Диагноз семье можно будет поставить быстрее

Сетевой центр коллективного пользования «Всероссийская коллекция биообразцов наследственных заболеваний» объединил коллекции Медико-генетического научного центра имени академика Н. П. Бочкова и Томского НИМЦ. Он сопоставим по размеру с аналогичными биобанками мирового уровня, такими как EuroBioBank, объединяющий 25 биобанков из 11 стран мира. Создание всероссийской коллекции поддержано грантом Минобрнауки России в рамках реализации отдельных мероприятий Федеральной научно-технической программы развития генетических технологий на 2019–2030 годы.

Выйти из полноэкранного режима

Развернуть на весь экран

На момент начала работы в 2021 году коллекция насчитывала 4558 образцов крови, 103 культуры фибробластов, 3 культуры миобластов, 2 культуры уринального эпителия почечных канальцев.

Сегодня собрано более 48 000 образцов крови, более 5700 образцов ДНК, получено более 2000 культур фибробластов, 20 культур миобластов, 35 линий индуцированных плюрипотентных стволовых клеток.

Клеточные культуры, хранящиеся в биоресурсной коллекции, находят широкое применение как в научной работе, так и в клинической практике. Поэтому в этом году специалисты расширили спектр собираемых культур. Одним из новых направлений стала работа с клетками эпидермиса — кератиноцитами. По словам ученых, одной из основных задач было разработать стандартную операционную процедуру их получения. Теперь из одного образца кожи пациента можно выделять клетки из разных зародышевых листков — фибробласты и кератиноциты. В них экспрессируются разные гены. Разнообразие клеток в коллекции расширяет спектр возможных молекулярных исследований.

Еще одной уникальной частью коллекции стали клетки назального эпителия. Для их получения в МГНЦ также разработали стандартную операционную процедуру. Донорами первых 15 культур стали пациенты с предположительным диагнозом «первичная цилиарная дискинезия».

С начала 2024 года в биоресурсную коллекцию вошли иммортализованные фибробласты — клетки, у которых при делении не сокращаются теломеры. Таким образом, количество делений клетки практически не ограничено. Это позволит вести научные эксперименты, которые требуют длительного культивирования культур или клонирования клеток. Специалисты МГНЦ получили более 20 таких линий.

Всероссийская биоресурсная коллекция пополнилась уникальными 3D-структурами — легочными органоидами, полученными из клеток кожи пациентов с муковисцидозом. Технология их создания разработана в лаборатории редактирования генома МГНЦ. Легочные органоиды могут заменить образцы биопсии и служить в качестве модели легких для подбора терапии и различных исследований. Ученые продолжают собирать клиническую информацию в терминах международной системы описания фенотипа HPO (Human phenotype ontology). Это важно для полноценного предоставления информации об образце: пользователи биобанка получают сведения не только о типе клеток и их характеристику, но и описание клинических проявлений болезни. В этом году добавлено более 3000 терминов, из которых 881 является уникальным. Это говорит о широком охвате биоресурсной коллекцией различных заболеваний с разнообразной клинической картиной.

Впервые в России в рамках сетевого биобанка создана коллекция 3D-изображений пациентов с наследственными заболеваниями. Многие наследственные болезни имеют характерные внешние проявления, и описание их в общепринятых терминах HPO, а также наглядные визуальные изображения помогают врачам-генетикам в ежедневной работе. В 2024 году коллекция пополнилась двадцатью тремя 3D-изображениями и их описанием. Таким образом, их общее количество составило 143.

Коллекция биобанка широко востребована различными пользователями, в том числе научными институтами. Частота запросов растет: в 2024 году было более 300 обращений.

Образцы коллекции используются для функциональных исследований, позволяющих уточнить диагноз конкретного пациента. Кроме того, биобанк позволит рассчитать частоту встречаемости заболеваний в конкретном регионе в ходе эпидемиологических исследований. Новые клеточные модели помогают в фундаментальных научных экспериментах. Например, из легочных органоидов в лаборатории редактирования генома МГНЦ получили базальные клетки легких и показали, что в них эффективность редактирования гена CFTR выше, чем в индуцированных плюрипотентных стволовых клетках. Также коллекция используется для разработки методов коррекции сплайсинга, что в будущем поможет в создании ультраперсонализированных лекарственных препаратов. Кроме того, на кишечных органоидах, хранящихся в биобанке, индивидуально подбирается таргетная терапия при муковисцидозе.

