С прицелом на будущее

Высокий биотехнологический потенциал

Впервые оказавшись в центре, невозможно не представить себя героем путешествия в будущее. Современное красивое здание поражает продуманностью и функ­циональностью, расположенные внутри него лаборатории оснащены высокотехнологичным оборудованием для проведения цитологических, генетических, микробиологических, молекулярно-биологических и физико-химических исследований.

НЦБ, построенный по проекту известной американской компании CUH2A, специализирующейся на проектировании лабораторных помещений, соответствует всем международным стандартам, в том числе стандартам экологической и биологической безопас­ности BSL-2.

Национальный центр биотехнологий, как отмечает его руководитель Ерлан Раманкулов, является одним из немногих крупных научных учреждений, занимающихся разработкой инновационных биотехнологий и биотехнологических продуктов для здравоохранения, охраны окружающей среды, сельского хозяйства, а также пищевой и перерабатывающей промышленности, горного дела и переработки полезных ископаемых.

– Здесь все создавалось прак­тически с нуля, и, разумеется, нам пришлось взращивать свои кад­ры. За 15 лет мы стали одним из самых крупных ведущих научных учреждений в стране. Если в 2005 году в центре насчитывалось не более 50 сотрудников, то в настоящее время у нас трудятся свыше 300 специалистов. Мы находимся в постоянном поиске талантливой молодежи, профессионально развиваем ее и на выходе получаем ученых с широкой компетенцией, которым под силу большой круг задач. Радует и то, что молодых людей, желающих заниматься наукой, с каждым годом становится все больше. Каж­дую неделю нам присылают не менее 10–15 резюме. Бывает, что по вопросам трудоустройства к нам обращаются и зарубежные ученые, – говорит руководитель.

По мнению Ерлана Раманкулова, все эти годы казахстанская наука динамично развивается благодаря проводимой государством политике и финансовой поддержке.

– Нашими учеными создаются зоны компетенций, которые поз­воляют быстро воспринимать новейшие актуальные технологии, оперативно адаптировать их к отечественным условиям и использовать во благо человека, – делится он. – Несмотря на то что НЦБ побеждает в конкурсах на программное финансирование, акцент все же делается на научные гранты, выигранные на конкурс­ной основе отдельными учеными, что во многом стимулирует инициативу и продуктивность наших сотрудников. Но это было бы невозможно без эффективной и прозрачной работы международной научной экспертизы и национальных научных советов, являю­щихся механизмом и гарантом справедливого и объективного распределения грантов.

По словам руководителя, создание Национального центра биотехнологий стало для казахстанской науки важным достижением. Биотехнология с ее громадными возможностями и перспективами в современной глобальной экономике становится одним из верных способов выхода на новый уровень развития страны. Ведь это не только наука, основанная на растительных, животных и человеческих клетках, но и разработка инноваций и их дальнейшая коммерциализация. В развитых странах данная отрасль стала ведущим сектором экономики и уже начинает опережать компьютерные и IT-технологии как по обороту, так и по капитализации. Казахстан также стремится к этому, успешно используя, создавая и внедряя инновационные технологии.

Генетика и генетический паспорт

Генетические исследования занимают важное место в направлении научных исследований и разработок НЦБ.

– Один из главных результатов изучения генома человека – это возможность прогнозирования заболеваний, которые еще не диагностируются у человека, то есть это очень ранняя, досимптомная диагностика. Почему она важна? Если взглянуть на генетически абсолютно здорового человека, то в течение жизни данный индивидуум ничем серьезным болеть не будет. К тому же если он ведет здоровый образ жизни, то может сполна положиться на заложенный природой потенциал своего организма. Все его проблемы будут ограничиваться инфекционными заболеваниями и травмами, от которых, как известно, никто не застрахован. Только при дос­тижении преклонного возраста у него возникают определенные возрастные заболевания, так как изнашиваются те или иные жизненно важные системы организма. Но реалии нашей жизни таковы, что никто из нас не идеален во всех отношениях, включая нашу генетику. Мы являемся носителями огромного множества мутаций, как правило, безвредных и малозаметных, что и составляет в итоге нашу с вами уникальную индивидуальность. И когда речь идет о предрасположенности любого человека к тем или иным заболеваниям и о том, как их нужно лечить, мы для врача являемся, образно выражаясь, «черным ящиком». Не зная индивидуальных особенностей каждого организма в отдельности, врач никогда не может с точностью предположить, к примеру, как мы отреагируем на то или иное лекарство, включая его дозировки. Когда же мы начинаем читать геном человека, то «черного ящика» больше нет. Гены дают подробную информацию о каждом человеке. Таким образом, становятся понятными возможные будущие проблемы со здоровьем, – рассказывает руководитель цент­ра Ерлан Раманкулов.

