Прорывные биотехнологии, базирующиеся на знаниях о функционировании генетического аппарата клетки, открыли принципиально новые возможности в самых разных сферах: медицине, сельском хозяйстве, области охраны окружающей среды, криминалистике, спорте, промышленной микробиологии. В Беларуси прикладные исследования, направленные на разработку геномных биотехнологий, начали активно развиваться в последние десятилетия. Сделано было немало: усилены существовавшие и созданы новые научные школы, приобретено современное оборудование, привлечены достойные кадровые и финансовые ресурсы. Насколько хорошо отечественные ученые, исследователи и эксперты справились с поставленной перед ними задачей - достигнуть прорывных научных разработок в области геномных биотехнологий, способных конкурировать на мировом уровне, - БЕЛТА рассказал заместитель директора по научной работе Института генетики и цитологии Национальной академии наук Беларуси Павел Морозик.
Как связаны гены долгожителей и белорусская молочка и когда спортсмены успели обзавестись ДНК-паспортами?
"Сегодня мир живет в эпоху развития и становления персонализированной медицины, а геномные биотехнологии выходят на первый план и становятся ее стержнем. Наш институт проводит исследования, направленные на изучение генетических механизмов развития заболеваний для прогнозирования риска их возникновения или ранней ДНК-диагностики. Мы также исследуем генетические основы индивидуальной чувствительности к лекарственным препаратам для повышения эффективности терапии и снижения негативных последствий. Изучаем и другие генетически обусловленные индивидуальные особенности человека", - поясняет замдиректора по научной работе.
Ученые Института генетики и цитологии проводят исследования по широкому спектру заболеваний: сердечно-сосудистых, эндокринных, костно-мышечных, аутоимунных, онкологических. Определенные успехи уже есть. Занимаясь широкогеномными исследованиями, ученые сумели смоделировать генные сети недоношенных детей, задействованные в формировании осложнений, и определить гены, связанные с высоким риском предрасположенности к осложнениям. В области фармакогенетики исследователи разработали, апробировали и внедрили молекулярно-генетические методики оценки устойчивости или чувствительности к целому ряду лекарств, что позволило существенно повысить их эффективность. Отмечены ученые достижениями и в онкогенетике. Им удалось определить наиболее значимые мутации, ассоциированные с выживаемостью пациентов, больных раком легких.
"Наши ученые установили спектр мутаций, характерных для белорусских пациентов с рядом наследственных патологий, в том числе редких заболеваний. Зачастую выявляемые мутации не встречались прежде в других популяциях. Сегодня в сложных клинических случаях врачи обращаются к ученым для проведения генотипирования, что позволяет выявить причину заболевания, сделать прогноз его течения и выполнить лечебную коррекцию", - добавил Павел Морозик.
Изучив геном долгожителей Беларуси, ученые установили спектр вариантов генов, характерных для таких людей. Кроме того, при разработке кисломолочной продукции, способствующей профилактике ряда заболеваний, были использованы данные о качественном составе микробиома кишечника долгожителей. На этом генетики не остановились и разработали технологии ДНК-паспортизации спортсменов по комплексу генов, влияющих на физическую форму, стрессоустойчивость, пищевое поведение, риск возникновения профпатологии, получение травм, способность к восстановлению после физических нагрузок. Как было не единожды доказано на практике, подготовка атлетов с учетом их индивидуальных особенностей позволяет достигать высоких спортивных результатов, сохраняя здоровье.
Модифицированная картошка и новые старые животные-аборигены - что сегодня предлагают генетики сельскому хозяйству?
Не обходятся без геномных биотехнологий и в сельском хозяйстве. В основном исследования направлены на получение результатов, применимых в селекционной практике для создания сортов растений и улучшения пород животных. Эксперты изучают генетику сельхозрастений и исследуют гены, отвечающие за продуктивность и качество культуры, влияющие на ее устойчивость к стресс-факторам. Разработанные наборы ДНК-маркеров успешно применяются селекционерами.
"Большое внимание ученые уделяют изучению генов, определяющих формирование устойчивости растений к стрессу, пониженным и повышенным температурам, засухе, засолению почв. Так, например, исследуется генетика морозостойкости пшеницы, тритикале, рапса. Излишним будет уточнять, какое большое значение эти научные изыскания имеют для нашей экономики. В Институте генетики и цитологии также выстроен полный цикл работ по генетической инженерии растений. Наши генетики проводят исследования для модификации генома картофеля, что позволит повысить его устойчивость к болезням", - ввел в курс дела заместитель директора по научной работе Института генетики и цитологии.
В поле постоянного внимания отечественных генетиков - ДНК-диагностика наследственных заболеваний крупного рогатого скота и свиней. Ученые ищут генетические причины таких ценных для сельского хозяйства качеств животных, как молочная и мясная продуктивность, содержание жира и белка в молоке, многоплодие. Павел Морозик уточнил, что были также начаты исследования генетики аборигенных для Беларуси видов - медоносной пчелы и полесской лошади.
"Благодаря разработанным методам ДНК-диагностики генетических дефектов, связанных с развитием наследственных заболеваний у крупного рогатого скота, с 2015 года в 1,8-6,5 раза снизилось число носителей опасных мутаций по ряду заболеваний. Некоторые мутации исчезли полностью", - заявил представитель Института генетики и цитологии.
Цвет глаз и волос, возраст и даже психоэмоциональное состояние можно определить по ДНК
Важное значение геномные биотехнологии имеют в области сохранения биоразнообразия и охраны окружающей среды. В качестве примера можно привести практику снятия генетиками ДНК-штрихкодов редких охраняемых и дикорастущих лекарственных растений, которые после отправляются на хранение в Республиканский банк ДНК человека, животных, растений и микроорганизмов.
Уже давно разработаны и апробированы в криминалистических лабораториях технологии определения наиболее вероятных параметров внешности, как то цвет глаз и волос, возраста и психоэмоционального статуса человека по его ДНК. Чтобы диагностировать искусственно созданные биологические угрозы, ученые продолжают разрабатывать методики прочтения геномов вирусов и бактерий.
"Сегодня рынок геномных биотехнологий является одним из самых быстрорастущих в мире, а сам факт использования последних достижений геномики - маркер технологического развития страны. Лишь немногие государства могут позволить себе эффективно разрабатывать и внедрять собственные геномные технологии, поскольку сложность и стоимость исследований продолжают расти, а их применение все чаще требует междисциплинарного подхода", - резюмировал заместитель директора по научной работе Института генетики и цитологии Национальной академии наук Беларуси Павел Морозик.
Вера ВАСИЛЕВСКАЯ
Павел Морозик
