6686
23 марта 2021
Айгуль Шапранова, иллюстрация Айдара Ергали

Айнур Акильжанова, генетик: «Всего 1% ДНК делает нас уникальными»

О настоящем и будущем персонализированной медицины

Айнур Акильжанова, генетик: «Всего 1% ДНК делает нас уникальными»

Расшифровка первого человеческого генома (набора всех генов) заняла 13 лет, а сегодня это можно сделать за двое суток. Развитие генетических исследований привело человечество к следующему этапу развития медицины — персонализированной геномной медицине. И если генетические тесты для выявления отцовства или на наличие определенных генетических заболеваний, таких, как фенилкетонурия, стали для нас привычным делом, то определение последовательности всего набора генов является более сложной задачей, но также дает множество преимуществ. Оно позволит нам использовать генетические данные для понимания рисков самых разных заболеваний и состояний, — от муковисцидоза до астмы и диабета. Именно этой темой занимается руководитель лаборатории геномной и персонализированной медицины центра наук о жизни в Назарбаев Университете доктор Айнур Акильжанова.

Айнур Рахметуловна по первому образованию — врач-кардиолог, окончила Семипалатинскую государственную медицинскую академию. После стажировки в Японии в 2006 году она заинтересовалась генетикой и изучала рак молочной железы и его генетические предпосылки среди женщин, проживающих в Семипалатинском регионе. В 2010 году она стала доктором медицинских наук; в своей диссертации она заложила основы того, как персонализированная медицина должна работать на практике. А в 2014 году Айнур Рахметуловна получила степень PhD Университета Нагасаки и основала исследовательскую группу в Назарбаев Университете. Сейчас ее лаборатория — ключевой двигатель развития геномной медицины в нашей стране.

Как превратить код из четырех букв в технологии диагностики и лечения, спасающие жизни? Что такое мутация и полиморфизм? Как генетика уже сейчас помогает казахстанцам подбирать нужное лекарство при аритмии? Ответы на эти и многие другие вопросы вы найдете в нашем новом материале.

Что такое геномная персонализированная медицина?

Геномная персонализированная медицина — это новое направление медицинской науки, которое позволяет использовать уникальные генетические вариации в генах человека для правильной диагностики, терапии и профилактики. Зная уникальный генетический портрет человека, можно разработать персональный индивидуальный план ведения, профилактики и лечения заболевания, предсказания рисков для здоровья в будущем. Сейчас также есть термин прецизионная медицина. Если геномная персонализированная медицина предусматривает анализ генома конкретного человека, то прецизионная (точная) медицина — это анализ определенной популяции, когда людей можно разделить на группы, которые различаются по их восприимчивости к определенному заболеванию, биологии или прогнозу тех болезней, которые у них могут развиться, или же в их реакции на определенное лечение. Этот термин иногда неверно используют, предполагая, что уникальные методы лечения могут быть разработаны для каждого человека.

До недавнего времени при разработке лекарств мы думали, что каждое лекарство почти одинаково действует на всех людей. Но геномные исследования изменили подход «один размер для всех» и открыли двери для персонализированных подходов при разработке лекарств.

Эти термины — геномная персонализированная медицина, прецизионная медицина, превентивная медицина, сейчас у всех на слуху и известны широкому кругу населения. Все они связаны с геномикой и возникли на основе геномных и других -омных исследований.

Геном является полным описанием всего нашего набора ДНК, включая все гены и некодирующие участки. У нас 46 хромосом, 23 мы получаем от отца, 23 от матери. Хромосомы — это плотно упакованные длинные молекулы ДНК, состоящие из пар нуклеотидов. Каждая хромосома содержит сотни генов, разделенных межгенным пространством. Гены распределены по хромосомам неоднородно — есть богатые генами и бедные генами участки. По современным оценкам и имеющимся данным 20 000 генов отвечают за различные функции протеинов в человеке, помимо этого найдено множество различных последовательностей, отвечающих за регуляцию генов.

