Владимир Стрельников: «Не врать, не скрывать, не жадничать с информацией»

Текст создан в рамках проекта «Завлабы»: редакция PCR.NEWS задает вопросы руководителям лабораторий, отделов и научных групп. Что бы вы сделали, если бы были всемогущи? Как должен выглядеть идеальный мир через 50 лет? Что вам не дает покоя? Какому главному правилу вы можете научить начинающих исследователей? И так далее.

Чувство азарта — непрерывное. Потому что лаборатория исследовательская, и любые, даже самые маленькие находки, приближающие нас к решению проблем — это восхитительно эмоциональные моменты жизни.

Мы лаборатория эпигенетики, но так получилось исторически, что мы занимаемся еще и молекулярной генетикой опухолей, в том числе доброкачественных опухолей у детей. У нас в прошлом году защитила диплом студентка медико-биологического факультета РНИМУ имени Пирогова Екатерина Бычкова, сейчас она работает в лаборатории. Екатерина занималась мальформациями и доброкачественными опухолями у детей. Мальформации — это ошибки развития тканей. В результате соматической мутации активируется рост клеток и возникает объемное новообразование, которое может быть как минимум неприятным, как максимум — жизнеугрожающим; либо возникает ошибка развития сосудистой сети — сосудистая мальформация, которая тоже очень опасна, а кроме того, часто бывает неэстетичной. В эту группу заболеваний около десяти лет назад были объединены 20 разных синдромов, потому что выяснилось, что это соматические мутации в одном и том же гене при самых разных фенотипических проявлениях.

Ген называется PIK3CA, он кодирует активирующую субъединицу фосфатидилинозитолкиназы. И вот эти РIK3СA-related overgrowth syndroms — синдромы сегментарного избыточного роста и мальформаций, связанных с мутацией в РIK3CA, сокращенно PROS. Это новая и очень своеобразная тема, и Екатерина Бычкова вытянула ее практически в одиночку, с помощью старших коллег. Вроде бы банально, что она наладила молекулярно-генетическую диагностику заболевания, но небанальность заключается в том, что это все-таки не наследственная болезнь, и мутации присутствуют далеко не во всех клетках биологического материала, который мы получаем для анализов. Сначала она смогла найти эту мутации примерно у трети пациентов. А дальше она стала размышлять от обратного: может быть, имеет смысл поискать мутации в других генах, которые отвечают за развитие подобных заболеваний. Это тоже еще не изученная тема.

И она самостоятельно собрала панель генов для проведения NGS — по базам данных, по литературе и с помощью советов клинических генетиков. И, внедрив новую панель с 25 другими генами, она показала, что эффективность диагностики достигает 60%, потому что еще у трети пациентов есть мутации в других специфических генах, и эти мутации могут проявляться похожими фенотипами.

Мы так радуемся этой находке, потому что она помогает подбирать препарат. Для мутаций PIK3СА есть ингибиторы. Мы в терапии больше умеем что-то подавить, чем что-то усилить, большинство методов таргетной терапии — это методы подавления конкретной молекулы, которая незаконно активировалась. Но тем детям, у которых не РIK3СА-мутация, не надо давать таргетный препарат алпелисиб — это не витаминка; как у любого таргетного препарата, у него побочные эффекты, кроме того, его стоимость высока. Поэтому показать, что именно этого ребенка именно таким способом лечить нельзя — это очень хорошее достижение. Найдены другие молекулы, которые могут представлять собой мишени для другой таргетной терапии.

Будет лавинообразное усиление роли эпигенетики в классической медицинской генетике. Классическая медицинская генетика построена на выявлении в основном структурных изменений ДНК у пациента, хромосомный анализ — это тоже структурное изменение наследственного материала. В то же время на экспрессию генов, а следовательно, и на фенотип, может влиять и эпигенетическая регуляция, в том числе метилирование ДНК. Этот вопрос очень хорошо изучен для онкологических заболеваний. В каждой злокачественной опухоли обнаруживается множество нарушений метилирования ДНК, поэтому изучать это легко, хотя, когда таких нарушений много, найти среди них специфические довольно трудно. Но в классической медицинской генетике роль эпигенетики и возможности молекулярной диагностики на основе определения аномального метилирования ДНК были ограничены даже не десятком синдромов, а может, немного меньшим их количеством, их можно пересчитать по пальцам. Они четко ассоциированы с нарушениями метилирования ДНК.

Сейчас оказалось, что есть десятки белков, которые устанавливают, снимают и читают эти эпигенетические метки с ДНК и гистонов. Если в гене, кодирующем этот белок, возникнет мутация, то нарушится механизм эпигенетической регуляции, что особенно опасно на этапе эмбрионального развития, особенно при формировании структур головного мозга. Методами классического картирования были обнаружены гены, мутации в которых приводят к множеству синдромов с достаточно неспецифическими фенотипами: нарушениями интеллектуального развития, нарушениями развития структур головного мозга. Но они как-то не складывались в единую стройную систему.

