О масштабном проекте по прочтению полной последовательности геномов 100 тысяч жителей России мы поговорили с руководителем ООО «Биотехнологический кампус», доктором биологических наук Константином Севериновым. На базе этого геномного центра при финансировании ПАО «НК «Роснефть» идет секвенирование ДНК и биоинформатический анализ геномов здоровых добровольцев, пациентов с генетическими заболеваниями и представителей разных этнических групп. Создается база данных, которая позволит оценить геномное разнообразие российского населения и откроет новые возможности для понимания молекулярной природы и диагностики наследственных болезней.
«Наличие здоровых добровольцев — это сильная часть проекта»
Ваш проект называется национальной генетической инициативой и финансируется компанией «Роснефть». Расскажите, как отбираются образцы ДНК для полногеномного секвенирования среди российского населения?
Наш основной проект называется «Национальная генетическая инициатива 100 000 + Я». «Я» подчеркивает идею волонтерства, все наши участники — добровольцы. Цель проекта — прочтение 100 тысяч полных геномов россиян и создание базы для их хранения и анализа. Проект корпоративный, его полностью финансирует ПАО «НК «Роснефть». Делается это в рамках технологического партнерства с государством по Федеральной научно-технической программе развития генетических технологий. Семьдесят тысяч образцов мы получим от сотрудников компании «Роснефть» и членов их семей. Тридцать тысяч — от партнеров, которые предоставляют нам два типа образцов: этнические выборки и выборки пациентов, страдающих определенными заболеваниями. Этнические выборки передаются организациями, которые на протяжении длительного времени составляли коллекции биоматериалов, полученных от представителей различных народов, населяющих нашу страну.
На сегодня мы секвенировали около 5000 образцов из 50 популяций (народов). Медицинские образцы мы получаем от Медико-генетического научного центра имени академика Н.П. Бочкова, Центра детской гематологии, онкологии и иммунологии имени Дмитрия Рогачева, ФГБНУ Уфимского федерального исследовательского центра, Томского национального исследовательского медицинского центра РАН и других медицинских организаций. Определение последовательности генома бесплатно как для наших партнеров, так и для их пациентов. На сегодня в нашей базе более 17 тысяч «медицинских» геномов. Результаты секвенирования мы возвращаем партнерам, которые направили образцы пациентов, туда, где пациенты проходят лечение, они проводят биоинформатический анализ, чтобы установить молекулярную природу болезни. Если у них возникают проблемы, мы им помогаем.
Как согласуется между собой то, что проект корпоративный и в тоже время национальная генетическая инициатива? Прежде всего в том, что касается отбора участников?
Название «Национальная генетическая инициатива» отражает то, что мы де факто являемся крупнейшим центром полногеномного секвенирования в стране. В ПАО «НК «Роснефть» работает более 300 тысяч человек, она представлена во всех регионах России, поэтому корпоративные волонтеры — достаточно представительная выборка для оценки генетического разнообразия жителей нашей страны. Мы собираем образцы так, чтобы обеспечить представленность различных регионов. Например, сейчас мы заканчиваем сбор образцов в Башкортостане и Самарской области, начинаем в Красноярском крае, следующий будет в ХМАО.
Насколько репрезентативной будет наша коллекция из 70 тысяч образцов, покажет время. Первый крупный сбор у корпоративных волонтеров мы организовали год назад в Москве, собрали около 10 тысяч образцов. У меня было представление, что Москва — это такой плавильный котел, и что может быть, весь проект можно было сделать не сходя с места — кого тут только нет….
Популяционные генетики с вами бы не согласились.
И оказались бы правы. Анализ данных показал, что с генетической точки зрения 90% наших волонтеров — это Среднерусская возвышенность.
Большая часть выборки, условные 70 тысяч, у вас составляют «популяционную когорту». Имеется в виду российская популяция?
В нашем случае национальность определяется по паспорту.
Разве не по самоидентификации? В паспорте не указана национальность.