99% процентов генов у людей совпадают, но при этом мы не выглядим все одинаково и у нас у всех разная конституция и разное состояние здоровья. 1% ДНК определяет всё фенотипическое разнообразие человечества, делает нас уникальными, а также определяет тяжесть развития заболеваний и эффективность лечения. Исследование этих геномных различий помогает нам лечить как наследственные моногенные заболевания, так и мультифакторные, такие, как диабет, сердечно-сосудистые, онкологические и инфекционные заболевания.

Как вы пришли в медицину и генетику?

На вопрос кто ты, всегда отвечаю: я — врач. Это мое призвание. Сейчас, когда занимаюсь генетикой, первое, что меня интересует, — как это может помочь в лечении пациентов. У меня нет только академического интереса.

У нас вся семья врачебная: мама — врач-педиатр, дяди, тети — врачи, младший брат — хирург-ортопед. Папа — ветеринарный врач, кандидат наук, защищался в Ленинграде, изучал паразитологию. Он всегда говорил: «если вы лечите людей, мы лечим человечество». Врачеванием я увлекалась с детства, все игры были связаны с лечением и спасением людей. Вопроса, куда пойти учиться, не стояло. Я с детства горела медициной.

С первого курса я участвовала в студенческих научных кружках. Самый первый доклад был по анатомии, когда мы исследовали позвонки. В кабинете анатомии кости обычно все подряд лежат, а преподаватель предложил нам разложить их по группам и описать чем они друг от друга отличаются. Мы отобрали позвонки и делали исследования, как позвонки отличаются друг от друга, — шейного, грудного, поясничного отделов, как отличаются женские от мужских. Потом были исследования на кафедре физиологии — стресс и его влияние на организм. На старших курсах я и сама вела кружки и была председателем студенческого научного сообщества. Все студенческие работы потом представляла на студенческих конференциях. И на 5 курсе даже получила диплом от Университета Нагасаки, который был партнером нашей медицинской академии, за лучшую студенческую работу.

Первым моим преподавателем и наставником была Людмила Кусаиновна Каражанова. Она кардиолог, работает в Семее на кафедре внутренних болезней. Она привила любовь к науке. У нее более 30 учеников, докторов и кандидатов наук. Она всегда была на стержне науки, изучала всё новое. Возвращаясь с конгрессов, говорила «вот это надо внедрять», «вот эта классификация новая». Бытует мнение, что на периферии всё застарелое, у нас же всё было передовым благодаря Людмиле Кусаиновне. А новым, актуальным и заниматься всегда интересно. Так я и стала врачом-кардиологом.

Первая стажировка в Японии

В 2005 году я поехала в Японию на конференцию молодых ученых и представила работу по заболеваемости анемией в Семипалатинском регионе. Наш университет сотрудничал с университетами Нагасаки и Хиросимы по изучению влияния хронической радиации на здоровье человека. Профессор Такамура Нобору, который стал моим вторым наставником, предложил мне собрать материал и приехать в Японию на месяц. Я привезла материалы 100 пациентов с анемией. Мы нашли, что у 87 женщин — дефицит фолиевой кислоты, которая участвует в метаболизме аминокислоты гомоцистеин (его утилизации), и как результат у них была мегалобластная анемия. И это связано не с полигоном, как считали многие годы, а с питанием и образом жизни. При недостатке фолиевой кислоты гомоцистеин накапливается в организме, становясь опасным для здоровья. За тот месяц мы написали две статьи — одну для American Journal of Genetics и вторую для European Journal of Clinical Nutrition. Выдвинули гипотезу о том, что Казахстан является фолиево-дефицитной страной, учитывая образ жизни и характер питания, ведь мы едим много мяса и мало овощей, листьев салата, шпината, если, например, сравнивать с Японией. Но для того, чтобы сделать выводы, нужно провести исследования с большим количеством населения. Во второй статье мы показали, что дефицит фолиевой кислоты приводит к повышению уровня гомоцистеина в организме человека. Уже доказано, что дефицит фолиевой кислоты у беременных приводит к врожденным порокам развития у детей. Гипергомоцистеинемия (повышение уровня гомоцистеина) — фактор риска для сердечно-сосудистых заболеваний, канцерогенеза, тромбоза, инсульта. Поэтому во многих странах приняты программы обогащения продуктов фолатами.

