Итоги-2018

План S. Открытый доступ к научным публикациям

Главное событие года для мирового научного сообщества — европейская инициатива Plan S. В сентябре национальные научные фонды нескольких стран Европы объявили о намерении уже в 2020 году перевести в свободный доступ все научные публикации тех исследователей, которые получают гранты от этих фондов. Логика грантодателей безупречна: результаты работ, финансируемых на деньги граждан, должны быть доступны бесплатно и без всяких ограничений любому налогоплательщику. Инициативу на данный момент поддерживают 16 фондов из 13 стран, а также три частных организации, включая Фонд Билла и Мелинды Гейтс.

Термин open access применительно к публикациям в научных журналах впервые появился на будапештской конференции Института «Открытое общество» в 2002 году, с тех пор научное сообщество ведет борьбу с крупнейшими издателями, распространяющими журналы по платной подписке. На сегодня лишь около 16% рецензируемых научных журналов выкладывают статьи в полностью открытый доступ, еще 45% журналов — гибриды, где за дополнительную плату авторы работы могут открыть доступ к своей публикации. Остальные журналы, среди которых много престижных, распространяют информацию только по платной подписке. В 2016 году дело дошло до открытого противостояния между немецкими университетами и холдингом Elsevier: библиотекарей не устроили условия подписки на журналы этого издательства, и они скоординированно отказались продлевать ее. Ученые тем не менее сохранили возможность читать статьи через такие репозитории, как bioRxv, а также через пиратский сайт Sci-Hub производства Александры Элбакян. И, наконец, в этом году Европейская комиссия назначила специальным уполномоченным по проблеме открытого доступа опытного администратора Роберта Яна Смитса, который и решил вопрос радикально: группа грантодателей cOAlition S фактически предъявила ультиматум издателям и намерена с 1 января 2020 года сделать открытыми все статьи, написанные грантополучателями. К движению готов присоединиться Китай, ведутся переговоры и с другими странами.

Арест «Убийцы из Золотого Штата»

24 апреля 2018 года арестован 72-летний Джозеф Джеймс Деанджело, ветеран ВМФ и бывший полицейский, по обвинению в совершении десятков убийств и изнасилований в 70–80-е годы ХХ века. В 2001 году ДНК-анализ подтвердил, что не менее восьми нераскрытых убийств совершил один и тот же человек, и еще два были приписаны ему же по другим уликам, тогда и появилось прозвище «Убийца из Золотого Штата».

Для молекулярных биологов интересно то, как именно его изобличили. ДНК-профиль образца с места преступления разместили на ресурсе GEDmatch, который позволяет искать родственников по геномным данным. Сайт доступен для всех желающих — у него сотни тысяч пользователей, и с его помощью нашли более десятка родственников убийцы. (Потом были долгие споры, этично ли поступила следственная группа, разместив генетические данные преступника под псевдонимом и без ведома владельцев сайта.) Чтобы найти его самого, под руководством Барбары Рэй-Вентер было построено генеалогическое дерево.

По аутосомным профилям преступника и его кровных родственников установили степень родства и поняли, где именно на генеалогическом древе следует искать убийцу. Это оказалось непросто еще и потому, что многие предки Деанджело были итальянскими иммигрантами, и его европейская родня на американском генеалогическом сайте не присутствовала. Удалось выделить нескольких подозреваемых. По генетическим данным убийцы можно было предположить, что у него голубые глаза и он рано облысел, а под эти приметы подходил только Деанджело.

Барбара Рэй-Вентер разрешила рассказать о ее вкладе только в августе 2018 года. Она беспокоилась о своей безопасности, но через три месяца, после того как аналогичным способом раскрыли несколько подобных дел, решила, что перестала быть привлекательной целью для других ненайденных маньяков.

Лекарство, основанное на РНК-интерференции

Десятого августа 2018 года Управление по контролю продуктов и лекарственных препаратов США (FDA) одобрило первый препарат, основанный на принципе РНК-интерференции — «Патисиран», который предназначен для лечения наследственного транстиретинового амилоидоза.

