Версия для печати
Вернуться к списку

Найти нельзя синтезировать

Поставив под сомнение теорию биотехнологов о наличии в геноме человека элементов, создающих оптимальную среду для наработки клеткой-продуцентом целевого белка, группа учёных Института биологии гена РАН приступила к синтезу искусственных искомых элементов.

Павел Георгиев: «Велика вероятность, что эффективных природных изоляторов вообще не существует»

Под наблюдением учёных — трансгенные клетки в нескольких поколениях

Главные исполнители проекта — аспиранты и студенты

Оксана Максименко: «Мы должны понять, из каких модулей нужно составить синтетический элемент»

Бумажная работа отнимает слишком много времени... «Природных стимулирующих изоляторов не существует»

Для непосвящённых поясним, что сегодня в качестве «фабрик» высокополимерных белков, которые в свою очередь служат основой лекарственных препаратов, часто используют культуры клеток, например, из яичников китайского хомячка, или опухолевые клетки человека, однако такие системы являются крайне неэффективными и чрезмерно дорогими при внедрении в массовое производство. Биотехнологи давно ищут более совершенные способы наработки целевых продуктов, в частности, предлагают задействовать в процессе производства белков молочные железы коров, коз, кроликов и других домашних животных. Однако эксперименты продвигаются слабо из-за нерешённости проблемы изоляции источника белка (трансгена) в клетке-продуценте. Учёные считают, что продуцент будет работать с большей отдачей, если находящийся в нём трансген окружить некими элементами, которые исключат его влияние на хозяйский организм, и блокируют, подобно антивируснику в компьютере, все исходящие от организма сигналы. Предполагается, что такая система будет едва ли не вечным биологическим реактором. Однако элементы, которым можно было бы доверить роль блокировщиков, пока не найдены.

По мнению западных учёных, искать их нужно в геноме человека, содержащем большое количество генов, которые должны координировано, не мешая друг другу работать, в чём им как раз могут помочь специальные элементы-изоляторы. По версии отечественных исследователей, в геноме искомых элементов просто нет. «Велика вероятность, что эффективных природных элементов с требуемыми свойствами вообще не существует, — полагает заведующий лабораторией регуляции генетических процессов Института биологии гена РАН академик Павел Георгиев. — Ведь организм как система не испытывает потребности в стабильно высоком уровне экспрессии генов; да и сам факт того, что поиски в геноме до сих пор ни к чему не привели, ставит под сомнение правильность выбранного нашими западными коллегами научного пути».

Учёные Института биологии гена считают, что блокирующие элементы, которые они называют стимулирующими изоляторами (СИ), можно искусственно синтезировать. «Задача сложная, — признаёт завлаб. — Необходимо добиться, чтобы СИ, во-первых, создавали зону активного хроматина и поддерживали транскрипцию на максимально доступном для выбранного промотора уровне; и, во-вторых, защищали трансген от влияния окружающих энхансеров, сайленсеров и репрессионного хроматина. Иными словами, блокировщики должны быть нейтральны по отношению к организму, полностью изолировать трансген от любых сигналов извне и изнутри и оказывать положительное воздействие на внутреннюю конструкцию. Мы должны заставить белок автономно нарабатываться в определённом месте генома».

«Отобрано шесть вариантов СИ для создания трансгенных мышей»

Павел Георгиев изучает механизмы регуляции генов уже более десяти лет, но только в прошлом году получил возможность перевести исследование в прикладное русло: его лаборатория выиграла конкурс Роснауки на проведение работ по теме «Создание универсальных стимулирующих изоляторов для достижения высокого и стабильного уровня наработки целевых белков в культурах клеток и тканях млекопитающих». Проект стоимостью 4,5 миллионов рублей в год выполняет большой коллектив молодых учёных, в основном аспирантов и студентов.

«О результатах, даже промежуточных, пока говорить рано, такие вещи быстро не делаются, — рассказывает один из главных исполнителей проекта, кандидат биологических наук Оксана Максименко. — Ещё не окончательно решены многие фундаментальные вопросы. Например, если мы "отказываемся" от природного элемента, значит должны понять, из каких модулей нужно составить синтетический элемент. Мы должны найти эти модули, испытать их в культурах клеток млекопитающих, встраивая, допустим, в геном клеток яичников китайского хомячка или раковых клеток человека, и отобрать те, которые дают желаемый эффект. Потом составим из них более сложную синтетическую конструкцию, и опять же встроим её в геном млекопитающих. Затем начнём наблюдать за трансгенными линиями клеток в нескольких поколениях: в течение года через каждые три-четыре недели будем замерять уровень наработки белка. К сожалению, добиться стабильно высокого уровня экспрессии очень сложно».

Учёные уже отобрали шесть вариантов стимулирующих изоляторов и разместили их в линейных и лентивирусных векторах для последующей трансформации культуры клеток и создания трансгенных мышей. «Уже можно сказать, что два из этих элементов могут быть использованы для получения эффективных продуцентов в клетках млекопитающих, — продолжает Оксана. — Но для полной оценки их свойств необходимо проводить дополнительные исследования».

Если все эксперименты окажутся удачными, в мире появится новая, более совершенная и экономичная технология производства биотехнологических медикаментов.

«Не знаем, дойдёт ли проект до коммерциализации»

О возможной стоимости технологии на мировом рынке, равно как и о перспективах получения роялти от разработки исполнители проекта пока не задумываются. По их словам, сначала нужно найти чёткое решение поставленной фундаментальной задачи, а потом уже смотреть, смогут ли они собственными силами перевести результаты исследования в конкретные продукты, или же лучше будет доверить это дело профессиональным менеджерам.

«По условиям контракта мы должны получить один патент уже в этом году, но, честно говоря, я даже не знаю, кто в случае успеха станет его обладателем, и дойдёт ли проект до конечного этапа — коммерциализации, — признаётся Оксана Максименко. — Пока организация работ оставляет желать лучшего. Иной раз начинаешь сомневаться, что же главное — научный результат или кипа бумаг, измеряемая килограммами, которую нужно сдавать на каждом этапе проекта. Сроки выполнения задач сужены настолько, что всё кажется каким-то эфемерным. Статьи о результатах исследований пишутся уже в процессе исследований, отчёты требуют сдавать вообще через несколько месяцев после заключения контракта и получения денег на исполнение работ…».

«Единственный выход — создавать дженерики»

Друзья давно советуют Оксане уехать работать в благополучные Штаты, Голландию, Францию или Германию. Да и сам завлаб Павел Георгиев не отрицает, что за границей исследователям его лаборатории жилось бы значительно лучше. «Там нет финансовой размазанности, всё чётко организовано, — констатирует академик Георгиев. — Нужен реактив или оборудование — через неделю их получишь, тогда как в России заказывать всё необходимое нужно за полгода до постановки эксперимента. Зарплаты у них тоже намного выше, условия жизни лучше».

Но молодёжь пока не готова к кардинальным переменам. «За рубежом есть и свои минусы, — считает Оксана. — Думаю, мне будет непросто приспособиться к чужому образу жизни, другим взаимоотношениям в коллективе, захочется больше творческой свободы. Да и потом просто жалко оставлять научные проекты, разрабатываемые здесь, в одной из ведущих молекулярно-биологических лабораторий в мире».

В то же время учёные признают, что успехи отдельной лаборатории не смогут сократить отставание российской биотехнологии от мирового прогресса. Десять лет научного застоя не прошли даром. «Пожалуй, единственный выход для нас — перенимать опыт Индии и Китая по созданию дженериков, — рассуждают в лаборатории Павла Георгиева. — Тогда и отечественные исследования будут развиваться быстрее».