Знакомство с генетикой и исследования рака молочной железы

В 2006 году коллеги из Японии посоветовали мне подать на конкурс проектов МОН РК. Я подала тему «Исследования рака молочной железы по генам BRCA1/BRCA2 у женщин в Семипалатинском регионе». В то время эта тема была новой для Казахстана, и, несмотря на то, что это было совсем другое направление, я подала и выиграла. Тогда я и не предполагала, что это так круто изменит мою жизнь. Теперь я понимаю, что этот проект стал поворотным.

За эти три года во время исследований я изучила методики молекулярно-генетического анализа — ПЦР, секвенирование, определение последовательности генов, выделение нуклеиновых кислот. Я узнала, как проводить анализ, какие протоколы бывают, какие инструменты используются. В рамках этого исследования мы опубликовали статьи по раку молочной железы в Казахстане.

Еще находясь в Японии, в 2009 году, я поступила на PhD. Есть такая организация Japan Society for promotion of Science, которая предлагала программу PhD, по которой необязательно было находиться в стране постоянно. Я могла уехать в Казахстан и регулярно приезжать в Японию на периоды от 2 до 6 месяцев каждый год. В рамках этой работы я исследовала метаболизм гомоцистеина при раке молочной железы. Статья впоследствии вышла в журнале Anticancer Research. Мы показали, что у пациентов при развитии рака молочных желез большое значение имеет гипергомоцистеинемия, она является одним из факторов риска. Рак молочной железы — убийца номер один среди всех раковых заболеваний у женщин в нашей стране.

В 2010 году я защитила в Казахстане докторскую диссертацию, обобщив все исследования, которые проводила в Японии и Казахстане. Я изучила, как генетические исследования можно применить в практической медицине для профилактики мультифакторных заболеваний. Я описала, как с точки зрения организации медицины нужно выстроить процесс для того, чтобы персонализированная медицина работала. Научным консультантом был профессор Толебай Косиябекович Рахыпбеков, большой реформатор и организатор здравоохранения. Тогда это казалось нереально. Все говорили, что это слишком дорого. А сейчас, спустя 10 лет, персонализированная медицина становится реальностью.

В 2011 году директор Центра наук о жизни, профессор Жаксыбай Шаймарданович Жумадилов пригласил меня заняться созданием лаборатории геномной персонализированной медицины. Он врач, хирург, работал с американскими и японскими учеными. Я его знала еще с Семипалатинского мединститута, где он был проректором. Государство начало выделять деньги для развития науки и создания современных уникальных лабораторий на базе Назарбаев Университета. Тогда как раз начали возвращаться выпускники программы «Болашак», которых мы привлекали на работу. Нам дали помещение и сказали, что здесь будет лаборатория. Мы сами рисовали планы лабораторий, составляли список оборудования. На сегодня у нас есть сильная платформа для геномных исследований.

Что такое генетический полиморфизм и что такое мутация?

Четыре нуклеотида — Аденин, Гуанин, Цитозин, Тимин — определяют генетический код. Эти четыре буквы А, Г, Ц, Т находятся в определенной последовательности для каждой функции человеческого тела. Их различное сочетание или комбинация и является генетическим кодом ДНК. Если же последовательность этих букв меняется, допустим, вместо АТГЦ становится АЦГЦ (Тимин заменяется на Цитозин), то это мутация или генетическая альтерация. Это изменение может иметь серьезные последствия для здоровья и жизни человека. Так как из-за изменения кода выработка или функция какого-то белка будет нарушена и работать он не будет. Мутации могут и не иметь никаких проявлений или даже являться благоприятными, повышающими устойчивость к каким-то болезням или воздействиям внешней среды. Мутации могут быть единичными и не являться результатом семейной наследственности.

Мутация — это стойкое изменение в геноме определенного организма, которое наследуется в последующих поколениях. Если какое-то специфическое изменение в гене встречается более, чем у 1% популяции, то оно называется «полиморфизмом» — изменением, определяющим биоразнообразие и изменчивость.