РНК-интерференция (RNAi) — подавление экспрессии гена с помощью коротких молекул РНК, которые связываются с матричной РНК и вызывают ее деградацию либо ингибируют трансляцию. Это явление было описано 20 лет назад (двое из авторов статьи, Эндрю Файер и Крейг Мелло, стали нобелевскими лауреатами). Компания Alnylam (Кембридж, Массачусетс) основанная в 2002 году, поставила себе целью создать медицинские препараты с интерферирующими РНК в качестве активного компонента.

Чтобы интерферирующая РНК не разрушалась в организме, исследователи Alnylam модифицировали ее или помещали в липидные наночастицы (в патисиране использован второй вариант). В таком виде РНК аккумулируются в печени и почках, поэтому целью был выбран транспортный белок транстиретин, который вырабатывается главным образом в печени. Мутации в гене транстиретина вызывают накопление амилоидной формы белка, при этом нарушаются функции сердца и ЦНС. Терапевтическая РНК-интерференция блокирует экспрессию мутантной формы транстиретина.

Во время клинических испытаний патисирана у пациентов заметно улучшились медицинские показатели и самочувствие. Отмечен ряд побочных эффектов, в основном связанных с внутривенным вливанием, но в целом терапия признана безопасной.

CRISPR-штрихкодирование клеток эмбриона

Исследователям под руководством Джорджа Черча из Гарварда удалось отследить происхождение каждой клетки в процессе эмбрионального развития мыши. Для этого они применили CRISPR-штрихкодирование. Авторы работы, опубликованной в Science, вывели линию мышей, ДНК которых содержала специально сконструированные локусы CRISPR, служащие мишенями для Cas9. При скрещивании с мышами, в чьих организмах экспрессируется Cas9, получались мыши, каждая клетка которых при делениях накапливала мутации в участках-мишенях. Это дало возможность проследить происхождение каждой клетки животного. Технологию CRISPR-штрихкодирования уже использовали для изучения эмбрионального развития рыбки данио, но на млекопитающих это сделано впервые. Новый метод может стать прорывом в фундаментальной науке и медицине.

Денни, гибрид неандертальской женщины и мужчины-денисовца

Палеогенетики Сванте Пэабо, Вивиан Слон и их коллеги секвенировали геном человека, фрагмент кости которого был найден в Денисовой пещере на Алтае. Было известно и ранее, что в этих местах обитали как неандертальцы, так и денисовцы — группа гоминин, впервые идентифицированная в 2008 году по анализу ДНК из фаланги пальца. Линии неандертальцев и денисовцев разошлись около 390 000 лет назад, хотя доказано, что после этого между ними происходила гибридизация, так же, как у кроманьонцев с неандертальцами и с денисовцами. Костный фрагмент Denisova 11 был найден в 2012 году, результаты его исследования описаны в статье 2016 года. С помощью радиоуглеродного датирования установили, что его возраст превышает 50 000 лет (впоследствии более точная датировка дала 90 000). По фингерпринту коллагена, полученному методом ZooMS, определили, что кость принадлежит гоминину. Митохондриальная ДНК образца оказалась неандертальской. По толщине кортекса —приповерхностного слоя кости — предположили, что индивиду было не менее 13 лет.

В новой работе, опубликованной 22 августа 2018 года, была изучена геномная ДНК. Исходя из покрытия для Х-хромосомы по сравнению с аутомосами, авторы сделали вывод, что это была девочка или девушка; ей дали имя Денни. Но самые интересные результаты показало сравнение с неандертальскими и денисовскими геномами: 38,6% фрагментов несли неандертальские аллели, а 42,3% — денисовские.

CRISPR-Cas9: юридические войны

Подошло к завершению противоборство адвокатов Института Брода и Калифорнийского университета в Беркли, которые отстаивают приоритеты соответственно Фэна Чжана и Дженнифер Дудны в использовании CRISPR-Cas9 для редактирования геномов. (Эммануэль Шарпантье, европейский соавтор Дудны, в американской патентной войне не участвует.) Создание орудий для редактирования генома — заслуга десятков ученых, но на приоритет претендуют единицы.

