Анна Сперанская: «Вирусы — существа нежные, грубого обращения не любят»

28 февраля 1953 года Фрэнсис Крик вошел в кембриджский паб Eagle и объявил, что он и Джим Уотсон «нашли секрет жизни». В марте они собрали огромную трехмерную модель ДНК. А 25 апреля 1953 года, 70 лет назад, журнал Nature опубликовал короткую статью со скромным замечанием в конце: «От нашего внимания не ускользнуло, что постулированное нами специфическое образование пар заставляет сразу предположить возможный механизм копирования генетического материала». Мы предложили современным молекулярным биологам пофантазировать, побыть несколько минут биологами до открытия двойной спирали, а затем немедленно переместиться из этого паба в свою современную лабораторию и представить, что бы их поразило после такого путешествия во времени.

Материал выпущен при поддержке компании SkyGen.

Анна, так что же сильнее всего изменилось в лабораториях за 70 лет?

Как специалист по высокопроизводительному секвенированию, я могу сказать, что основной прорыв — человечество научилось быстро получать информацию о геномах, о транскриптомах. Получение этой информации стало занимать непродолжительное время, оно стало относительно недорогим, даже маленькие лаборатории теперь могут ее получать, пускай не в таких больших количествах, как крупные геномные центры. Сейчас этот процесс стал доступен буквально всем, его можно спонсировать за личный счет — это было абсолютно невозможно не только в 1953-м, а даже тогда, когда я начинала работать, в конце 1990-х — начале 2000-х. Тогда еще прочтение одного гена было достаточным поводом, чтобы написать об этом статью в журнале, потому что сам процесс секвенирования представлял собой искусство. Это делалось с помощью радиоактивных меток, больших гелей, которые вручную заливались и вручную прочитывались. Об этом я иногда рассказываю студентам, и они: «Неужели вы жили в эпоху динозавров?» — примерно так реагируют. Сейчас есть приборы, реагенты, все можно купить, например, у Skygen .

Значит, главный прорыв — автоматические секвенаторы?

Нет, не автоматические, а высокопроизводительные. Революцию сделали именно высокопроизводительные секвенаторы, такие как  Illumina и, безусловно,  Oxford Nanopore, секвенаторы третьего поколения, которые позволяют в реальном времени смотреть, как секвенирование происходит, и даже обрабатывать информацию до того, как оно закончится. Для различных задач и целей производитель предлагает широкую линейку оборудования, которая включает в себя как компактные форматы, помещающиеся на ладошке, так и огромные, до 48 проточных ячеек .

И они же, секвенаторы, наверное, больше всего поразили путешественника во времени из 1953 года?

С 1953 годом я сравнивать не могу, потому что меня тогда еще и в проекте не было. Но если судить по книгам и фильмам, то современные лаборатории и лаборатории того времени просто несопоставимы. Конечно, в те времена совершались крупные открытия, на которых и основана наша нынешняя жизнь. И открытие структуры ДНК, и открытие антибиотиков — все это было сделано в лабораториях старого типа. Но, как бы это сказать, вот в моем представлении есть доиндустриальная наука, это одна культура. Есть ученые, которые работали от конца XIX века до первых двух третей ХХ-го, и есть то, что началось в конце ХХ века и переросло в новое качество в ХХI-м: автоматизация, электроника. Компьютеры очень много добавили современной биологии, методы анализа большого массива данных. Без них современное секвенирование или масс-спектрометрия были бы невозможны, слишком большое количество информации получает человек и не может своим мозгом ее обработать. Это просто другая эпоха.

Давайте теперь поговорим про ваши недавние успехи. Вот статья про летучих мышей и вирусы, там последние авторы — Владимир Дедков и еще Питер Дашак; это тот самый человек, который сотрудничал с лабораторией в Уханьском институте вирусологии, с теми, кто впервые описал SARS-CoV-2?

Ну, получается, да.

Расскажите про эту работу.

До пандемии COVID-19, мы неторопливо исследовали геномы вирусов из различных биологических объектов. Почему неторопливо — потому что до пандемии эта тема не представляла интереса для фондов, которые финансируют науку. Когда началась пандемия, все в мире спохватились, что, кажется, мы слишком мало знаем про эту тему, и это было правдой. Вирусы хорошо исследуются в Китае, в тропических странах, там больше вероятности найти что-нибудь интересненькое, опасное для человека. В Европе поменьше, хотя тоже прилично, а, допустим, в России было небольшое количество исследователей, но специального финансирования не выделялось. На волне общего интереса к SARS-CoV-2 и у нас объявили целевые гранты на исследования вирусов в летучих мышах, и несколько коллективов, мы в том числе, получили поддержку.