В среднем полная расшифровка 100 геномов с функциональными исследованиями занимает от 6 до 12 месяцев. Анализ генома, которые сейчас предлагают частные компании по всему миру, такие как 23&me, Ancestry, и другие — это анализ только 0.2% всего ДНК.

Существуют международные классификации, которые говорят, как использовать эту геномную информацию, а именно по классу патогенности: высокопатогенные, вероятнопатогенные, благоприятные, вероятно благоприятные. Есть еще варианты с неясной значимостью. Высокопатогенные — это значит, что этот вариант точно вызывает заболевание, накоплена доказательная база по мировым исследованиям. То есть этот вариант 100% связан с этой болезнью или состоянием.

Как выглядит процесс анализа ДНК?

Геном — это 3 млн пар нуклеотидов, их четыре типа — Аденин, Гуанин, Цитозин, Тимин. Иными словами, геном -— это последовательность длиной в 3 млн букв.

Это такой большой многотомник, который надо читать и расшифровывать. Прочитав его, мы можем понять, как у человека всё функционирует, как у него работают ферменты, какие есть риски для возникновения тех или иных заболеваний.

Несколько дней необходимо для подготовки ДНК для загрузки в машину: мы нарезаем ДНК на фрагменты, обрабатываем ферментами, формируем наборы фрагментов ДНК, этот процесс называется подготовкой библиотеки. Потом библиотека ДНК загружается в машины. Через 48-72 часов сырые данные попадают на сервер, и с этими данными начинают работать биоинформатики — они проводят анализ. Существуют специальные алгоритмы и биоинформатические пайплайны, которые используются для анализа полных геномов. Пайплайн выстраивает команда биоинформатиков во главе с Улугбеком Каировым из лаборатории по биоинформатике и системной биологии, которая занимается анализом больших данных.

Они прописывают скрипты: контроль — фильтры — наложение. Данные накладываются на известный геном, который используется всеми учеными. Все нестыковки сводятся в одну таблицу, отклонения фиксируются и анализируются — в каком регионе генома они находятся. Потом мы интерпретируем данные — действительно ли это мутация, действительно ли это изменение или же это артефакт (недостоверный результат научного исследования, возникающий из-за дефектов метода исследования или ошибок экспериментатора — прим.авт.).

На следующем этапе мы сравниваем то, что мы получили со всеми базами данных разных стран: Decode me, NCBI, HGMD, Hapmap, 1000 genomes. Если мы не находим нигде никаких совпадений, то можно считать, что это — полиморфизм, уникальный для нашего народа. Но дальше, чтобы проверить, к чему может привести это генетическое изменение, надо проводить функциональные исследования этих геномных вариантов. То есть создавать модели «мутантов» на мышах или других животных, несущие в себе эти изменения, чтобы доказать, что эти изменения действительно влияют на функцию. Нужно накапливать данные последовательностей генома большого количества людей нашей популяции, чтобы потом вернуться к анализу и пересмотреть роль данного генетического варианта.

Важность медицинского опыта в генетике

Геномная персонализированная медицина объединяет все мои предыдущие исследования, и кардиологию, и онкологию. В то же время есть множество аспектов медицинской генетики — редкие заболевания или болезни с моногенным характером наследования (когда за развитие заболевания отвечает мутация в одном гене). Пример моногенного заболевания — муковисцидоз. Мутация в гене SFTR приводит к развитию этого заболевания. Один ген — одно заболевание. Но большинство заболеваний — это мультифакторные полигенные. Это когда вариации многих генов в совокупности будут приводить к заболеванию. Инфаркт, ИБС (ишемическая болезнь сердца), диабет, онкология — это все примеры мультифакторных болезней.

Мое медицинское образование и опыт помогают мне понять генетику лучше, чем генетикам, которые пришли с биологии. Им сложнее, так как желательно также знать клинику, диагностику и особенности лечения. В этом плане весь мой предыдущий опыт и знания помогают понять и осмыслить, как нужно организовать генетическую медицинскую службу, как организовать процесс: что желательно дополнить в образовании, что должно быть сделано в лабораторной части, какие алгоритмы нужно внедрить и какие рекомендации сделать для системы здравоохранения.