Ученый уверен, что в ближайшем будущем каждый казахстанец сможет получить индивидуальный генетический паспорт, содержащий информацию о предрасположенности к различным заболеваниям, и рекомендации по видам физической активнос­ти, основанные на результатах генетических анализов.

Сегодня любой желающий может обратиться в Национальный центр биотехнологий, с тем чтобы пройти обследование по различным наборам генетических исследований. Причем сделать это можно как по направлению медицинских организаций, так и по личной инициативе. В рамках последней наиболее популярными являются генетические исследования в области косметологии, метаболизма необходимых организму витаминов, пищевых продуктов, предрасположенности к тем или иным вредным привычкам. Медицинские организации в основном направляют пациентов для прохождения исследований на предрасположенность к ожирению и сахарному диабету, онкологическим заболеваниям, тромбозам, болезням сердца и сосудов, склонности к болезни Альцгеймера, остеопорозу, для проведения индивидуальных фармакокинетических тестов, которые помогут в правильном назначении лечения.

Важную информацию здесь могут получить и будущие спортсмены – молодым людям просчитают скоростно-силовой потенциал, склонность к травмам, набору мышечной массы, порекомендуют индивидуально, как распределять физические нагрузки. Кроме того, действующим спорт­сменам помогут разработать правильное питание.

– Большое внимание мы уделяем женскому здоровью. Есть большой набор генетических анализов, направленных на понимание своей генетики в отношении предрасположенности к раку матки, яичников или молочной железы. Очень актуальным вопросом является бесплодие. Когда возникает подобная проблема, то у врача есть масса предположений о возможных его причинах, причем как у женщины, так и у мужчины. Здесь очень важно быстро сузить круг вероятных причин путем проверки ряда мутаций в генах, влияющих на зачатие плода. То же самое касается и главной причины смертности в современном обществе – болезней сердечно-сосудистой системы. Например, генетическая склонность к тромбозам стала особенно актуальной во время пандемии. Сейчас уже все знают, что тромбообразование во время коронавирусной инфекции – одна из главных угроз жизни пациента, и понимание врачом того, насколько пациент склонен к нему по своей генетике, является жизнеопределяющим, – прокомментировал руководитель центра.

Между тем в современном мире выпускается все больше лекарств, которые не назначаются для лечения болезни без предварительного генетического анализа.

– К примеру, когда в западных странах врач назначает больному тромболитики, такие как клопитагрель или варфарин (тромболитики – лекарства, разжижающие кровь, их назначают людям, перенесшим операции или предрасположенным к тромбозу), то обязательно опирается при этом на результаты генетичес­кого анализа. Там запрещено использовать сильные тромболитики без понимания наличия у больного определенных мутаций. Доза тромболитика будет зависеть только от того, сколько у больного мутаций и в какой комбинации они представлены. Для правильного назначения препарата есть специальная формула, в которую вводят результаты анализа и получают правильную дозировку. Здесь важно знать, к примеру, насколько быстро работают ферменты, которые утилизируют это лекарство. Между тем одни мутации могут замедлить работу ферментов, другие – ускорить. Таким образом, лекарство может либо циркулировать в крови пациента и действовать там в несколько раз дольше ожидаемого, либо, наоборот, неожиданно быстро исчезать из организма больного. В итоге врач надеется на один эффект, хотя результат может оказаться совершенно иным, а в случае применения мощных тромболитиков могут иметь место тяжелые последствия, вплоть до смертельных исходов. К сожалению, в Казахстане такие лекарства назначаются по старинке – в соответствии с возрастом, весом и полом, то есть на глазок, – говорит ученый-генетик.