Мы обрадовались и стали исследовать образцы, которые у нас давно лежали в лаборатории, самые старые были собраны еще в 2015 году, — фекалии летучих мышей из Подмосковья. Я тогда работала в ЦНИИ эпидемиологии, и там же работал Дедков Владимир Георгиевич, известный специалист в нашей стране, вирусолог, эпидемиолог, который был очень увлечен этой темой. Хочу отметить, что если есть личный интерес у ученого, то тема продвигается. Если личного интереса ни у кого нет, то финансирование, как правило, не помогает. Вот тут личный интерес был не только у него, а еще у нескольких людей, и он смог увлечь меня. Я тогда больше интересовалась растительной тематикой, генетическими особенностями у растений при адаптации к экзотическим условиям местообитания. Конкретно мы занимались высокогорными растениями, растениями, которые живут в холодных условиях.

И вот у нас завязались контакты с людьми из Московского государственного университета — я тогда работала еще и в МГУ, на кафедре высших растений, а она соседствует с кафедрой зоологии позвоночных. И мы подружились с зоологами, они собирали для нас биоматериал: Илья Витальевич Артюшин, Александр Юзефович и другие. Они согласились с нами работать при условии, что животные не будут страдать и погибать. Это в принципе нормальное требование, зачастую такие исследования проводятся на больших выборках, и представим себе — пару сотен зверей убить…

И поэтому выбрали фекалии?

Да, фекалии и мазки.

Извините, а по фекалиям можно определить, чья она, какого вида летучей мыши?

Нет, ну для того, чтобы фекалии раздобыть, мышь-то отлавливают! Мыши ловятся в сетки, зоологи их осматривают на наличие эктопаразитов, здоровая мышь на вид или больная. Потом берут мазки зондом или ватной палочкой из пасти и ануса, помещают в транспортную среду, и если она испражнилась, уж простите, тоже в транспортную среду.

Конечно, у нас бывали анекдотические случаи. Например, я участвовала в некоем гранте по исследованию вирусов птиц, тоже из фекалий. И вот зоологи поехали на берега Енисея, насколько я помню, чтобы ловить птиц в силки. Но за отведенное время птиц отловили сильно меньше, чем нам было нужно. Тогда они накануне отъезда вышли на берег реки, где гуси паслись, сгребли с берега гусиное гуано в пробирки и привезли нам. Но обычно мы все-таки стараемся работать с конкретными животными, чтобы знать вид, пол, состояние здоровья. Эта дополнительная информация дает очень много, когда вы начинаете проводить анализ уже найденного вируса и пытаться понять, как он распространяется.

В частности, летучие мыши, которыми мы занимались, нетопыри Pipistrellus nathusii, совершают очень дальние перелеты, рекордная дальность зафиксирована российскими зоологами — до 2486 км. Они не дураки, эти мыши, они летят на зимовочку куда-нибудь в северную Францию, в северную Италию, в Швейцарию. По дороге где-то отдыхают, встречаются с другими мышами, размножаются, летят дальше. Таким образом вместе с мышами эти вирусы распространяются по Европе.

Вирус, который мы в них обнаружили, во-первых, подозрительно близок по геномным данным к тем вирусам, которые могут вызывать ближневосточный респираторный синдром у людей. А во-вторых, этот вирус, судя по всему, возник в результате рекомбинации с какими-то предковыми вирусами. И это вывело нас на еще один объект — на ежей. В ежах тоже обнаруживаются коронавирусы, в европейских странах они исследуются, работы есть по Германии, по Великобритании, в прошлом году вышла статья про коронавирусы из польских ежей. Польша — это очень близко к России, но в России пока что нет таких публикаций. Поэтому с прошлого года объектом наших интересов являются еще и ежи.

А этот MERS-подобный вирус не получилось выделить? Только геном?

Мы отправили образец фекалий вирусологам, в лабораторию, которая обладает разрешением на подобного рода исследования. Эти вирусы — вторая группа патогенности, представляют потенциальную опасность для человека, поэтому кто попало с ними работать не может. К сожалению, вирус не вырос. Думаю, это объясняется тем, что прошло много лет, образцы многократно размораживали-замораживали, а вирусы — они существа нежные, грубого обращения с собой не любят. Но я оптимизма пока не теряю, во-первых, потому что, скорее всего, они продолжают циркулировать, и мы рано или поздно столкнемся с ними или им подобными. А во-вторых, существуют методы синтетической биологии, воспользовавшись которыми, возможно, нам удастся провести какие-то экспериментальные работы.