Когда я работаю в генетике, я вовлечена почти во все области медицины. В этом и есть взаимосвязь медицины с биологией. У нас есть базовые проекты, когда мы проводим фундаментальные исследования, а также изучаем патофизиологию какого-то состояния, генетические тренды в популяции, популяционную генетику. Изучение генома популяции Казахстана является основой для развития геномной медицины.

Сейчас у нас четыре направления:

1. Генетическая архитектура казахстанской популяции

2. Молекулярные механизмы основных многофакторных заболеваний

3. Изучение туберкулеза и инфекционных заболеваний

4. Внедрение геномных технологий в клиническую практику и развитие прикладной генетики.

Объять необъятное, мы, конечно, не можем, но по этим четырем направлениям мы продолжаем углублять и расширять свои исследования в рамках популяции нашей страны.

С прошлого года мы начали заниматься изучением COVID-19, как и ученые всего мира. В рамках этого проекта мы хотим исследовать связь и значение генетических факторов с разным протеканием COVID-19. Почему у кого-то даже в молодом возрасте более тяжелое течение болезни, а кто-то, более пожилой, перенес COVID-19 легко? Понятно, что нужно учитывать хронические заболевания. Но мы хотим изучить, какую роль в разном течении болезни играют генетические факторы среди молодых пациентов.

Генетический портрет Казахстана

Мировой референсный геном (своеобразный эталон, с которым сравнивают все публикуемые геномы) был собран на основе ДНК небольшого числа анонимных добровольцев. 70% эталонного генома происходят от одного человека, который был наполовину европейцем, наполовину африканцем, а остальные последовательности взяты от нескольких лиц европейского и китайского происхождения.

Мы ведем проект «Изучение генетической архитектуры казахстанцев» в рамках медицинской генетики, чтобы понять, насколько мы отличаемся от других народов, насколько мы отличаемся друг от друга. Возможно предрасположенность к определенным состояниям у нас выше или ниже.

Мы хотим создать референсную базу геномных данных казахстанцев. У нас параллельно идут проекты по заболеваниям в кардиологии, онкологии. С помощью базы геномов мы должны понять, являются ли генетические варианты, которые мы нашли у больного инфарктом или раковым заболеванием, отдельно взятой мутацией или же полиморфизмом, присущим нашему населению. Подобные программы и базы данных существуют во многих странах.

При проведении полного геномного секвенирования (определение последовательности нуклеотидов), мы находим и известные полиморфизмы и новые данные, которые неизвестны. Обнаруженные генетические варианты мы сравниваем с базой данных, например, с европейской или азиатской. Остается какая-то прослойка информации, которой нет нигде, — ни в европейской когорте, ни в азиатской. И вот эта прослойка будет увеличиваться за счет большего охвата людей. Тогда можно будет сказать, какие генетические вариации действительно является уникальными для нашего народа.

С каждым геномом к базе данных

Секвенирование первого генома человека было громадным проектом — The Human Genome Project. На него ушло 13 лет и было потрачено 3 млрд долларов. А сейчас в нашей лаборатории можно сделать 48 полных геномов человека за 2 суток (в машину можно загрузить до 48 геномов одновременно). Современные технологии позволяют делать секвенирование гораздо быстрее и большему количеству людей одновременно.

Для понимания масштаба геномных проектов, приведу такой пример. В Великобритании идет большой многолетний государственный проект UK Biobank и связанный с ним Genomics England. Их целью является собрать образцы у людей с наследственными и онкологическими заболеваниями. В первой фазе они собрали 500 тысяч образцов, в дальнейшем планируют расширять охват. Это очень большой и дорогостоящий проект, но он позволит стране построить свою референсную базу.

Полное секвенирование первых геномов в нашей лаборатории мы начали делать с 2012 года. В первом проекте было 25 геномов. Затем 120 полных экзомов. Экзомы — это все белок-кодирующие гены в геноме. В 2020 году мы сделали 500 полных геномов — выборку с разных регионов, выезжали в села, приглашали людей в эти исследования, брали у них кровь, составляли анкеты. Эти 500 геномов мы секвенировали двумя методами — прочтения коротких фрагментов ДНК (на платформе Illumina NovaSeq6000) и прочтения длинных фрагментов ДНК (на платформе Oxford Nanopore). Сочетание различных методов секвенирования позволяет получить наиболее точные данные. Короткие прочтения позволяют посмотреть отдельные мутации, точечные полиморфизмы, обеспечивают наибольшую производительность. А прочтение длинных фрагментов позволяет нам увидеть структурные перестройки в геноме.

