Сотрудничество института биохимии и генетики УНЦ РАН с научными учреждениями Франции по изучению генома человека

СОТРУДНИЧЕСТВО ИНСТИТУТА БИОХИМИИ И ГЕНЕТИКИ УНЦ РАН С НАУЧНЫМИ УЧРЕЖДЕНИЯМИ ФРАНЦИИ ПО ИЗУЧЕНИЮ ГЕНОМА ЧЕЛОВЕКА

Революционные достижения генетики человека, связанные с расшифровкой его генома, успешным завершением программы Нар Map (гаплдоидный геном), бурным развитием биоинформатики и нанотехнологии; успехи в создании высокоэффективных методов анализа генома знаменуют начало новой эры -эры геномики, а наступивший XXI в. позволяют назвать веком генетики. Впечатляющие итоги сравнительной и функциональной геномики способствовали ее широкому внедрению в медицину, привели к появлению и быстрому развитию медицинской геномики, в которой проблемы классической медицины: диагностика, профилактика и лечение решаются на уровне нуклеиновых кислот и продуктов их экспрессии - РНК и белков. Ведущим направлением медицинской геномики стала предик-тивная (предсказательная) медицина, главные особенности которой - индивидуальный характер и профилактическая направленность. Основные положения предиктивной медицины и генетического тестирования, а также концепция «генетического паспорта» были сформулированы еще в 2000 г. рядом зарубежных и российских ученых. В нашей стране методические основы предиктивной медицины были сформулированы членом-корреспондентом РАМН В.С. Барановым [1,2].

В настоящее время существует более 10S0 клинических генетических тестов на мультифакториальные заболевания, более S00 генетических тестов проходят доклинические и клинические испытания. Однако последние достижения в области геномики наследственных и мультифакториальных заболеваний, компьютерной геномики ведут к появлению новых вопросов. В частности, какова клиническая значимость предиктивного генетического тестирования? Как оценить его результаты? Сколько генов отвечают за развитие мультифакториального заболевания и какое их количество достаточно для генетичес-

ХУСНУТДИНОВА Эльза Камилевна,

член-корреспондент АН РБ

кого тестирования? Какова степень достоверности результатов изучения ассоциаций полиморфных вариантов генов с мультифактори-альными заболеваниями? Как количественно оценить вклад генетических и экзогенных факторов риска и их комбинации в патогенез мультифакториальных заболеваний? Ответы на эти и другие вопросы попытались дать ведущие мировые ученые на 14-й ежегодной конференции Human Genome Meeting, проведенной во Франции в мае 2010 г., которая прошла в г. Монпелье на Лазурном побережье Франции. Монпелье - «научный» город, известный своим университетом, основанным в 1160 г., в котором учился еще Нострадамус; один из наиболее значимых научно-исследовательских центров Франции; пятая часть населения города - студенты, преподаватели и научные работники.

Конференция была организована крупнейшим обществом по изучению генома человека (HUGO). На пленарных лекциях и симпозиумах обсуждались актуальные проблемы, достижения в области геномики человека, использование их для предиктивной медицины.

В работе конференции приняло участие 2300 ученых более чем из 70 стран мира. Спектр докладов поражал своим разнообразием, давал возможности получить всестороннее представление об уровне развития отдельных направлений геномики и сравнить подходы, применяемые в отечественных и зарубежных научных центрах. Необходимо отметить высокий научный уровень конференции, о чем свидетельствует участие в ней известных мировых ученых в области геномики человека: Сиднея Бреннера (лауреата Нобелевской премии в области медицины в 2002 г.), Джеймса Уотсона (первооткрывателя структуры ДНК), Эдисона Лиу (президента организации «Геном человека» - Сингапур), А. Чакра-варти, Ч. Кантора (США), X. Канна (Франция), С. Антонаракиса (Швейцария), Ю. Бетранпе-тита (Испания), М.К. Кинга (Великобритания).

