомно-рецессивным механизмом наследования нарушения обмена веществ), спинальной мышечной атрофии (разнородная группа наследственных заболеваний, протекающих с поражением или потерей двигательных нейронов передних рогов спинного мозга), болезни Тея-Сакса, ихтиоза, бокового амиотрофического склероза, болезни Альцгеймера и других заболеваний. Однако в России нет GMP-сертифицированных площадок для контрактного производства небольших партий генных и клеточных препаратов.
Орест Ибрагимов, генеральный директор ООО «Изварино Фарма»:
— Наша компания заинтересована в развитии новых инновационных направлений фармацевтики. Мы заключили соглашение с КФУ и на базе разработок университета планируем создать GMP-производство генных препаратов для лечения социально значимых заболеваний.
Валентин Скрипкин, врио ректора Ставропольского государственного аграрного университета, профессор:
— Федеральная программа «Приоритет-2030» дает вузам прекрасную возможность развивать высокотехнологичные направления, что даст ощутимую экономическую пользу агропромышленному сектору. Например, прогнозируемый нами оборот от работы лаборатории молекулярно-генетической экспертизы, над созданием которой мы сейчас работаем,— это 4–6 млн руб. в год по Ставропольскому краю только за счет оказания услуг подтверждения достоверности происхождения животного. Каждый вложенный рубль от программы «Приоритет-2030» должен приносить экономике реальную пользу.
Владимир Пыльнев, доктор биологических наук, заведующий кафедрой генетики, селекции и семеноводства Российского государственного аграрного университета — МСХА имени К. А. Тимирязева:
— Селекция новых сортов и обеспечение продовольственной безопасности являются частью стратегического проекта Тимирязевки в рамках реализации федеральной программы «Приоритет-2030».
Тритикале — первая искусственно созданная и используемая человеком культура — гибрид ржи и пшеницы. Она используется в основном на зернофураж. В смесях с пшеничной мукой из нее выпекают хлеб. Тритикале отличается также повышенным выходом спирта (до 0,5%) высокого качества.
В создании тритикале участвовало ограниченное число сортов ржи и пшеницы. Поэтому генофонд данной культуры беднее по сравнению с ее родительскими формами — пшеницей и рожью. На кафедре генетики, селекции и семеноводства ведется создание новых первичных тритикале путем скрещивания различных сортов пшеницы твердой, пшеницы тургидной и пшеницы мягкой с различными сортами диплоидной ржи и последующей культуры изолированных зародышей. Преодоление стерильности гибридов F1 проводится их опылением пыльцой константных сортов и гибридов гексаплоидной тритикале.
Создан сорт озимой тритикале Тимирязевская 150, который отличается высокой урожайностью зерна (57,8–96,0 ц/га), зимостойкостью, устойчивостью к полеганию. Сорт допущен к производству в Центральном регионе России.
Селекция тритикале ведется и в настоящее время. Созданы более урожайные сорта, решается одна из основных проблем тритикале: требуется устойчивость к предуборочному прорастанию зерна в колосе. Готовится к передаче в госиспытание новый сорт озимой тритикале.
Ведутся работы по изучению глубины покоя семян, по изучению строения и фракционного состава крахмала в эндосперме тритикале при прорастании семян. Ведется цикл работ по изучению биологии цветения тритикале. Одновременно с созданием и оценкой перспективных сортов ведется разработка оптимальных технологий их возделывания. Основные направления усовершенствования сортовых технологий связаны с оптимизацией азотного питания растений тритикале на разных этапах онтогенеза, подбором эффективных средств защиты растений от наиболее вредоносного заболевания — снежной плесени, применением регуляторов роста для повышения урожайности и качества зерна. Совместно с кафедрой хранения, переработки и товароведения продукции растениеводства университета проводится оценка хлебопекарных качеств зерна новых сортов, исследуется влияние хлебопекарных улучшителей на качество хлеба из тритикалевой муки и пшенично-тритикалевых смесей. Ведется поддерживающая селекция (первичное семеноводство) созданных сортов озимой гексаплоидной тритикале. Имеется ряд лицензионных договоров на производство семян сортов тритикале селекции университета».
Игорь Самохвалов, начальник отдела биомедицинских технологий инжинирингового центра «Генетические и клеточные биотехнологии» Крымского федерального университета имени В. И. Вернадского:
— У нас действуют лаборатории молекулярной биологии, генетики и биотехнологий, клеточных технологий с системой производственных «чистых помещений», а также создана единственная в Крыму лаборатория молекулярной диагностики, выполняющая подбор таргетной терапии у больных с онкологическими заболеваниями. Наши ученые разработали эффективный метод получения большого количества «обучаемых» иммунных клеток из плюрипотентных стволовых клеток человека. Преимущество заключается в получении неограниченного количества клеток с более высоким потенциалом.
Михаил Новиков, генеральный директор компании «Современные диагностические системы», индустриального партнера КФУ им. В. И. Вернадского:
— Мы заинтересованы в развитии сотрудничества с коллегами как в подготовке кадров, так и разработке новых биомедицинских технологий, которые могут использоваться в рамках импортозамещения. Во взаимодействии планируется разработка новых тест-систем для использования в генетической диагностике.
Андрей Кощаев, проректор по научной работе Кубанского государственного аграрного университета:
— В рамках реализации проекта «Приоритет-2030» в университете создана уникальная лаборатория молекулярно-генетических исследований растений и животных. В ней ученые проводят исследования по изучению биологического разнообразия геномов растительных, бактериальных и животных организмов. Также сотрудниками лаборатории Ампелографической коллекции изучается биологическое разнообразие аборигенных и селекционных форм винограда. Результаты исследований позволят разрабатывать новые программы с применением современных технологий ДНК-маркирование и классической селекции. В перспективе это даст возможность создавать новые сорта винограда, устойчивые к заболеваниям, имеющие высокие потребительские качества и высокую урожайность.
Наталья Репко, профессор кафедры генетики, селекции и семеноводства, руководитель проекта Кубанского государственного аграрного университета:
— С целью выполнения селекционных задач по созданию новых сортов озимого ячменя лаборатория выполняет исследование генетического разнообразия гермплазмы рабочей коллекции. Изучение местных и новых селекционных форм ячменя представляет огромный интерес для практической селекции, так как сравнение между собой различных генотипов позволяет структурировать коллекцию и разработать рекомендации для гибридизации, помогая ориентироваться среди родственных сортов селекционерам-практикам.