Что касается финансирования, у нас проекты не такие большие, как в Великобритании. Мы хотим начать с 500 человек, а затем увеличить до 1000. И в дальнейшем увеличивать и расширять охват. Но исследовать геном всего нашего населения, всех 18 млн, нереально. Несмотря на то, что технологии развиваются и удешевляются, тем не менее, они всё равно остаются достаточно дорогими.

Правительство это, конечно, понимает, и поддерживает. Рабочая группа под эгидой министерства здравоохранения разрабатывает программу по внедрению персонализированной геномной медицины.

Мы предлагаем сделать геномы 1000 казахстанцев с 16 разных регионов, а также 1000 геномов пациентов с различными наследственными и онкологическими заболеваниями. Мы хотели объединить все научные группы и ресурсы (вузы и центры), чтобы сделать общими усилиями такой масштабный проект. Но из-за пандемии эта программа была свернута. Надеемся вернуться к этому в будущем.

Персонализированная медицина в действии

Мы занимаемся не только полными геномами, но и таргетным секвенированием. Зачастую для того, чтобы поставить более точный диагноз, можно сделать cеквенирование 10-20 генов, которые наиболее часто могут меняться при этом заболевании, то есть именно той группы генов, которая отвечает за патогенез этой болезни.

Приведу пример из кардиологии. Есть такие заболевания, как нарушения ритма сердца. Раньше, когда я училась на врача, если нам была неизвестна причина, мы всегда ставили диагноз «идиопатическая форма желудочковой тахикардии», идиопатическая — значит неизвестной этиологии.

Сейчас мы уже знаем, что за этим словом скрывается какая-то мутация. Сделав генетический анализ, можно понять, какая мутация может быть причиной аритмии: в гене, кодирующем кальциевый канал сердечного кардиомиоцита, или же в гене натриевого канала SCN 5А, который приводит к спусковому механизму выброса натрия. То есть сейчас, изучив эти гены, можно поставить более точный диагноз у пациентов с нарушениями ритма сердца и тем самым подсказать, какой назначить правильный метод лечения. Потому что на ЭКГ или клинически аритмии могут проявляться одинаково — фибрилляция предсердия/желудочков, но в некоторых случаях протекать без структурных изменений сердца (изменений клапанов нет, сердце не увеличено). В таких случаях, а особенно в раннем возрасте, можно заподозрить генетическую причину. Для таких целей мы можем предложить исследование панели генов или одного конкретного гена. Мы разработали панель генов, в которой 96 наиболее часто встречающихся генов, связанных с аритмиями. У нас уже есть патент, и мы работаем с национальным кардиохирургическим центром по внедрению и широкому использованию этой панели генов.

Сейчас мы также подали проект, чтобы вести дальнейшую проверку этой панели у пациентов в судебно-медицинской практике, то есть у людей, которые умерли вследствие скоропостижной (внезапной) сердечной смерти, особенно до 40 лет.

Мы можем с помощью таргетной панели изучить мутации в генах, которые могли привести к внезапной сердечной смерти.

Аритмия у нас в стране, как и во всем мире, является наиболее частой причиной смерти, она идет после ишемической болезни сердца, инфарктов и инсультов. Аритмии бывают первичные и вторичные на фоне этих заболеваний. Нахождение мутаций позволяет определить, какое именно лечение назначить пациенту, — бета блокаторы, как антиаритмики, или же блокаторы других каналов, либо назначить искусственного водителя ритма сердца, который имплантируется в сердечную мышцу. От этого также может зависеть дальнейшая тактика ведения пациента. Сейчас кардиологи ННКЦ, когда есть необходимость генодиагностики, отправляют пациентов с аритмиями к нам. Это практический пример использования персонализированной геномной медицины в действии.

