МД-2021, день 2. Thermo Fisher Scientific: геномные технологии в предиктивной медицине

Десятого ноября в рамках X конференции «Молекулярная диагностика 2021» прошел сателлитный симпозиум компании Thermo Fisher Scientific. Основной темой симпозиума стало использование генетических методов в предиктивной медицине.

Первым с докладом «Инновационные микроматричные решения для онкогенетики и предиктивной медицины» выступил старший технический специалист компании Гонсалу Карвалью.

Карвалью начал с короткого представления компании, после чего перешел к основной теме доклада — предиктивной геномике. Это направление строится вокруг оценки рисков возникновения заболеваний и прогнозирования успешности применения лекарственных препаратов на основе генетических данных. Основные цели предиктивной геномики — обеспечение правильного выбора лечения для каждого пациента и снижение затрат на здравоохранение.

Для демонстрации важности направления Карвалью привел статистические данные: каждый год около 3 миллионов человек испытывают негативные побочные эффекты лекарств. Большинство общедоступных лекарств не работают на всю популяцию. Так, только 25% людей положительно отвечают на лечение рака, 57% — на лечение диабета.

Так как большую часть этих различий обуславливает генетика, генетическое тестирование способно значительно улучшить качество здравоохранения. В пример Карвалью привел пенсионную систему для учителей Кентукки. Включение массового фармакогенетического тестирования в программу здравоохранения для участников системы позволило снизить количество госпитализаций на 29%, а затраты на здравоохранение — на 15%. Карвалью считает, что подобный успех возможно повторить по всему миру.

Достижению этих целей способствует распространение фармакогенетических программ по всему миру. Так, на Тайване в программу предиктивной геномики включены уже 12 госпиталей и 200 тыс. пациентов. В планах расширение программы до 400 и более госпиталей и 20 миллионов пациентов. Большинство программ начинаются с исследования нескольких генов и заболеваний, постепенно расширяясь на тысячи генов и множество болезней. Карвалью также отметил, что хотя большая часть исследований сосредоточены на моногенных (определяемых одним геном) заболеваниях, эти заболевания составляют всего 1% от общего числа. При этом более 5% заболеваний являются полигенными, и крайне важно уделять им достаточно внимания.

Далее Карвалью рассказал, что за последние 10 лет количество исследований в области предиктивной медицины выросло более чем в пять раз. Он проиллюстрировал свои слова исследованием на базе UK Biobank, которое показало, что для 22,3% людей в когорте риск распространенных заболеваний, таких как заболевания сердечно-сосудистой системы, в три раза выше.

Другой пример — южноафриканская программа MADCaP (The Men of African Descent and Carcinoma of the Prostate), изучающая риски, связанные с генетическими особенностями африканской популяции.

Карвалью обратил внимание, что все упомянутые исследования проводились с помощью оборудования Thermo Fisher Scientific, в частости, с использованием инструмента GeneTitan. Этот инструмент позволяет проводить широкий спектр работ в области предиктивной геномики, популяционной генетики и фармакогеномики. Кавалью рассказал о трех продуктах линии Axiom, совместимых с инструментом GeneTitan.

Микрочип Axiom Precision Medicine Diversity Array (PRDA) позволяет проводить широкий спектр клинических исследований дляперсонализации программы лечения. Включает в себя более 850 тыс. маркеров, в том числе маркеры групп крови, предрасположенности к раку и даже маркеры образа жизни.

Микрочип Axiom Pharmacofocus Array предназначен исключительно для фармакогеномики; 88% всех вариантов, помещенных на него, имеют уровень аннотации 1A-2B по шкале PharmGKB. Микрочип позволяет эффективно регулировать назначение и дозирование препаратов с учетом токсичности и негативных побочных эффектов. Он включает в себя более 2 000 маркеров в 150 генах, а также позволяет провести анализ вариаций числа копий для отдельных ключевых генов. Используется для тестирования и разработки лекарств.

Микрочип Axiom Human Genotyping SARS-CoV-2 Research Array вмещает более 850 000 маркеров, связанных с проникновением и связыванием вируса, иммунным ответом и другими факторами, которые могут влиять на развитие инфекции: диабетом, болезнями легких и сердечно-сосудистой системы.

Карвалью отдельно отметил, что все микрочипы можно комбинировать друг с другом. Это позволяет исследователям не терять данные при смене используемого чипа или при метаанализе других исследований.

В завершение своего доклада Карвалью обратил внимание, что компания Thermo Fisfher Scientific не только поставляет готовые чипы, но и предоставляет возможность кастомизации чипов с добавлением дополнительных маркеров как из открытых баз данных, так и из данных заказчика, а также обеспечивает техническую поддержку на протяжении всего исследования.

Второй доклад «Возможности микрочипа Axiom для предиктивной геномики» представила старший технический специалист компании Диана Дроботова.

