В Московском государственном университете стартовал масштабный проект, поддержанный Российским научным фондом в рамках программы «мегагрантов». Его цель — создание принципиально новых систем для адресного редактирования геномов и эпигеномов, которые могли бы стать основой для отечественных генотерапевтических препаратов и сельскохозяйственных культур с заданными свойствами. Возглавляет работу известный биоинформатик, кандидат биологических наук Сергей Шмаков, который почти десять лет проработал в Национальном центре биотехнологической информации США. Именно там он открыл и охарактеризовал более десятка новых систем CRISPR-Cas, включая РНК-управляемую нуклеазу Cas13, которая уже используется в разработках для лечения наследственной слепоты. Вернувшись в Россию, ученый поставил перед собой амбициозную задачу: не только найти новые природные белки-редакторы, но и с помощью генеративных моделей искусственного интеллекта сконструировать эффективные и безопасные синтетические аналоги, свободные от зарубежных патентных ограничений.
Главная проблема существующих систем геномного редактирования, таких как CRISPR-Cas9, заключается в том, что они созданы природой для защиты бактерий от вирусов и плохо подходят для работы с большими геномами эукариот, включая человеческий. Эти белки довольно крупные, что затрудняет их доставку в клетки с помощью вирусных векторов, они могут быть токсичны и вызывать нежелательную иммунную реакцию. Кроме того, практически все известные редакторы находятся под жесткими патентными ограничениями западных научных центров, что создает серьезные барьеры для разработки и коммерциализации собственных препаратов в России. Проект, объединивший четыре лаборатории МГУ, призван преодолеть эти препятствия. Вместе с командой Сергея Шмакова, которая занимается вычислительным поиском и дизайном белков, работают лаборатории членов-корреспондентов РАН Алексея Шайтана, Андрея Кульбачинского и профессора РАН Ольги Соколовой. Такая научная связка позволяет пройти полный цикл: от компьютерного моделирования и биохимической проверки до изучения атомарной структуры белков и тестирования их работы в живых клетках.
Значительная роль в проекте отводится искусственному интеллекту, который поможет анализировать колоссальные массивы геномных данных, перебирать миллиарды последовательностей и определять наиболее перспективные. Но еще более революционный подход — использование генеративных моделей, которые способны создавать абсолютно новые белки с заданными параметрами, например, нужного размера, механизма действия и совместимости с определенными геномами. Это позволит получать патентно-чистые и доступные для российских разработчиков редакторы с теми же функциональными свойствами, что и у запатентованных зарубежных аналогов.
Итогом работы должна стать уникальная программно-вычислительная платформа, которая сможет предложить специалисту подходящий инструмент под конкретную задачу — будь то редактирование генома растения для устойчивости к патогенам или разработка терапии наследственного заболевания. А если в перспективе удастся выстроить полный цикл от компьютерного дизайна белка до клинического применения, это станет главным успехом проекта.
Сергей Шмаков подчеркивает, что, несмотря на жесткие регуляторные барьеры в России в отношении использования ГМО и геномного редактирования в клинике, ситуация постепенно меняется. Формируются механизмы ускоренной регистрации отечественных препаратов, и создание собственной технологической базы позволит стране подойти к этому моменту с уникальными суверенными решениями. В конечном счете проект нацелен на то, чтобы российская наука не просто догнала мировых лидеров, но и предложила свои оригинальные подходы в одной из самых быстроразвивающихся областей биологии - от этого зависят здоровье людей и продовольственная безопасность страны.
Подробности – в материале Светланы Беляевой «Инструменты будущего» в очередном номере газеты «Поиск».