Мультиомные исследования

Сейчас мы также проводим мультиомные исследования — это изучение всего генома, всего микробиома, всего метаболома (все продукты метаболизма в организме человека) в одном комплексном исследовании. Изучение всего протеома человека — это изучение всех его белков. Человеческий организм представляет сложнейшую систему, и знание взаимодействия между различными составляющими поможет нам заполнить пробелы в понимании причин возникновения и развития тех или иных заболеваний, а также разработать методы профилактики и лечения. Если это делать в одной выборке, получится такая большая база данных, которая позволит понять все процессы одного человека со всех точек зрения. Конечно, это очень большое исследование, для которого нужны большие информатические и лабораторные ресурсы.

В результате изучения геномного, метаболомного профиля казахстанцев мы нашли изменения в метаболомах — риски кардиометаболических осложнений, риски в стероидогенезе, сравнили их по возрасту и полу, выявили изменения в различных путях метаболизма (липидный профиль, стероидогенез, окислительно-восстановительные процессы и другие). Получились очень интересные результаты о том, насколько генетические изменения приводят к изменению метаболизма.

Международное сотрудничество

Прежде чем опубликовать статью по геномам, лаборатории всего мира обязаны загрузить свои сырые данные в международные базы данных, чтобы научная общественность могла их использовать для научных целей. Туда идут зашифрованные данные (без персональных данных) в виде общей базы. Только после этого по ним публикуются какие-то результаты. Это делается для того, чтобы ученые других стран могли эти данные сравнить с результатами своих исследований, это стандартная мировая практика. Это важно, во-первых, потому, что таким образом ученые могут подтвердить и перепроверить свои результаты. А также потому, что в геномных исследованиях очень важна открытость и доступность данных.

В самом начале становления центра мы выбрали самых лучших партнеров, тех, кто в этой области добился наибольшего прогресса. Мы работали с университетом Дьюка, в котором трудится профессор G.Ginsburg, его работы как раз касаются персонализированной медицины в области кардиологии. В Америке он является одним из основателей персонализированной медицины. Мы сотрудничаем с Национальным университетом Сеула и Медицинским университетом Сеула, профессорами Jeong Sun Seo и Jeong-II Kim — основателями компании Macrogen и Genomic Medicine Institute. Компания Macrogen оказывает генетические услуги по всему миру. Сейчас они открыли второй институт для того, чтобы оказывать клинические генетические услуги.

В рамках проектов по созданию кардиогенетической панели мы проводим совместную работу с центром исследований медицинского университета города Грац (Австрия), который возглавляет Кристиан Галли. Также работаем с японцами, с моими коллегами из университета Нагасаки. Это проекты по ядерной медицине и исследованию последствий воздействия радиации на изменения генов. Сейчас они изучают воздействие взрыва на Фукусиме на население. В рамках биоинформатики и анализа массивов данных мы сотрудничаем с Гарвардским Университетом. По генетике рака работаем с Институтом Кюри во Франции и другими. Еще один наш хороший партнер по генетической панели — Колумбийский университет.

Исследование воздействия окружающей среды на здоровье человека

Сейчас готовим проект по болезни Альцгеймера и сосудистой деменции, в которой мы планируем изучать влияние загрязнения окружающей среды и генетических факторов на развитие этих заболеваний. Мы будем исследовать влияние внешних факторов на организм, а также геномный, микробиологический и метаболомный компоненты. Экспозом можно определить как меру всех воздействий на человека в течение жизни и то, как эти воздействия влияют на здоровье. Мы ездили в Караганду, в Темиртау. В этом регионе регистрируется существенное загрязнение воздуха, почвы и водных ресурсов вследствие производственной деятельности промышленных объектов. В окружающей среде очень много тяжелых металлов. Мы ездили непосредственно по региону, проводили рекрутинг участников среди населения для наших исследований.

Мы хотим понять, насколько отличается частота развития, например, нарушения мозгового кровообращения, снижения памяти, болезни Альцгеймера среди этой когорты людей по сравнению с теми регионами Казахстана, которые считаются экологически более чистыми, например, в Тургайской низменности.