Диана Дроботова начала с того, что предиктивная геномика — это относительно новое направление в России. Так, технология Axiom, разработанная в середине 1980-х годов, пришла в Россию только сейчас.

Дроботова еще раз обратила внимание на высокие темпы развития предиктивной геномики. Если в 2011 г. было типировано около 100 тыс. образцов, то в 2018 году уже более 4 миллионов.

Основная часть доклада была посвящена технологии Axiom. Микрочип представляет собой стандартную плашку, поделенную на ячейки. На каждую ячейку наносится специальный светозащитный слой, поверх которого методом фотолитографии наносятся ДНК зонды. Таким образом, синтез зондов идет в контролируемых условиях и известно расположение конкретных зондов на чипе. Каждая ячейка делится на кластеры; каждый кластер соответствует одному полиморфизму. Кластер содержит большое количество одинаковых зондов. Стандартный размер кластера — 5 мкм на 5 мкм. Соответственно, если чип содержит 800 тыс. маркеров, каждая ячейка будет разбита на 800 тыс. кластеров.


Главная особенность технологии Axiom — нанесение ДНК зондов с помощью фотолитографии. Такой подход позволяет обеспечить постоянство контента, т. е. каждый чип всегда будет включать все маркеры. Для сравнения, при использовании технологии анализа на частицах (синтезируется пул частиц, которые затем в случайном порядке наносится на чип) происходит выпадение 5–25% маркеров.

Thermo Fisher Scientific предоставляет следующие форматы чипов: на 24 образца, ориентированный на фармакогеномику; на 96 образцов высокой плотности; на 96 и 284 образца средней плотности, ориентированные на агрогеномику.

Диана Дроботова также рассказала о поставляемом компанией программном обеспечении, которое позволяет анализировать результаты в автоматическом режиме. Дроботова отдельно отметила, что оборудование компании позволяет работать со сложными случаями — биаллельностью, близкорасположенными полиморфизмами и так далее. Технология заточена не только под однонуклеотидные полиморфизмы, она позволяет работать с инсерциаями, делециями и вариациями числа копий крупных генов.

Далее Диана Дроботова подробно рассказала о сканере GeneTitan. Инструмент позволяет проводить все этапы работы с микрочипами в автоматическом режиме, кроме пробоподготовки, на которую требуется полтора часа. После пробоподготовки чип загружается в сканер. Время работы сканера составляет два дня.

Дроботова напомнила слушателям о различных типах чипов, о которых уже рассказал Карвалью, а также привела список избранных публикаций работ, проведенных с использованием чипов Axiom.

В завершение доклада Дроботова еще раз обратила внимание на то, что Thermo Fisher Scientific не только предоставляет не только готовые чипы, но и разрабатывает чипы на заказ. Команда биоинформатиков поможет подобрать маркеры, после чего будет изготовлен демо-чип для проверки работоспособности. При хороших результатах проверки чип запускается в производство. Минимальная партия — 500 единиц. Дроботова отметила, что компания активно сотрудничает с лабораторией «Геномед» (Москва).

Симпозиум завершился докладом «Сообщество биобанков и современные тенденции», который представил менеджер по стратегическому партнерству компании Франческо Флоринди.

Флоринди начал доклад с краткого обзора статистических данных. Генетические факторы составляют 25% всех факторов, влияющих на здоровье индивида. При этом затраты на профилактическую медицину, которая позволила бы использовать эту генетическую информацию, составляют меньшую часть бюджета на здравоохранение во всех европейских странах. В России же бюджет на профилактическую медицину почти не выделяется.

Флоринди отметил, что развитие биобанков является одной из ключевых составляющих перехода медицины от лечения к профилактике. Биобанки обеспечивают легкий доступ к образцам, помогают соотносить исследования в разных лабораториях, облегчают процесс разработки лекарств и таргетной терапии.

Докладчик рассказал про несколько крупнейших биобанков. Отдельно он отметил биобанк в Сегеде (Венгрия), позволяющий проводить обработку новых образцов в течение нескольких часов. Флоринди упомянул биобанки, использующиеся для популяционно-генетических исследований, такие как All of US, Million Veteran Program, Kaiser Permanente и Biobank of Japan.

Флоринди отметил, что с развитием технологий биобанки стремятся повышать качество образцов и получаемой из них информации, а также облегчить доступ исследователей к этой информации.

Наконец, Флоринди рассказал о существующих в данный момент исследовательских и регуляторных программах, работающих с биобанками: European Health Data Space, European Open Data Cloud, Mission on Cancer и Beating Cancer Plan.

Больше информации о биобанках и вкладе Thermo Fisher Scientific их развитие можно найти по ссылке thermofisher.com/biobanking.


Информация о докладчиках

Гонсалу Карвалью, старший технический специалист Thermo Fisher Scientific.

Диана Дроботова, старший технический специалист Thermo Fisher Scientific

Франческо Флоринди, менеджер по стратегическому партнерству Thermo Fisher Scientific

Добавить в избранное

Вам будет интересно