30 мая Федеральный апелляционный суд США заслушал сообщение адвоката Калифорнийского университета, согласно которому патентное ведомство допустило ошибку, заключив, что идея Фэна Чжана с соавторами применить CRISPR для редактирования генома млекопитающих была неочевидной и это может служить основанием для присуждения им приоритета.

10 сентября Апелляционный суд вынес решение в пользу Института Брода. Возможно, это станет концом патентной битвы между институтами.

Нобелевские премии 2018 года

В этом году сразу две Нобелевские премии связаны с молекулярной биологией и медициной. Лауреатами Нобелевской премии по химии 2018 года стали Фрэнсис Арнольд (Калифорнийский технологический институт), Джордж Смит (университет Миссури) и сэр Грегори Винтер (Кембриджский университет). Ферменты, созданные с помощью направленной эволюции (Фрэнсис Арнольд) используются, среди прочего, в производстве лекарственных препаратов. Препараты на основе антител, полученных методом фагового дисплея (Джордж Смит и Грегори Винтер), сражаются с аутоиммунными и онкологическими заболеваниями. Оба метода используют принцип эволюции. Сначала генерируется множество вариаций исходного белка — нарастает изменчивость, потом происходит отбор белков с наилучшими свойствами (например, те, что наиболее прочно связываются с субстратом или с наилучшим выходом проводят реакцию), и эти белки становятся «прародителями» новой популяции белков, которая вновь подвергается отбору. Такая искусственная эволюция, как и естественная, позволяет закрепить и развить нужный признак, у исходного белка проявленный в слабой степени.

За создание новых принципов лечения рака присуждена Нобелевская премия по физиологии или медицине. Джеймс Эллисон (Техасский университет, Хьюстон, Паркеровский институт иммунотерапии рака, Сан-Франциско) и Тасуку Хондзё (Киотский университет) реализовали на практике блестящую идею — ингибирование контрольных точек иммунитета (immune checkpoint therapy), то есть «отключение тормозов», которое позволяет Т-клетке атаковать опухоль.

Генномодифицированные девочки доктора Хэ

Первым, 25 ноября 2018 года, об этом написал MIT Technology Review: действительно ли Южный университет науки и технологии в Шэньчжэне приглашает супружеские пары для ЭКО и создания генномодифицированных младенцев, как указано в реестре клинических испытаний КНР? Руководителем испытаний был назван доктор Хэ Цзянькуй, к нему стали обращаться журналисты. Доктор Хэ дал интервью Associated Press (опубликовано 26 ноября) и выложил на Youtube видеообращение, в котором сообщил о рождении двух девочек-близнецов с отредактированным геномом.

По его словам, целью эксперимента было рождение детей, невосприимчивых к ВИЧ. В клиническом испытании участвовали пары, в которых мужчина был ВИЧ-инфицированным, а женщина нет. Женщина делала ЭКО, и в процессе оплодотворения в яйцеклетки также внесли конструкцию CRISPR-Cas9. Эта конструкция должна была деактивировать C-C-рецептор хемокина 5, CCR5. Делеция части гена CCR5 не позволяет ВИЧ присоединиться к Т-клетке, предполагается, что люди, гомозиготные по этой мутации, невосприимчивы к ВИЧ-инфекции, а для гетерозиготных риск понижен.

Тестирование показало, что у одной из девочек модифицированы обе копии гена, у другой — только одна. Однако больше опасений вызывает возможность нецелевого редактирования при использовании CRISPR-Cas9. Хэ заявил, что безопасность контролировалось секвенированием, как полногеномным, так и глубоким таргетным, до имплантации, во время беременности и после рождения, и что нецелевого редактирования не было.