Проблемы в казахстанской науке

Одна из проблем в нашем научном направлении — короткие программы финансирования. Все проекты, как правило, трехгодичные. А для наших проектов нужно в среднем 5-10 лет. Существуют отчетность и бюрократические нюансы, которые надо успеть вовремя сделать. Конечно, хотелось бы делать более долгосрочные проекты, они позволят увеличить масштаб наших исследований.

Мы пытались с 2015 года создать ассоциацию персонализированной медицины. Мы хотели объединить всех генетиков страны и врачей, заинтересованных в геномной персонализированной медицине, создать общую платформу для общения, обсуждения и научных исследований. Это важно, так как не во всех центрах есть оборудование или специалисты. Но объединения не произошло, потому что генетики не хотят делиться, существует конкуренция. Но нужно понять, что в науке столько всего неизведанного, что работы хватит всем.

Еще одна проблема состоит в том, что ученым приходится заниматься всеми хозяйственными вопросами: в лаборатории то крыша потекла, то дверь не открывается, то электричества нет. И все приходится пробивать и выбивать самой, как руководителю лаборатории. Нет налаженного процесса снабжения реактивов и расходных материалов. У нас они почти все импортируются. По полгода приходится ждать выполнения заказа на различные расходные материалы, необходимые нам для исследований.

Материнство в науке

Моя семья — это дочка Аяла и я. Ей 8 лет, и она учится в третьем классе.

Я всегда думала, почему исторически многие нобелевские лауреаты и известные ученые — мужчины? Можно творить, когда у тебя все тылы прикрыты, тогда можно ни о чем не думать, можно уйти полностью в науку. А когда у тебя семья, нужно балансировать между работой и домом. На работе днем очень много рутины, много административных дел, которые надо организовать, провести совещания, сделать эксперименты. Домой приходишь, надо уделить внимание семье, с дочерью поиграть, куда-то отвести на кружки, спортивные секции, постараться, чтобы она получила музыкальное образование, проконтролировать домашние задания. Поэтому все творческие мысли ко мне теперь приходят ночью: дорабатываю, осмысливаю, работаю над статьями. В этом плане, конечно, будучи женщиной, всё это трудновато совмещать, но меня поддерживают родственники.

Явного гендерного неравенства нет. У нас и в науке, и в медицине работает очень много женщин. Это, наверное, все-таки наследие советского времени. Но неравенство начинается и становится заметно по мере роста: на руководящих позициях женщин очень мало. Есть гласные и негласные предубеждения: а будет ли женщина уделять работе столько же усилий и внимания, когда у нее появятся дети, а справится ли она с управлением?

Казахстанская наука — пациент скорее жив или мертв?

Пациент однозначно жив. У нас целая плеяда молодых ученых, которые сейчас уверенно идут вперед и очень амбициозны. Конечно, у нас есть трудности, бюрократические проволочки. Но я думаю, со временем можно всё наладить и улучшить. Но сказать, что пациент мертв, — это поставить крест на всем том, что сейчас делается, и на том, что уже было сделано.

На западе очень много наших ученых, которые могли бы внести свой вклад в казахстанскую науку. Мы можем всех объединить, как это сделал Китай: разослал свою молодежь учиться, они выучились, всё переняли, а теперь возвращаются и поднимают науку и свою страну. Я, конечно, оптимист, но будущее у нашей науки есть однозначно.

Данная публикация стала возможной благодаря помощи американского народа, оказанной через Агентство США по международному развитию (USAID) в период с 05.03.2021 по 04.07.2021, и был подготовлен в рамках «Центральноазиатской программы MediaCAMP», реализуемой Internews при финансовой поддержке USAID. Проект «Gylym Faces» несёт ответственность за её содержание, которое не обязательно отражает позицию USAID, Правительства США или Internews.

USAID является ведущим международным агентством развития и выступает катализатором достижения устойчивого развития. Деятельность USAID направлена на продвижение национальной безопасности США и экономического процветания, демонстрирует щедрость американского народа, способствует достижению самообеспеченности и жизнестойкости стран-бенефициаров.