Да, не указана. Но, условно говоря, человек, родившийся в Габоне, а потом получивший российский паспорт, работающий в «Роснефти» и пожелавший участвовать в проекте, для нас является легитимным волонтером. А человек, который родом с Урала, но имеет белорусский паспорт, даже если захочет, в проекте участвовать не сможет. Так сконструирован проект. Очевидно, что это приводит к ряду ограничений. Например, если мы хотим более глубоко исследовать вклад разных этносов в генетическое разнообразие современных россиян, то представители «чистых» популяций сопредельных стран были бы для нас очень важны, но формально они не входят в наш мандат.
Участие родственников в выборке — это было условие «Роснефти»? Вероятно, это дает какие-то плюсы для геномного анализа — вы можете сравнивать «тройки», но ведь появляется большой минус — если в выборке есть родственники, снижается генетическое разнообразие.
В генетическом смысле муж и жена родственниками не являются.
Это конечно. А кровные родственники?
С ними есть и проблемы, и возможности. Исходно мы считали, что если в компании работает 300 тысяч человек, то 70 тысяч будет легко набрать. Но волонтерство по определению означает, что люди могут и не прийти. А если какой-то сотрудник решил поучаствовать в нашей инициативе, вероятность, что он или она приведет родственников, велика, и мы получим больше образцов.
Но меньшее генетическое разнообразие.
Мы можем родственников выделять и анализировать отдельно. Сотрудники, которые особенно активно привлекают родственников, — или просто «прошаренные», интересуются генетикой, или у них подозрения, что в семье есть какие-то генетические заболевания. И тогда как раз важно сравнивать геномы родственников между собой. У нас есть случаи, когда мы детектируем повышенные риски онкологических заболеваний в нескольких поколениях семьи волонтера.
С другой стороны, если у вас не хватает волонтеров, вы можете и другие группы населения как-то охватить, не только сотрудников «Роснефти»?
Это корпоративный проект, компания его полностью оплачивает. Анализ дорогой, и логично, что сотрудники компании имеют преимущество. Конечно, медики готовы вести к нам своих пациентов почти в любых количествах, можно увеличивать их долю. Но я считаю, что наличие здоровых добровольцев — это сильная часть проекта. Иметь здоровую популяционную когорту для оценки частот встречаемости различных мутаций — это очень полезно.
Какие еще данные вы собираете у волонтеров?
У нас есть стандартная анкета, которую мы разработали с учетом наработок других геномных центров. Там есть год рождения, национальность, образование, вес-рост, перенесенные операции, заболевания и т. д. Эти метаданные могут использоваться для формирования когорт при анализе данных. Но так как эта анкета не валидированная, к ней нужно относиться осторожно. Однако на больших числах ошибки должны выправиться. Кроме того, у нас по требованиям Федерального закона «О защите персональных данных» есть один легальный путь и один документооборот на образцы волонтеров — участники дают согласие на обработку персональных данных и информированное согласие на участие в исследовании. Так как это персональные данные, то нужны их личные подписи, и у нас есть сейф, где они хранятся. Часть этнических и медицинских образцов — «архивные», для того, чтобы начать с ними работать, нам нужны одобрения локальных этических комитетов.
«Генетический портрет» и информация о рисках
В медицинской когорте вы уже обнаружили много генетических вариантов, которые связаны с различными заболеваниями. Эти варианты были найдены именно благодаря полногеномному секвенированию? Для этого было недостаточно панелей?
Не все варианты входят в доступные генетические панели, кроме того, панели быстро устаревают, а разработка и доступ к новым панелям сейчас затруднены. Экзомы теоретически должны работать по всей кодирующей части генома, но на практике это не так. Даже если вы объедините панельные данные с экзомными, более чем для 25% пациентов не удается обнаружить мутации, которые могли бы быть ответственными за заболевание. Даже с относительно простыми орфанными заболеваниями.
По результатам первого года работы у нас сотни случаев, когда именно полногеномное секвенирование позволило определить известный патогенный аллель, который не удалось обнаружить на панелях или на экзомах. Масса случаев, когда мы находим новые, ранее не описанные варианты, которые могут быть ответственны за возникновение болезни. Понятно, что в отсутствие функционального анализа эти варианты становятся в лучшем случае потенциально патогенными, с ними надо разбираться.
