Такую цель ставит перед собой  руководитель Центра геномной биоинформатики им. Ф.Г.Добржанского СПбГУ Стефан О’Брайен — американский генетик, глава лаборатории генетического разнообразия в Национальном институте рака (США).

Центр геномной биоинформатики им. Ф.Г.Добр­жан­ского — лаборатория, созданная в СПбГУ в 2011 году в рамках мегагранта Минобрнауки. В декабре 2012 года Центр отметил новоселье — наконец-то был закончен ремонт на основной площадке (в здании на Среднем проспекте В.О., 41), установлено оборудование, и ученые смогли начать полноценную работу.

На новом месте

Ведущий исследователь центра Алла Львовна Лапидус

Руководитель центра Стефан О’Брайен

Пока в основном помещении шел ремонт, ученые трудились на временных площадках. «Шел ремонт, но мы не сидели сложа руки, — говорит руководитель Центра геномной биоинформатики СПбГУ Стефан О’Брайен. — Многое было начато до переезда сюда, а открытие Центра на постоянном, хорошо оборудованном месте вселяет надежду на эффективную работу в будущем».

В помещениях Центра просторно, пространство удобно организовано для работы — чувствуется, что всё заранее хорошо продумано и нацелено на долгосрочную продуктивную деятельность. Проводя экскурсию по помещениям Центра, ведущий исследователь Центра Алла Львовна Лапидус с гордостью демонстрирует оснащение лаборатории.

Алла Львовна Лапидус долгое время работала в Америке, однако в 2012 году приехала в Россию, чтобы принять участие в создании биоинформатического центра СПбГУ. «Биоинформатические методы анализа данных необходимы во многих областях медико-биологических исследований, — говорит она. — Такого рода разработки широко ведутся в мире, а Россия пока несколько отстает. Полгода назад я приехала сюда в надежде помочь изменить ситуацию к лучшему».

Лаборатория, которую демонстрирует Алла Львовна, позволяет осуществлять сиквенс (определение первоичной последовательности) геномной ДНК, работать с культурами тканей и проводить разнообразные молекулярно-биологические эксперименты. Инструмент MiSeq фирмы Illumina, установленный в лаборатории центра, позволяет сравнительно дешево и быстро определить первичную структуру генома микроорганизма, просиквенировать и охарактеризовать гены, про которые известно, что они ответственны, например, за развитие рака, провести анализ фрагментов геномной ДНК, представляющих научный и клинический интерес. «Мощности MiSeq недостаточно, чтобы производить рентабельный сиквенс, скажем, полноразмерного генома человека, но на данном этапе такие эксперименты нами не планируются»,  — говорит Алла Лапидус.

Через тамбур проходим в культуральную лабораторию.  Эта «чистая комната» предназначена для безопасной работы с культурами тканей. «Культуры тканей выращиваются в богатой среде и могут быстро «зарасти», поэтому необходима осторожность и чистота. Важно, что мы должны защитить не только пробы, но и человека: когда мы работаем с новыми, мало изученными клетками, не всегда заранее известно их влияние на человека», — отмечает доктор Лапидус.

Геномные исследования часто предполагают большое количество однообразных ручных манипуляций в лаборатории. Для облегчения работы сотрудников и улучшения эргономики рабочих мест приобретены сравнительно небольшие, но очень полезные приборы, позволяющие быстро и просто обрабатывать большое количество чашек Петри, удобно перемещать замороженные пробы, обращаться со средами и многое другое.

На вопрос: «Достаточно ли в лаборатории оборудования?» — Стефан О’Брайен честно отвечает: «Нет!» А затем поясняет: «Оборудования никогда не бывает достаточно. Всегда можно использовать, например, более мощные компьютеры. Но нам достаточно сил для того, чтобы начать серьезную работу. И я верю, что если нас будут окружать люди, которые смогут оценить возможности и перспективы нашей работы, то наши мощности достигнут оптимального уровня».

Высокие цели Центра имени Ф.Г.Добржанского

Умные машины нового поколения помогают на каждом этапе исследований

Сейчас Центр геномной биоинформатики работает над несколькими проектами. Основной  задачей является разработка инструментов для компьютерного анализа геномных данных.  Глубокое понимание таких сложных заболеваний, как рак, требует, помимо всестороннего анализа генома самого человека, анализа геномов различных патогенов и микроорганизмов, сопутствующих заболеванию. Но рак не единственное заболевание, требующее всестороннего исследования. В круг медицинских интересов лаборатории также входит задача понять генетические особенности таких заболеваний, как СПИД и туберкулез. Второе направление работы — сравнительная геномика: ученые проводят анализ геномов различных видов позвоночных, чтобы в дальнейшем глубже понять геном человека. Проект под названием «10 000 геномов» (http://genome10k.soe.ucsc.edu/) предполагает полноразмерный сиквенс последовательностей геномов и описание примерно 10 тыс. позвоночных. «Добржанский в свое время сказал: «Ничто в биологии не имеет смысла, кроме как в свете эволюции». Поскольку у нас запланирован целый ряд эволюционных исследований, Центр и был назван в честь Феодосия Добржанского», — говорит Алла Лапидус.

