MUSCLE-FANTOM: что движет мышцами

Текст впервые опубликован на PCR.ru.

У RIKEN есть проект FANTOM, который изучает некодирующие участки генома, их регуляторную роль. Сейчас идет FANTOM6, где фокус сдвинут в сторону функциональной проверки. Есть определенные кандидаты — некодирующие РНК из FANTOM5, и задан вопрос: что они делают? Чтобы ответить на этот вопрос, они поочередно заглушают работу определенной некодирующей РНК, и смотрят, что происходит на уровне клеточной культуры. Это FANTOM6, Сева Макеев — его активный участник. Но у нас возникла идея: а что это мы все время в лучшем случае только участники? Почему бы Российской Федерации не стать руководителем консорциума? Все сейчас говорят про megascience, но за всю историю существования российской науки мы сами не вели ни одного большого, международного геномного проекта. Почему бы не сделать что-то такое, в чем у международной науки большая потребность, что привлечет иностранных участников и закрепит ведущую роль РФ хотя бы в чем-то?

А чья это была идея, персонально?

Идея была моя и руководителя FANTOM до пятого этапа, Йошихиде Хаяшидзаки. FANTOM6 идет по накатанной линии, его руководителем является сейчас ученик профессора Хаяшидзаки, Пьеро Карнинчи. А Хаяшидзаки указом президента RIKEN перебросили на более ответственную работу — установку связей с медицинским сообществом и трансфер технологий. И у него была такая идея: раз Казанский университет такой активный, хочет этим заниматься, — поставьте хорошую, амбициозную цель. Так родилась идея MUSCLE-FANTOM. Углубление в область мышечной биологии — достаточно дискретный вопрос, он понятен, это не охват необъятного. Трансфер технологии из Японии мы сделали, лаборатория в России способна полностью делать все то, что делают японцы. Биоинформатика — это Сева Макеев, лучше не придумаешь, у нас есть люди из Новосибирского университета. У нас все есть!

Кроме мышечного, есть еще какие-то тематические проекты в рамках FANTOM?

До настоящего момента нет. Но здесь всегда вопрос такой: проект — это же в некотором смысле бренд, а бренд всегда основывается на чем? Или на какой-то особенности изучения чего-то, или на технологии. FANTOM всегда основывался на технологиях изучения некодирующих участков. Могу сказать, что сейчас еще идет большой проект по собакам, как ни странно, — по породам собак. Десятки тысяч геномов собак уже отсеквенированы, в Китае сделано сиквенсов собак больше, чем в России людей. В сто раз, представляете? Вот такая ситуация. В этом большом проекте мы со своей стороны тоже участвуем, занимаемся анализом энхансеров. Есть наша мышечная инициатива. Но это же огромное поле для активности. Вот сегодня Герман Александрович (Герман Шипулин. — PCR.NEWS) спросил: «А мозг?» А у нас с Севой Макеевым есть такая идея: почему бы не сделать проект, компактный или не очень, по анализу мозга? Это связь и с шизофренией, и с другими заболеваниями. То есть уже идут сходные проекты, и есть огромное поле для новых проектов.

Вопрос по тематике портала: почему вы выбрали именно эти методы исследования? Почему CAGE и нанопоровое секвенирование?

Основная как бы наша цель, то, на чем мы сидим, — это, конечно, CAGE. Пока это непревзойденный способ идентифицировать регуляторные участки. Но в этом проекте всегда есть маленькие подпроекты, и вот один, который нам очень интересен, как раз связан с Oxford Nanopore. Потому что это единственный способ, который позволяет полностью читать длинные молекулы. Есть такой метод, разработанный в RIKEN, который дает возможность одновременно картировать не только, как классический CAGE, голову гена, но и его хвостик, полиаденилирование. Там все нетривиально, полиаденилирование может быть в самых разных местах.

И вам важно дочитать до хвоста?