Против коронавируса

Как и все мировое медицинское сообщество, казахстанские ученые в период пандемии занимались разработкой экспресс-диагностики коронавирусной инфекции. В начале прошлого года, когда коронавирус только появился и на мировом рынке не было доступно никаких тест-систем для обнаружения COVID-19, по запросу Минздрава ученые центра разработали отечественный ПЦР-тест, которым тестировали всех людей, прибывших из Китая с симптомами простудных заболеваний. Компоненты для теста интезировали, собрали и испытывали в лабораториях НЦБ.

– Первые пассажиры, прилетевшие в феврале 2020 года из Китая с простудными симптомами (около 250 человек), проверялись нашими лабораториями с помощью казахстанской ПЦР тест-системы. А в марте, когда появились российские и китайские коммерческие тест-системы, лаборатории Минздрава сами стали осуществлять диагнос­тику. Тесты сделали бесплатно, но поскольку они изготавливались в лабораториях, то количество их было ограничено. Всего для Минздрава мы выпустили 11 тысяч тест-систем, – поделился Ерлан Раманкулов. – Стоит отметить, что наши тест-системы более чувствительны по сравнению с обычными коммерческими ПЦР-анализами. Кроме того, они располагают специальной системой внутреннего контроля, позволяющей обнаружить возможную человеческую ошибку. Такая система позволяет выявить плохое качество материа­ла, взятого у пациента, сообщает о качестве выделенной вирусной РНК и контролирует правильность проведения самой реакции ПЦР. Безусловно, она сложнее, и, соответственно, ее стоимость выше, поэтому используется в качестве референсной тест-системы для выявления и определения наиболее тяжелых случаев.

Стволовые клетки в помощь

Сегодня научные исследования вышли на новый виток развития. В числе наиболее перспективных разработок Национального центра биотехнологий – клеточный препарат «Фиброспрей» для лечения пациентов с обширными и глубокими ранами и ожогами. Препарат представляет собой суспензию клеток кожи человека (фибробластов), которая наносится на раневую поверхность в виде аэрозоля и вдвое ускоряет процесс заживления раны. Кроме того, в клинической практике препарат используют в комбинации с аутодермопластикой для повышения приживления кожных трансплантатов.

Учеными центра разработана технология получения стволовых клеток для восстановления сложных переломов и поврежденных коленных суставов – биокомпозитный клеточный гидрогель. Препарат уже прошел доклинические испытания и показал свою высокую эффективность при восстановлении глубоких дефектов хрящевого покрытия коленного сустава. В основе гидрогеля лежат собственные мезенхимальные стволовые клетки пациента в комбинации с ростовыми факторами, необходимыми для регенерации костной или хрящевой ткани. Результаты исследований показали, что инъекционные биоматериалы являются полностью биосовмес­тимыми, биодеградируемыми и способны контролировать длительное время высвобождение рос­товых факторов в поврежденное тканевое окружение, тем самым усиливая процесс регенерации. Благодаря препарату имеется возможность полностью восстановить повреж­денную костную и хрящевую ткань в течение 3 месяцев после операции.

– В современных реалиях невозможно стать успешным государством без эффективного развития науки. В этом аспекте биотехнологическая отрасль имеет особый статус и оценивается как один из ведущих факторов экономического развития многих стран. Во многом эта отрасль определяет здоровье людей, экологию, совершенствует технологии в аграрном секторе и биоэнергетике. В Казахстане сфера использования биотехнологий двигается в правильном направлении и уже показывает реальные результаты. Весомый вклад в отрасль вносит и наш центр с высоким научным потенциалом, ведущими учеными, в арсенале которых собственные перспективные научные исследования, – резюмировал руководитель центра Ерлан Раманкулов.