Все дело в ДНК. Белорусские ученые превращают невозможное в возможное благодаря геномным биотехнологиям 

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.

Провести стресс-тест и отредактировать геном. Над какими биотехнологиями растений работают ученые Беларуси

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,
БЕЛТА-0-