Конференция началась с пленарной лекции лауреата Нобелевской премии в области медицины Сиднея Бреннера о перспективах использования достижений геномики для ранней диагностики, лечения и профилактики наследственных и мультифакториальных заболеваний. Он отметил, что появление новых, высокоэффективных методов секвенирова-ния ДНК сделало реальным полное прочтение текста индивидуального генома. Предполагается, что в течение ближайших 2-3-х лет каждый человек сможет получить полную карту своего генома всего за 1000 долл., а стоимость генетического паспорта с комментариями специалиста-генетика составит около 300 долл. В результате поиска генов-маркеров, ассоциированных с мультифакториальными заболеваниями, были идентифицированы тысячи новых генов, аллельные варианты которых предрасполагают к развитию патологических процессов. Исследования по генотипирова-нию представителей разных рас, популяций и этнических групп позволили создать банки ДНК-данных, содержащие информацию обо всех известных мутациях ДНК, ассоциированных с хроническими болезнями. В странах Западной Европы и Америки уже ведется большая работа по интеграции геномики в исследования национального здоровья, политику и практику. Знания генома необходимо интегрировать в доктрину здоровья каждой страны, при этом основное внимание отводится именно предиктивной медицине. Сидней Бреннер подчеркнул, что главная задача со-

временной геномики - оценить значение результатов генетического тестирования для клиники, определить условия их внедрения в практическую медицину.

Пленарная лекция директора университета Токио профессора Юсуке Накамура «Гено-мика и будущее медицины» была посвящена будущим направлениям развития мировой генетики, включающим диагностику редких наследственных заболеваний, выработку новых лекарств, терапию мультифакториальных заболеваний. Профессор Института молекулярной генетики (CNRS, Франция) Роберт Фейл рассказал о важности изучения эпигенетических механизмов в геномном импринтинге и патогенезе различных заболеваниий. Вопросы, касающиеся роли генетических вариаций (од-нонуклеотидных замен и вариаций копийно-сти участков генома) как для развития заболеваний, так и для формирования адаптации в процессе эволюции, были обсуждены на пленарной лекции Чакраварти «Геномные вариации». Лекция «От геномной информатики к биологии генома» затрагивала проблемы создания базы данных, объединяющей результаты исследований по сайтам связывания транскрипционных факторов, по взаимодействию белковых молекул и ДНК-белковым связываниям, что позволит в будущем выявить сети транскрипционной регуляции генома человека. На пленарной лекции «Функциональная геномика и системная биология» обсуждались проблемы, связанные с разработкой новых, более эффективных лекарств, не вызывающих побочных эффектов. Профессор Маккарти из Оксфорда рассказал о современных подходах в изучении генов сахарного диабета и о новых генетических маркерах риска этого заболевания.

В течение последующих трех дней выступления ученых можно было услышать на научных симпозиумах по направлениям: предиктив-ная медицина, биобанки, метагеномика, компьютерная геномика, генетика и геномные базы данных, этические аспекты геномики, вариабельность генома в эволюции, мульти-факториальные болезни, геномика опухолей, геномная медицина и фармакогеномика, генетика и геномика в развивающихся странах, эпигенетика, хромосомные аберрации, функциональная геномика. Даже из названий отдельных секций можно представить, какое огромное значение в геномике человека при-

обретают в настоящее время биоинформатика, компьютерная обработка и составление баз данных. Геномные исследования переходят на новую ступень развития - удешевление стоимости секвенирования и разработка биочипов, позволяющих анализировать до миллиона полиморфизмов одновременно, дающих возможность проведения полногеномного скрининга на достаточно больших выборках. Нас ожидают потрясающе масштабные исследования в области популяционной и медицинской геномики.

Из России на симпозиумах было представлено два устных доклада - московским цито-генетиком Ю.Б. Юровым «Aneuploidy and DNA replication stress cooperatively destabilize somatic genome and may lead to neurodegeneration in Alzhheimer's disease brain» и автором данной статьи - «MtDNA and Y-chromosomal variation in Eurasian populations».