Третье направление — генетический анализ вымирающих видов с целью помочь людям, несущим за это ответственность, понять, как сохранять вымирающие виды с точки зрения их генетики и эволюционного развития. Например, ученые Центра осуществляют генетический мониторинг проекта по восстановлению популяции каспийского тигра на родине.

Четвертый проект: попытка разработать этические нормы обеспечения доступа к персональной информации пациентов и приобщения большего количества ученых к данным, полученным отдельной группой исследователей или медиков. «Нужно разработать не только лабораторные протоколы, но и обеспечить моральную сторону процесса, — подчеркивает Алла Лапидус. — Гарантировать конфиденциальность информации, получить разрешение больного. Мы надеемся найти решение, которое позволит открыть доступ к результатам когортных исследований (выявляющих динамику заболеваемости в больших группах людей), но при этом обеспечит конфиденциальность и защитит права участников исследования».

Стефан О’Брайен говорит, что один из тех моментов, которые его радуют в России — это ощутимая поддержка науки. «И со стороны Петербургского университета, и городских властей, и на уровне страны, — говорит Стефан О’Брайен. — И это несмотря на то, что пишут у вас в газетах; несмотря на отношения между Россией и США, которые не всегда можно назвать простыми. Ведь ученые общаются совсем на другом уровне: исследователи в своих поисках истины всегда стремятся помочь друг другу. Несмотря на то что у науки нет определенного влияния на политику, дипломатических возможностей, мы все же вне международных отношений, мы стремимся уживаться друг с другом и продвигать науку вперед. Это то, для чего я здесь, и мне очень нравится работать с российскими учеными».

Главное — это команда

И это только часть команды Центра геномной биоинформатики

У молодых сотрудников лаборатории много работы

«Важнейшей стратегической задачей проекта является создание в Петербурге одного из мировых центров биоинформатики, с соответствующим оборудованием, технологиями и специалистами, где могли бы обучаться и работать молодые российские ученые», — говорит Стефан О’Брайен. На данный момент в Центре работают 17 человек, и молодежь среди них преобладает: студенты, аспиранты и молодые специалисты. «У нас большая лаборатория по сравнению со многими американскими, — говорит Алла Лапидус. — И мы постоянно получаем новые аппликации на позиции. Молодежь работает с большим энтузиазмом, очень талантливые люди, но у них зачастую недостаточно опыта. Мы отправляем их на курсы. Все эксперименты стоят денег, и важно разумно ставить задачи и планировать работу, чтобы это было оптимально по финансовым затратам и выходу данных».

Стефан О’Брайен подчеркивает: важно, что в команде лаборатории объединяют усилия  состоявшиеся ученые, студенты и молодые специалисты. «Также ценно, что у нас есть доступ к большим объемам международной информации, и с помощью очень мощных компьютеров мы можем ее исследовать и работать в сотрудничестве не только с учеными Петербурга, но и, скажем, с коллегами в Буэнос-Айресе и в Пекине», — говорит Стефан О’Брайен. Он продолжает речь как русский патриот: «Благодаря этому мы надеемся улучшить возможности молодых ученых в России, чтобы они могли более успешно проводить исследования в геномике на родине. Раньше здесь уделялось много внимания науке, но с распадом СССР стало плохо с финансированием, и в результате ученым открылось больше возможностей для работы за рубежом, чем здесь. Одна из целей мегагранта — наращивание мощностей, чтобы заброшенная двадцать лет назад наука стала процветать, ведь в России по-прежнему много талантливых исследователей».

По образованию сотрудники лаборатории — главным образом биологи и программисты. «Есть два мнения, как получить специалиста по биоинформатике: взять биолога и научить его программировать, либо обучить программиста биологии. По моему опыту, второе удается реже», — говорит Алла Львовна. Сама она физик, окончила МИФИ, во время учебы в котором и увлеклась молекулярной биологией. «Умение логически мыслить, находить оптимальные решения задач, планировать эксперимент — то, что воспитывают физико-математические дисциплины, — помогает  мне по сей день», — поясняет Алла Лапидус.

Когда разговор заходит о перспективах проекта — ведь мегагрант рассчитан на три года, а задачи, которые ставят перед собой сотрудники Центра геномной биоинформатики, явно рассчитаны на большую перспективу — Стефан О’Брайен уверяет, что «настроен оптимистично». «Я горжусь, что работаю сейчас в таком замечательном университете, и могу применить здесь свой богатый опыт в области биоинформатики и компьютерных технологий, чтобы вырастить из студентов с огромным потенциалом новое поколение успешных ученых, — говорит Стефан О’Брайен. — Но мне нужна помощь от государства и общества, чтобы увеличить в их глазах ценность науки и увеличить тем самым вознаграждение ученым, чтобы ситуация в России изменилась, и ученые могли остаться работать в своей стране. Петербург широко известен в мире как исторический и культурный центр с замечательной архитектурой, каждый мечтает приехать сюда и посетить его дворцы. Наша задача — воздвигнуть здесь дворец науки, чтобы показать миру другой, не менее прекрасный Петербург. Наша лаборатория — один из способов помочь воздвигнуть такой дворец».

Елизавета БЛАГОДАТОВА

Фото: Сергей УШАКОВ