По мере изучения функций белков, которые кодируются этими генами, сложилась когорта синдромов, объединенных тем, что в их этиопатогенезе задействованы эпигенетические нарушения. Оказалось, что при мутациях в каждом из этих генов возникает специфическая эписигнатура синдрома, в том числе на уровне метилирования ДНК. Таким образом, если при фенотипе, похожем на какой-то синдром, мы не нашли мутацию в уже известном гене, мы можем посмотреть, нет ли у этого пациента эписигнатуры, характерной именно для этого синдрома. Это как бы эндофенотип, можно так это охарактеризовать. Можем использовать эписигнатуру как косвенный способ молекулярно-генетической диагностики, которая подтвердит или опровергнет, наличие у пациента синдрома. Если подтвердилась специфическая эписигнатура, то мы можем продолжать поиски мутации вне тех областей, который мы обычно изучаем, то есть вне экзонов гена: в интронах, в энхансерах и других регуляторных участках. Если же эта эписигнатура у этого пациента не подтверждается, то мы знаем, что привязывать фенотип к этому гену практически бесполезно.

Можно построить классификатор — набор эпигенетических маркеров, который будет указывать, в какую эписигнатуру попадает конкретный пациент, поскольку у них схожие фенотипы. Если фенотипы похожи, мы посмотрим эписигнатуру и скажем: «Вот здесь — синдром Сотоса, будем искать мутации в гене NSD1». Это то, что меня восхитило из мировых находок на тему эпигенетики.

Общепринятый сейчас способ широкогеномного анализа метилирования ДНК — гибридизация на микрочипах бисульфит-обработанной ДНК. Этот метод дает много информации, но он дорогой и информацинно избыточный. Поэтому наша работа заключается в том, чтобы выбирать по несколько наиболее значимых маркеров. Именно так можно будет собрать единую систему всех эндофенотипов, эписигнатур, которые можно диагностировать без чипов. Это будет информационно содержательно и недорого. Поскольку в Российской Федерации сейчас не очень легко пользоваться зарубежными технологиями и закупать эти чипы, такая упрощенная система будет интересна и полезна. Немного напоминает начало моей работы, когда в конце 90-х тоже ничего не было, и нам приходилось изобретать такие компактные и очень полезные вещи.

На уровне заведующего лабораторией меня бы устроило, если бы был не один научный фонд, как сейчас РНФ, а хотя бы два, как было несколько лет назад — РНФ и РФФИ. Грантов давалось больше, и они были на половину порядка «толще» по финансированию.

У меня, наверное, особое мнение по поводу управления людьми среди ученых. Это про личностные качества. Если человек не приспособлен для такой деятельности, то его учи, не учи — все равно хорошего не получится. Здесь роль личности удивительна, она иллюстрируется нашим директором — его внутреннее устройство и способность взаимодействовать с коллегами и подчиненными приводит к восхитительным результатам. Если в нашей лаборатории я вижу, что человек не может выполнять стандартные операционные процедуры, которые хорошо выполняют другие, я буду искать в нем те стремления, которые можно будет развить и реализовать на пользу всем.

Основатель нашей лаборатории часто меня критикует, говорит: «Надо развивать анализ хроматина, там столько всего нового и интересного!» Я ему отвечаю, что в этих джунглях можно сильно потеряться, а мы очень хорошо знаем свою область — метилирование ДНК, которое в значительной степени отражает состояние хроматина. Эпигенетика даже на уровне метилирования ДНК до сих пор не нашла широкого применения в клинической лабораторной диагностике. Я уверен, что еще лет на 5–10 нам хватит чем заниматься в этой области.

Больше всего ожидаю достижений в системной биологии; в области анализа больших данных; синтеза всех доступных нам слоев молекулярной биологии — транскриптома, протеома, генома, эпигенома и так далее. Немного страшновато, конечно, все время кажется, что ты окажешься устаревшим и недоразвитым. На самом деле есть люди, которые занимаются анализом лабораторным, анализом биоинформатическим, а синтезировать и рождать из этого новые знания, новые гипотезы и новые идеи все равно будет человек. И это может быть, будет какой-то пожилой завлаб, который совершенно не представляет себе, как эти данные рассчитываются и что там в этой машинке внутри происходит.

Секвенирование единичных клеток и пространственная биология — идеологически новые технологии, они, несомненно, внесут много новой информации. Это тот уровень, на котором происходит деконволюция образца биологического материала. Обычно мы имеем дело с фрагментом ткани или с миллилитром крови, с определенной морфологией, 3D-структурой, десятками типов различных клеток. И когда мы выделяем из него ДНК или РНК, мы получаем «среднюю температуру по больнице», которая по своему информационному содержанию на несколько порядков ниже, чем та информация, которую можно получать благодаря этим новейшим разработкам.

Главное правило состоит из двух слов: «Не врать». Не скрывать, не жадничать с информацией. Бывало так, что какие-то коллективы публиковали статью с измененной последовательностью праймеров, которые они использовали, чтобы другие не воспользовались технологией. У меня был случай, когда я из одной статьи взял последовательность праймеров — это было давно, тогда синтез праймеров был дорогим - и было очень обидно, когда мы потратили много денег на синтез этих праймеров, а потом оказалось, что почему-то не работает. Было потрачено еще много времени, сил и денег, чтобы настроить условия ПЦР, ведь не может не работать то, что у других сработало. А потом оказалось, что в статье просто ошибки. Думаю, что они были допущены намеренно при подаче рукописи к публикации. Но, видимо, это было «взросление» постсоветской науки после турбулентности 90-х. Сейчас есть много нормальных коллективов, которые спокойно и даже с удовольствием поделятся тонкостями технологий. В этом отношении я чувствую себя довольно комфортно в научной среде в России.

Подготовил Расул Табиев