26 ноября на событие откликнулись Nature и Science. Общий тон: пока заявления Хэ не подтверждены независимыми экспертами, рано говорить о прорыве. Выяснилось много странных подробностей. Публикации в реестре клинических испытаний появились 8 ноября, хотя очевидно, что эксперимент начался гораздо раньше. Неясно, в полной ли мере понимали участники его характер; форма согласия представляла проект как «разработка вакцины от СПИДа». Южный университет науки и технологии сообщил, что его руководству ничего об этом не известно и что Хэ взял отпуск с февраля 2018 года по январь 2021 года.

В целом создается впечатление, что рискованный эксперимент проведен без необходимости. Если ВИЧ-инфицирован отец, то, чтобы предотвратить заражение ребенка, достаточно отмыть сперматозоиды от семенной жидкости. Кроме того, люди с нефункциональным CCR5 имеют более высокий риск заражения другими вирусами, например, лихорадки Западного Нила, или летального исхода при гриппе. Наконец, есть штаммы ВИЧ, которые используют для проникновения в клетку другой белок, CXCR4. Эксперты, в том числе Дженнифер Дудна и Фэн Чжан, считают, что пришло время регламентировать подобные действия. Всемирная организация здравоохранения 3 декабря объявила о создании группы для разработки руководящих принципов и стандартов в области редактирования геномов.

Российские разработчики первыми в мире создали тест-систему для исследования полного генома ВИЧ: HIV-resist-seq-NGS

Новая тест-система создана группой разработки новых методов диагностики ВИЧ-инфекции и вирусных гепатитов ЦНИИ Эпидемиологии Роспотребнадзора, под руководством Дмитрия Киреева. Тест выявляет мутации лекарственной устойчивости в геноме вируса иммунодефицита человека (ВИЧ), а также позволяет определять тропизм вируса. Принцип работы следующий: из образца выделяют нуклеиновые кислоты, проводят реакцию обратной транскрипции, амплификацию. Из продуктов ПЦР готовят библиотеки для чтения их в NGS-секвенаторе. После секвенирования выполняется анализ данных.

Тест может быть назначен пациентам с вирусологической неудачей (тем, у кого вирусная нагрузка не уменьшается на фоне приема препаратов), поскольку причиной могут быть мутации устойчивости. Кроме того, он может применяться для надзора за распространенностью таких мутаций в популяции. Аналогов тесту нет ни в РФ, ни в мире. Есть две зарубежные коммерческие тест-системы по секвенированию ВИЧ методом NGS, однако они работают не с полным геномом.

Стипендии для российских аспирантов

Стипендия учащихся в научной аспирантуре составит 39–40 тысяч рублей, заявил 1 ноября 2018 года на конференции грантополучателей РНФ «Лидеры науки» первый заместитель главы Минобрнауки РФ Григорий Трубников.

«Один из основных обновленных инструментов, которые мы хотим реализовать [в рамках Федерального проекта «Развития кадрового потенциала» нацпроекта «Наука», реализация которого начнется в январе 2019 года] — так называемая научная аспирантура. Сейчас аспирантура — это третья ступень образования, мы не планируем проводить революций, и выводить ее из закона «Об образовании». Но предлагаем провести эксперимент с действующей аспирантурой и предложить программу грантовой поддержки для аспирантов, скажем, двух-трехлетней длительности со стипендией порядка 100% от средней российской зарплаты, которая сейчас составляет 39–40 тысяч рублей», — сказал Трубников.

Для получения гранта заявку должны подать и аспирант, и его научный руководитель. При этом аспирант обязуется опубликовать не менее 1–2 работ в год в высокоцитируемых журналах и по итогам обучения представить к защите диссертацию. Предполагается, что это избавит молодых ученых от необходимости работы по совместительству и решит проблему низкого числа защит в действующей аспирантуре.

Появление портала PCR.news

Первый русскоязычный портал о молекулярной диагностике, биомедицине и смежных отраслях науки и практики. В наступающем году продолжим радовать вас научными новостями, аналитикой, интересными интервью. Оставайтесь с нами.