Кроме того, у нас идет проект с врачами Центра имени Дмитрия Рогачева по фармакогенетике. Мы используем наши собственные наработки и исследования, которые показывают, насколько эффективно метаболизируются лекарства, и на основании этого даем врачам рекомендации, с какой вероятностью использование того, или другого лекарства приведет к побочным эффектам.
Вы уже даете такие практические рекомендации?
Да. Но для нас это тяжелый проект, потому что за метаболизм лекарств отвечают сильно вариабельные гены. Они, как правило, даже не входят в общую сборку генома, потому что геномы собираются по готовой матрице, по референсу, и собираются только те участки, которые у всех более-менее похожи. Если участок сильно полиморфный, он не идет в общую сборку. Нужно отдельно смотреть для конкретного человека на то, что у него не собралось по референсному геному, и со всем этим разбираться. В общем, это требует значительной работы наших биоинформатиков.
При секвенировании геномов здоровых добровольцев вы также обнаруживаете некоторые варианты, имеющие медицинское значение, так?
Мы сталкиваемся с так называемыми вторичными находками. Это мутации в геноме здорового человека, которые, согласно принятым во всем мире рекомендациям профессиональных сообществ — Американского колледжа медицинских генетиков, Медико-генетического научного центра имени академика Н.П. Бочкова, Московского общества медицинских генетиков и т.д., повышают риск развития определенных заболеваний, и для которых имеются конкретные рекомендации, как снизить риски. Условно говоря — делайте колоноскопию раз в два года, начиная с 25 лет, а не с 45, как обычно. Но люди-то про это не знают. На выборке в десять тысяч человек корпоративных волонтеров мы обнаруживаем вторичные находки у 200–250 человек. При этом 99,9% волонтеров ставят галочку в информированном согласии, что они не возражают, чтобы с ними связались, если что-то найдут, и у нас есть возможность доводить до них информацию, предлагая пройти консультацию у врача-генетика.
А вы обязаны им это сообщать, исходя из подписанного согласия?
Нет, не обязаны. По собственной инициативе всем волонтерам мы предоставляем «генетический портрет». Это развлекательная генетика по 30 признакам, с медициной не связанная. Но чисто из этических соображений, если мы знаем, что у человека есть риск и есть меры, которые помогут его снизить, то этой информацией необходимо поделиться. У каждого волонтера есть личный кабинет, и туда попадает как «генетический портрет», так и рекомендации обратиться к врачу-генетику и пройти дополнительную проверку. Ведь мы не медицинская организация. Диагнозы мы не ставим. Более того, полногеномное секвенирование не является медицинской услугой, поэтому на основании того, что мы что-то нашли, вообще говоря, ничего сделать нельзя. Необходимо валидировать секвенированием по Сэнгеру, но это не наше дело.
Полногеномное секвенирование не считается медицинской услугой, но некоторые медицинские компании уже сейчас его делают.
Диагноз на основании геномного сиквенса поставить нельзя. Вам расскажут про риски, с вами могут обсудить, что они значат, но диагноз вам поставит врач-генетик на основании данных секвенирования и большого количества дополнительной клинической информации.
У вас медицинская часть объединена с этнической в одной выборке, или это только так кажется? 70 тысяч – это здоровые добровольцы, а 30 тысяч составляют медицинские плюс этнические образцы?
Она объединена по чисто формальному признаку партнерства. Тридцать тысяч партнерских образцов одобрены руководителем «Роснефти». Это — чистая благотворительность.
С кем из популяционных генетиков вы сотрудничаете, какие коллекции ДНК коренных народов используете?
В Москве — с Еленой Владимировной Балановской и Светланой Андреевной Лимборской из МГНЦ имени Н.П. Бочкова, в Уфе — с Эльзой Камилевной Хуснутдиновой из ФГБНУ «Уфимский федеральный исследовательский центр», в Томске — с Вадимом Анатольевичем Степановым из Томского НИМЦ РАН.
Вы берете у них непосредственно биологические образцы?