Как член бюро международной организации HUGO (Геном человека) я приняла участие в его работе. На заседании бюро были рассмотрены вопросы о популяризации результатов геномных исследований в развивающихся странах, о проблемах и перспективах использования геномных исследований для предик-тивной медицины и о создании банка данных по спектрам мутаций генов наследственных болезней во всех странах мира.

Участие в этой конференции дало возможность использовать полученную (как в ходе докладов ученых, так и коммерческих компаний) информацию о наиболее интересных направлениях и методах геномных исследований для дальнейшего проведения научных работ на должном уровне, что в итоге может привести к получению более значимых в мировом масштабе результатов. Данная конференция позволила ее участникам поделиться научным опытом, поднять свой уровень компетентности, на секциях, посвященных конкретным проблемам геномики, обсудить перспективы и проблемные точки, с которыми ученые сталкиваются при выполнении и публикации своих работ. Кроме того, участие в этой международной конференции предоставило уникальную возможность продемонстрировать коллегам из других стран актуальность и высокий уровень научных работ, проводимых в России, и начать сотрудничество по изучению генов различных болезней человека с французскими учеными.

В рамках гранта Евросоюза нами начато сотрудничество с Национальным центром ге-нотипирования в Париже. Институт биохимии и генетики УНЦ РАН был принят в международный консорциум GABRIEL, интегрированную междисциплинарную программу постгеномных исследований, целью которой является идентификация генетических и средовых факторов развития астмы в Европейском сообществе. Консорциум GABRIEL состоит из 164 ученых из 19 стран и объединяет 23 различные исследовательские группы из Великобритании, Германии, Франции, России и др. В сотрудничестве с французскими учеными проведено всестороннее генетическое исследование бронхиальной астмы с использованием нового метода полногеномного анализа ассоциаций(GWAS). Этот метод явился настоящим прорывом в генетических исследованиях мультифакториаль-ных заболеваний. Он основан на использовании программы НарМар в сочетании с техникой биочипов высокого разрешения. Принципом метода GWAS является сканирование сотен тысяч маркеров, расположенных на всех хромосомах человека. В данном исследовании изучено более 10 ООО астматиков и 16 ООО здоровых индивидов из различных европейских стран, для каждого человека проведено больше полумиллиона генетических тестов. Хотя многонациональное сотрудничество становится в последние годы золотым стандартом изучения комплексных генетических болезней, исследование GABRIEL уникально тем, что почти 1S млрд генетических тестов, в т.ч. и для индивидов из Республики Башкортостан, выполнено в одном учреждении, Национальном центре генотипирования (CNG) Франции, который расположен в г. Эври, в 3О км от Парижа. Он был создан в 1998 г. по инициативе французского Министерства исследований и новых технологий. Целью CNG является развитие и применение высокопроизводительного генотипирова-ния и других технологий для идентификации генов, ассоциированных с наследственной и наследственно обусловленной патологией. CNG предлагает самые современные технологии, методы и оборудование для выполнения совместных проектов по генетическим исследованиям различных заболеваний. Технологические платформы, разработанные в CNG, дают возможность научным и медицинским консорциумам проводить крупномасштабные исследования по национальным, европейским

или международным программам. Исследование многофакторных заболеваний в настоящее время неразделимо от организации всеобъемлющих, огромных по объему и затратам исследований, которые оптимально проводить в интегрированных, хорошо оснащенных центрах с высококвалифицированным персоналом, подобных CNG. Эффективной работе CNG способствует его тесное сотрудничество с другими лабораториями и институтами, расположенными поблизости от него в биопарке Генополе, так называемой «генетической долине» Франции, в которой базируются более 20 академических лабораторий, 67 биотехнологических компаний.

Научный сотрудник лаборатории молекулярной генетики человека ИБГ УНЦ РАН кандидат медицинских наук А.С. Карунас прошла кратковременную стажировку в Национальном центре генотипирования CNG, в течение которой она ознакомилась с работой на современной платформе для генотипирования -Jllumina Platform. С помощью набора биочипов высокой плотности Jllumina Human610 quad array было проведено генотипирование у больных бронхиальной астмой и контрольной группы индивидов из Республики Башкортостан, которое позволило выявить основные гены предрасположенности к бронхиальной астме в республике.