Одним из главных достижений стало создание с помощью образцов Всероссийской коллекции биообразцов наследственных заболеваний высокоточных диагностических систем, которые сегодня используются по всей стране в рамках федеральной программы расширенного неонатального скрининга на 36 наследственных заболеваний и их групп.

В следующем году коллекция продолжит пополняться новыми культурами. Эксперты планируют разработать процедуру получения клеток, отвечающих за пигментацию,—меланоцитов. Это клетки нейронального происхождения, в которых экспрессируются многие гены, которые также экспрессируются в нервной системе. Клетки могут использоваться для исследования наследственных нервно-мышечных заболеваний.

Петр Спарбер, заведующий лабораторией функционального анализа отдела функциональной геномики МГНЦ, кандидат медицинских наук, ответил на вопросы «Ъ-Науки»:

— Почему важно собирать коллекции биообразцов?

— Биоресурсные коллекции открывают широкие научные возможности. Ученые могут проводить фундаментальные исследования, изучать патогенез, то есть механизм развития болезней, особенности их течения, сопоставлять конкретный генетический вариант и его клинические проявления. В случае нашей биоресурсной коллекции одним из главных достижений стала разработка высокоточных диагностических систем для массового неонатального скрининга, которые сейчас используются по всей стране. Врачам биоресурсные коллекции могут помочь в поиске причин заболевания и постановке диагноза конкретному пациенту. В перспективе биоресурсные коллекции станут базой не только для создания диагностических систем, но и новых методов лечения.

— Как хранятся собранные биообразцы? Как долго их можно использовать?

— Хранятся биообразцы при разных температурных режимах, соответствующих конкретному типу биообразца,— от –80 до –196 градусов Цельсия. При соблюдении температурного режима биологические образцы могут храниться десятилетиями.

— Сложно ли собирать биообразцы? Расскажите о нескольких технологиях сбора биообразцов, внедренных командой МГНЦ.

— Каждый пациент или его законные представители подписывают информированное согласие на сбор и хранение его биоматериала. При самой процедуре сбора и подготовке к хранению важно соблюдать определенный протокол действий. Мы разработали 25 новых операционных процедур, регламентирующих процессы систематизации сбора и хранения образцов биологического материала, проведения контроля качества биологических образцов, получения первичных клеточных культур и их производных.

— Кто может пользоваться биобанком? Зачем ученые используют биообразцы?

— Мы не только собираем, правильно описываем и храним биообразцы, мы также работаем над тем, чтобы коллекция была доступна по запросам коллег из научных и лечебных учреждений. Если в начале работы, в 2021 году, к коллекции обращались 76 раз, то за 2024 год мы отметили 330 обращений как от внутренних, так и от внешних пользователей.

К примеру, с помощью легочных органоидов, полученных из плюрипатентных стволовых клеток пациентов с муковисцидозом, хранящихся в нашей коллекции, удалось успешно протестировать лекарственные препараты, которые применяются для лечения этого заболевания. Это поможет в персонализированном подборе лечения тем пациентам, у которых выявлены редкие генетические варианты.

— В 2018 году был анонсирован проект создания общероссийской сети биобанков. Работает ли сейчас эта сеть? Как биобанки взаимодействуют друг с другом?

— Взаимодействие крайне важно для плодотворной научной работы. Именно поэтому мы объединили коллекции двух ведущих учреждений в нашей области — Медико-генетического научного центра имени академика Н. П. Бочкова и Томского национального исследовательского центра. Такое взаимодействие позволяет расширить географию собираемых образцов, спектр заболеваний, сократить сроки исследований, необходимых для постановки диагноза в конкретной семье. Взаимодействие биобанков достигается за счет создания удобной пользователям инфраструктуры. В данный момент мы ведем совместную работу только с томскими коллегами.

— Как, на ваш взгляд, будет развиваться эта отрасль дальше?

— Безусловно, у отрасли биобанкирования большое будущее. Лично в наши планы входит дальнейшее пополнение коллекции, разработка новых операционных процедур для получения новых клеточных культур, стандартная генетическая характеризация клеточных культур, дальнейший сбор подробной клинической картины у доноров коллекции.

Подготовлено при поддержке Минобрнауки