Да, получить вирус, имея его геном, уже возможно… Анна, давайте уточним: этот вирус ведь не обязательно должен инфицировать человека, верно?

Безусловно! Почему я говорю о человеке — потому что я работаю в ведомстве, которое прежде всего интересуется здоровьем человека. Но конечно же в первую очередь мы хотим посмотреть, размножаются ли эти вирусы в летучих мышах тех видов, которые мы нашли; других видов, с которыми они контактируют. Как я говорила, мы предполагаем, что этот вирус является рекомбинантом с вирусами ежей. Из этого следует, что он может заражать ежей или, возможно, каких-то еще животных.

У нас остался вопрос про неудачу: было что-то, что не получилось, разочаровало?

Ну, мне кажется, в жизни каждого научного сотрудника неудач сильно больше, чем удач. Вас какие неудачи интересуют? Масштабные, такие, что все человечество неудачу обрело, или личные?

А какие интереснее?

Мне кажется, масштабные интереснее. Сейчас я на всех нападу. Смотрите, в начале пандемии большое количество биологов вело себя примерно так: «Только пустите нас к станку, мы победим этот ковид, разработаем тесты, вакцины; мы этого еще не сделали только потому, что плохие власти нас заперли на карантин». И вот идет четвертый год от начала пандемии. Стало ясно, что наскоком победить не удалось, и подавляющее большинство потеряло интерес: «Да нет, я не хочу заниматься этим вашим ковидом, у меня своих тем более чем достаточно». И если сначала возлагали большие надежды на медиков, на биологов, которые занимаются этой темой, то в итоге это перешло в раздражение: мы так надеялись, вложили такие деньги, а эти негодяи заставили нас есть лекарства, которые не помогают, сидеть на карантинах, которые не помогли.

У меня создалось впечатление, что вложенные всем человечеством средства в исследования SARS-CoV-2 не то чтобы не окупились — они, безусловно, принесли пользу, мы очень много о нем узнали. Но изначально мы все находились в таком приподнятом настроении, немножечко детском ожидании победы. А под конец выяснилось, что человечество совсем не готово к решению таких масштабных проблем. Если возвращаться к секвенированию, с которого мы начали: есть страны, которые очень много секвенировали SARS-CoV-2, — это прежде всего Великобритания, есть страны, которые мало секвенировали, например, Россия, и есть страны, которые не секвенировали практически ничего. Был период, когда Россию сильно ругали из-за этого. Что мы видим теперь: информация, собранная со всех стран, получилась очень неровной и не одинаково качественной, одна страна перепредставлена, другая недопредставлена или не представлена вовсе. И видно, что избыточное количество информации, в которой много ошибок, мешает ничуть не меньше, чем недостаточное. Получается, что прежде чем анализировать надо как-то избавлять от дубликатов, повторов, удалять или корректировать ошибки. Из-за всего этого масштабные хорошие выводы сделать трудно. Получается, что средства были вложены непропорционально большие по сравнению с результатом. Вот это я бы назвала неудачей.

Можно было все это разумнее организовать?

Я не верю в человечество. Не думаю, что человечество готово разумно организовывать такие процессы. Но чтобы завершить на оптимистической ноте: у нас вот эта история с SARS-CoV-2 лично мне добавила позитива в восприятии работы нашего санитарного ведомства. Я увидела людей, которые очень много вкладывали личного времени, личных сил и того, что называют душой, в то, чтобы решить задачу. Бывает обидно, когда те, кто не видел, что происходит внутри, критикуют. Организационные решения, которые принимались в период пандемии, на меня произвели позитивное впечатление.

У нас в целом уровень лабораторий в стране повышается, именно практических лабораторий, а не научно-исследовательских. Проводятся мероприятия по повышению квалификации, в том числе для людей, которые работают в маленьких городах, в небольших лабораториях. Внедряют там секвенирование, для нашей страны это в каком-то смысле прорыв. Люди иногда высказывают недоумение: как, такие серьезные технологии — и нам, неужели мы будем этим заниматься? Потом начинают верить в себя. Процесс внедрения нового идет не без проблем, но он продолжает идти. Я считаю очень важным повышать уровень региональных центров, чтобы наука не сводилась к двум-трем-четырем крупным городам страны.

Реклама. Рекламодатель ООО "Скайджин"

Токен - LdtCKWQGb