То есть SAGE — это так называется, когда картируют и начало, и конец — в идеале хочется наполнить последовательностью полноразмерной РНК, чтобы понимать: вот это голова, это хвост, а какая реально длина? Иллюминовские короткие прочтения этого не могут дать. Здесь приходит на помощь Oxford Nanopore. У нас сейчас готовится статья о совмещении этих методов, и это очень интересно.

А с точностью у Oxford Nanopore уже все хорошо?

А это нам неинтересно, потому что мы можем дополировать классическим иллюминовским секвенированием. Но он может дать длинные прочтения, которые пока не может дать никто другой.

Вы говорили, что MUSCLE-FANTOM найдет применение не только в медицине, но и в спортивной генетике. Сейчас многие критикуют компании, которые предоставляют услуги по поиску «генов спортивных успехов». Специалисты по статистике, биоинформатике ругаются, говорят, что это научно не подтверждено и недопустимо даже как развлекательная генетика…

Вы какой хотите задать вопрос: как я к этому отношусь?

Да.

Хорошо. Я полностью поддерживаю этих ругающихся биоинформатиков. Вы знаете, как работают все эти исследования: проводят GWAS, полногеномный поиск ассоциаций, и показывают, что среди супербегунов вот этого полиморфизма больше, чем у обычных людей. Говорит ли это о то, что если у вас такого полиморфизма нет, то вам уже не стать супербегуном? Вы проверьте-ка чемпионов мира и олимпийских чемпионов: у скольких из них будет этот полиморфизм? Да у нуля! Поэтому в основном это гадание. Но людям это интересно, и все равно, конечно, такие ассоциации должны быть. Вопрос в том, можем ли мы приблизить реальное понимание ситуации, чтобы никого не обманывать? Вот этот неизвестный полиморфизм, который был найден у каких-то спортсменов, а у неспортсменов не был, — нельзя ли о нем что-то более вменяемое сказать, повысить достоверность заключений?

Как показывает практика, мы очень многого не знаем про геном. И возможно, — вероятнее всего, так оно и будет, — специфично посмотрев на мышцы те же самые, которые интересуют спортивную медицину, мы как раз увидим, что делаем шаг в правильную сторону. Мы посмотрим, какие из этих участков связаны с регуляторными элементами и какой в этом может быть биологический смысл. Я надеюсь, что никогда за всю свою жизнь не скажу ребенку: «Ты не можешь стать волейболистом». Но сделать вклад в объективное понимание ситуации — можно ли производить адресную доставку лекарств в определенные мышцы, почему мышечная дистрофия у одних людей развивается, а у других нет, почему та или иная мутация дает патогенный выход, только когда человеку исполняется 14 лет, а не раньше, — это мы можем, и в этом наша мотивация. И это, я надеюсь, как раз и будет одним из драйверов честных спортивных генетиков, уже на более понятной научной основе. Наша часть работы — предоставить научную платформу.

И вы никому не обещаете, что найдете ген или энхансер олимпийских побед.

Естественно. Никому ничего не обещаем и, возможно, никогда этого не будет. Мы не обещаем генетических решений, мы обещаем движение в сторону понимания. Вы представляете, у нас в Казани какие-то спортшколы делают типирование и по результатам берут или не берут несчастных детей. Это категорически недопустимо, это гадание и даже хуже. Можно отсечь чемпиона мира таким странным способом. И наша задача — попытаться максимально приблизиться к пониманию или сделать научную платформу, еще раз повторю.

И может быть, раз это транскриптомика, можно вести сопровождение тренировок, как это делает нормальная спортивная медицина, следить за тем, как развиваются мышцы, что в них меняется?

А вот это как раз очень понятно, у нас есть такая часть в этом проекте. Вы знаете, что нахождение в космосе приводит к изменению баланса мышечных волокон разного типа, так же, как госпитализация, как возраст. Нам очень интересно: а что это за регуляторные элементы, которые контролируют атрофию мышц? И вот это уже реальность. Почему, как разные мышцы реагируют на атрофию? Нельзя ли как-то направленно на это влиять — не просто тренировками, а имитировать это на уровне генной терапии? Причем сделать ее безопасной, чтобы она работала только в определенных мышцах и ни в коем случае не активировалась ни в каком другом месте — это реалистично, на порядок реалистичнее пресловутой диагностики спортивных успехов.