Консорциум GABRIEL ежегодно проводил итоговые рабочие совещания и конференции, на которых присутствовали представители всех входящих в его состав исследовательских групп. На таких отчетных конференциях обсуждались результаты работы консорциума за предыдущий год, рассматривались возникшие при выполнении исследований вопросы с целью объединения усилий ученых разных стран для принятия оптимального решения. В 2009 г. ежегодная отчетная конференция GABRIEL проходила в Париже, в старинном выставочном центре Maison de la Chimie, являющемся одним из основных конгресс-центров Франции. Программа конференции включала отчеты о работе ученых из разных стран и институтов по результатам прошедшего года, обзорные пленарные доклады, тематические дискуссионные сессии. Участниками конференции было сделано и прослушано множество разнообразных интересных докладов, посвященных как обзору современных достижений в области генетики и иммунологии астмы, результатам проведенных исследований в рамках проекта GABRIEL, так и планам будущих исследований. Особенно интересными и информативными были доклады, представленные координатором проекта GABRIEL профессором William Cookson («Генетические исследования

Участники международного консорциума GABRIEL. Париж, 2010 г.

астмы»), сокоординатором проекта профессором Erika von Mutius («Исследования внешне-средовых факторов астмы») и профессором Miriam Moffat («Результаты II фазы генотипиро-вания»).

В 2O1O г. консорциум GABRIEL завершил свою работу по гранту Шестой рамочной программы Евросоюза, по результатам исследования которой опубликованы статьи в ведущих международных изданиях (New England Journal of Medicine, Nature и др., 2O1O) [З]. Нами обнаружено несколько новых генов, которые предрасполагают к развитию астмы. Некоторые из этих генов участвуют в иммунном ответе организма на повреждение слизистой оболочки дыхательных путей. Другие гены могут контролировать процесс заживления воздушных путей после повреждения. Крупномасштабные генетические исследования, подобные этому, являются мощным инструментом для расшифровки генетических механизмов, лежащих в основе астмы и различных заболеваний, составляющих синдром астмы. Полногеномное

ассоциативное исследование GABRIEL определило новые «мишени» для эффективного целенаправленного лечения астмы.

В настоящее время консорциум GABRIEL продолжает работу по исследованию факторов, предрасполагающих к развитию астмы и защищающих от нее, в рамках других совместных проектов, объединяющих ученых не только из стран Евразии, но и из других континентов.

Литература

1. Баранов B.C., Баранова В.Е., Иващенко Т.Э. Геном человека и гены предрасположенности. Введение в предиктивную медицину. - СПб.: Интермедика. 2000.

2. Баранов B.C. Генетический паспорт - основа индивидуальной и предиктивной медицины. - СПб.: Изд-во Н-Л, 2009.

3. Moffatt MF, Gut IG, Demenais F, Strachan DP, ... Khusnutdinova E.K, Karunas AS, Fedorova YY...). A large-scale, consortium-based genomewide association study of asthma //N Engl J Med, 2010. -Sep 23;363(13):1211-21.

К сведению читателей Вышла книга:

Хидиятов И.И.

Хирургическая анатомия и оперативная хирургия головы и шеи. Краткое руководство. Книга 1 / Хидиятов И.И. - Уфа: АН РБ, Гилем, 2011. - S2 с.

В руководстве в краткой форме представленны основные сведения по хирургической анатомии и оперативной хирургии головы и шеи, в соответствии с типовой учебной программой для медицинских вузов. При изучении хирургической анатомии особое внимание уделено знанию важных анатомических образований, с которым хирургам приходится сталкиваться в своей работе. Обращено внимание на пути распространения патологических процесов. В сжатой форме представлены наиболее распространенные операции на голове и шеи.

Предназначено для самостоятельного изучения предмета студентами лечебного и стоматологического факультетов, прошедших курс анатомии.