Они передают нам кровь или уже выделенную ДНК. Часто эта ДНК старая, это накладывает определенные ограничения, потому что не на всех образцах мы можем достичь того стандарта, который нас устраивает.
«В моей практике это первый проект, который сделан по уму»
Что касается технологии секвенирования, у вас работают китайские секвенаторы? Поэтому нет проблем с расходниками и с реактивами?
Основные приборы для коротких прочтений — шесть китайских секвенаторов MGI Т7. У нас нет проблем с расходниками, потому что проект правильно выстроен. Мы не покупали приборы, чтобы потом покупать реагенты, когда или если деньги появятся. Мы законтрактованы непосредственно с производителем на выполнение 150 тысяч сиквенсов в течение трех лет. Поэтому все работает как часы. В моей практике это первый проект, который сделан по уму: понятно, как ты в него входишь, как ты будешь его выполнять, и какой будет результат.
Подготовку образцов для секвенирования осуществляют роботы?
Да. У нас есть китайские и швейцарские. Я вел переговоры с департаментом швейцарского агентства по экспортному контролю, объясняя, как мы будем использовать роботы Hamilton. И они нам были поставлены. Впрочем, китайские оказались сильно лучше.
Какая у вас производительность секвенирования, и сколько людей вовлечено в работу над проектом?
Процесс секвенирования идет круглосуточно, на пике мы секвенируем более тысячи геномов в неделю. У нас больше 80 человек сотрудников, включая административный персонал. Осенью мы планируем расшириться на 25 человек. У нас две корпоративные магистерские программы, каждая набирает по десять человек в год. Многие студенты, включая пришлых, не из наших программ, крутятся в центре и тоже что-то делают.
Сколько геномов вы уже секвенировали на сегодня?
У нас собрано более 50 тысяч образцов и секвенировано почти 45 тысяч геномов. Тридцать первого декабря 2025 года «флажок упадет», и мы должны показать, что у нас сделано 100 тысяч геномов.
Можете назвать общую стоимость проекта «100 000 + Я»?
Более 20 миллиардов рублей.
Каким будет конечный результат? Когда вы секвенируете 100 тысяч геномов, будут ли сохраняться образцы ДНК в виде биобанка или планируется только электронная база?
Мы храним ДНК до тех пор, пока не узнаем, что получили на ней сиквенс хорошего качества. Если образец почему-то особенно интересен, мы его храним дольше — у нас достаточно кельвинаторов. На каждом образце стоит уникальный идентификатор, и мы можем к нему вернуться, если возникнет необходимость. А что касается сиквенсов, так как у нас очень значительные мощности для хранения данных, мы сохраняем все первичные результаты секвенирования, как для коротких, так и для длинных прочтений. Мы можем возвращаться к ним и проводить какие-то дополнительные анализы по мере надобности. В добровольном информированном согласии на исследование подавляющее большинство участников инициативы соглашаются на повторный контакт, так что при необходимости мы можем предложить им сдать образцы еще раз.
«Нужно привлекать специалистов со стороны, чтобы resource превратился в research»
Какова Ваша стратегия использования полученных геномных данных? Например, результаты UK Biobank используются многими исследователями для самых разных целей. Каков будет доступ к вашим данным?
И UK Biobank, и All of Us — американская инициатива, которую длительное время поддерживают Национальные институты здоровья, — предоставляют свои данные квалифицированным внешним пользователям. Есть процедура обеспечения доступа к базе, есть процедура работы с базой, есть обязательства, которые вы на себя берете, есть цена, которую вы за это платите. Вы можете работать в выделенном для вас пространстве, но выгружать данные из базы вы не можете. Предполагается, что ваши результаты будут опубликованы и станут достоянием всех. Мы тоже заинтересованы в организации доступа квалифицированных ученых к нашей базе. Очевидно, что мы не можем заменить собой всех российских генетиков и биоинформатиков. При штате в 20–30 биоинформатиков квалифицированно анализировать нашу базу, вынимать из нее различные смыслы, а еще и помогать врачам мы не сможем. Нужно привлекать специалистов со стороны, чтобы resource превратился в research.