И это серьезная проблема —- здоровье космонавтов в длительном полете.

Конечно! А причем здесь Япония — это старение населения, поддержание работоспособности. В Японии, мне кажется, жизнь начинается после 60: когда японцы выходят на пенсию, они и начинают нормально жить. Это объективные и понятные цели. Вот видите, как будто один проект — берешь мышцы, что-то в них секвенируешь, — а сколько у него аспектов. Под нужным углом смотришь, делаешь срез знаний, данных, и получаешь ответ на определенный вопрос.

Ведь мышцы у нас есть везде, почти во всех органах...

Да, а почему они разные? Почему при боковом амиотрофическом склерозе все мышцы поражаются, а лицевые нет? Мы считаем их одними и теми же, это скелетные мышцы. Значит, в них что-то есть, какие-то различия. А что есть — мы выясним с точки зрения работы генома.

Вопрос, который вам, наверное, все задают, — как вам работается в Японии? Какие они, японские коллеги, сильно ли отличаются от наших ученых?

Скажем так: везде сложно. Я даю один и тот же ответ: если вы не живете в каком-нибудь Зимбабве или Сирии, где вас в настоящий момент могут застрелить или съесть, — в продвинутых странах жизнь в принципе одинакова по совокупности трудных и простых моментов. У нас есть ряд проектов, по космической биологии есть проекты с японцами. Особая культурная среда, своеобразные подходы… Есть сложные вещи, трудно понимаемые. Я 20 лет живу в Японии, уже смирился, и я сам как бы уже немножко японец. Наш опыт показывает, что, как ни странно, в ряде проектов комбинация нашей хаотичности — не хочу произносить слова «раздолбайство», но такой движухи традиционно российской, когда российский космонавт может вопреки научной программе взять и посадить семечко и посмотреть, как оно вырастет, — и японской точности, размеренности, тщательности, — это в ряде случаев дает прекрасную комбинаторику. С точки зрения нашего мышечного проекта, я легко могу представить, как позвоню одному из друзей-космонавтов или спрошу в соцсети: слушай, ты не сдашь нам после полета биопсию мышц, ну очень надо? В Японии это — нет. Но с другой стороны, он сдаст ценный образец, и его проанализируют именно с применением японского контроля качества, ребята, которые прошли стажировку в Японии, и я буду уверен, что он проанализирован правильно. И вот эта комбинация — она очень хорошо работает.

А кто из космонавтов с вами сотрудничает?

В плане мышц никто не сотрудничает, но вот, например, Сергей Рязанский очень активно участвует в биологических проектах. Павел Владимирович Виноградов, один из самых известных, для нас растил растения на борту. Наши большие друзья — Институт медико-биологических проблем. Сейчас, в эти часы, там проходит эксперимент по иммерсии: погружают людей в сухую ванну, имитируют невесомость. Мы привлекаем ведущих специалистов в области биологии мышц, в том числе из ИМБП, где результаты эксперимента будут проанализированы с точки зрения транскриптомики. Здесь тоже этот момент — в Японии таких экспериментов не проводится, это уникальная возможность. И очень важно, что мы японские экспериментальные технологии переносим в Россию, вся экспериментальная часть, связанная с человеком, делается в России. У нас нет потребности что-то куда-то отправлять, делать что-то за границей.

Комбинация возможностей, наших и японских?

Прекрасная комбинация! Возможностей и компетенций. Наши страны стоят перед одними и теми же вопросами, снова возвращаясь к старению А у нас есть некоторые способы получить данные, которые, возможно, дадут на них ответ.

Было бы печально продлить людям жизнь, но не продлить бодрость.

Вот! Когда мне рассказывают про продление жизни, я всегда говорю: сорок лет старости — не знаю, готов ли я на это!