В частности, мы договорились с руководством РНФ, что организуем программу грантов, они будут администрироваться РНФ, но фондироваться «Роснефтью». Это гранты по геномике и генетике человека, стандартный грант по семь миллионов в год для группы, и мы будем участвовать в отборе. Условием грантов будет использование нашей базы для получения ответа на те или иные научные вопросы. Программа должна начаться в следующем году. Тем самым, база контролируемо откроется. И UK Biobank, и All of Us не дают гранты, чтобы люди анализировали их данные, наоборот, они берут деньги за то, что люди получают доступ к базам. Мы хотели бы тоже прийти к такой модели. Но проблема в том, что у наших ученых денег нет, поэтому мы вынуждены их принуждать таким странным образом. Скорее всего, большую часть грантов получат наши партнеры, что логично.
Помимо грантов, как будет продолжаться проект? Увеличится ли количество секвенированных геномов?
После завершения проекта «100 000 + Я» мы продолжим секвенировать медицинские образцы на уровне около 15 тысяч образцов в год. В сотрудничестве с Центром имени Дмитрия Рогачева откроем лабораторию клеточной инженерии, где будем валидировать находки, которые сделаны по результатам секвенирования их пациентов. Это те самые случаи, когда мы видим мутации, не описанные в имеющихся базах данных, и требуется экспериментальное подтверждение того, что они действительно являются причиной заболевания.
Как вы считаете, достаточно ли разработано правовое регулирование геномных данных в нашей стране?
По закону геномные данные относится к персональным данным, соответственным образом они нами и защищаются. Мы видим по нашим волонтерам — многие волнуются, задают вопросы о безопасности их данных. Как ни странно, апелляция к механизмам защиты, которые изложены в ФЗ «О персональных данных», а мы им полностью соответствуем и даже реализуем более строгий подход, скорее вызывает подозрения. Например, люди опасаются, что эти данные могут быть получены работодателем. В этом смысле у нас все хорошо, потому что мы не является работодателем наших волонтеров, а их работодатели не имеют доступа к базе. Конечно, те, у кого есть генетические заболевания в семье, воспринимают нашу программу как манну небесную — и правильно делают. Их убеждать ни в чем не приходится.
Геномные данные в вашей базе полностью анонимизированы?
У нас есть система нескольких ключей, которая позволяет выйти с геномной информации на конкретного человека. Возможность деанонимизировать данные при соблюдении процедур, защищающих права каждого участника, очень важна. Она позволяет доводить до волонтеров важную для их здоровья информацию, например, вторичные находки.
Планируются ли какие-то изменения в законодательство в области геномных данных?
При Президиуме ФНТП есть группа, которая занимается правовыми вопросами. Она рассматривает, в частности, вопросы, связанные с геномным редактированием, потому что ФНТП развития генетических технологий предусматривает создание новых штаммов бактерий, новых сортов растений и новых пород животных методами генетического редактирования и введение их в практику. Но имеющееся законодательство не позволяет это сделать.
Но специалисты подчеркивают, что геномное редактирование при помощи системы CRISPR — это не то же, что генная модификация.
Да, есть идея, что отредактированное и модифицированное — это не одно и тоже. В любом случае, у нас есть право в рамках технологического партнерства с государством выходить с законотворческими инициативами. Конкретно нас больше всего волнуют вопросы стандартизации процессов полногеномного секвенирования и обработки данных. Для определения точности секвенирования разработаны так называемые платиновые геномы, которые прочитаны с максимальной точностью, каждая хромосома отдельно. Их можно использовать для сертификации центров геномного секвенирования. Есть американский платиновый геном. Есть так называемый «еврейский сын» (и это не Христос) — еврейский платиновый геном. Китайцы сейчас сделали свой. Мы только что закончили платиновый геном, сделанный на основании анализа геномов трех поколений большой семьи. Мы надеемся, что этот продукт позволит сертифицировать геномные лаборатории по результату, а не по тому, какие у них машины и наборы реагентов.
Оценили 4 человека
9 кармы