Когда в России сложится национальная сеть биобанков?
Представьте огромную библиотеку, где вместо книг на полках - образцы крови, тканей, ДНК и связанные с ними медицинские данные миллионов людей. Это биобанк - высокотехнологичное хранилище, фундамент современной медицины. Процесс его создания называется биобанкинг, и это не просто заморозка биоматериалов, а систематический сбор образцов, распределение их по строгим научным протоколам и надежное долгосрочное хранение.
Биобанки открывают для медицины огромные возможности: дают ключ к пониманию болезней, разработке новых лекарств, персонализированному лечению. Они позволяют выявлять биомаркеры для ранней диагностики, изучать генетические механизмы заболеваний, тестировать препараты на реальных биоматериалах людей и разрабатывать персонализированные схемы лечения.
Как развивается эта сфера в мире и какие перспективы у российского биобанкинга? Попробуем разобраться.
Глобальный тренд
Еще в 2009 году журнал Time включил биобанки в список «10 идей, меняющих мир прямо сейчас», назвав их главной возможностью для ученых и медиков получать знания. Ведущие страны быстро осознали стратегическое значение биобанкинга и сегодня вкладывают огромные ресурсы в создание национальных сетей и инфраструктур. Согласно отчету одной из ведущих мировых компаний по разработке стратегических идей, Precedence Research, объем индустрии в 2024 году оценивался в 83,5 миллиарда долларов США. Ожидается, что к 2034 году он превысит 182 миллиарда.
Действительно, за последние 15 лет область биобанкинга быстро расширялась, и это в первую очередь связано с глобальным трендом на персонализированную медицину. Так, к примеру, по данным Международного агентства по изучению рака (IARC), современные биобанки служат основой для развития трех ключевых направлений биомедицинской науки. Первая - это молекулярная и генетическая эпидемиология, изучающая влияние генетических и экологических факторов на развитие заболеваний как в отдельных семьях, так и в целых популяциях. Вторая - молекулярная патология. Предмет исследования в этой междисциплинарной области медицины и биологии - молекулярные механизмы развития заболеваний на уровне ДНК, РНК, белков и других биологических молекул. Третья - фармакогеномика, раздел фармакологии и геномики, в котором рассматривается, как генетические особенности человека влияют на реакцию организма на лекарственные препараты.
Сегодня в мире существуют десятки масштабных биобанков, и некоторые из них поражают своими размерами и возможностями. Ведущая новостная медиаплатформа, посвященная продвижению и развитию биобанкинга и биоконсервации в мире, Biobanking.com выделяет сразу несколько главных игроков. Один из крупнейших клинических биобанков создан при Медицинском университете Граца - Biobank Graz. Здесь хранятся более 20 миллионов образцов тканей, крови, мочи и других биоматериалов, собранных за 30 лет. Биобанк работает по международным стандартам (ISO) и предоставляет данные для исследований рака, нейродегенеративных и других заболеваний. Еще одно масштабное хранилище (более 10 миллионов биоматериалов) находится в Шанхае - Zhangjiang Biobank. Этот коммерческий биобанк специализируется на хранении опухолевых тканей, клеток и микробиома. Он оснащен передовыми платформами для геномики и протеомики, а его разработки уже привели к созданию диагностических тестов, одобренных китайскими стандартами.
Около миллиона биоматериалов удалось собрать у добровольцев в США благодаря национальной программе All Of Us. Хранит огромную коллекцию (5,1 миллиона образцов от 562 тысяч человек) также биобанк IARC при Всемирной организации здравоохранения. Его основу составляют материалы, полученные в ходе масштабного европейского исследования EPIC - проекта, изучающего население европейских стран через взаимосвязи между питанием, образом жизни, факторами окружающей среды и заболеваемостью раком и другими хроническими болезнями.
Существуют десятки менее масштабных хранилищ, содержащих по несколько сотен тысяч образцов, но и такие «коллекции» по меркам экспертов тоже считаются внушительными. Кроме того, с каждым годом эти «биологические библиотеки» пополняются, поскольку фармацевтические компании вкладывают все больше инвестиций в разработку лекарств.
А как у нас?
Активно развивается биобанкинг и в России. Однако научное сообщество убеждено, что нужно идти еще дальше, к созданию единой национальной сети биобанков. Необходимость такого объединения недавно обсудили участники заседания научного совета «Науки о жизни» Российской академии наук (РАН), которое состоялось в пресс-центре ТАСС. Задал тон встрече вице-президент РАН Владимир Чехонин, который обратился к собравшимся с вопросом: что нужно сделать, чтобы в России появилась национальная сеть?
Как подчеркнул В.Чехонин, ни одна область современной медицины - от разработки новых лекарств до регенеративной медицины и диагностики - не может обойтись без биобанков. Национальная сеть в этом смысле поможет объединить разрозненные ресурсы, утвердить процедуры сбора и хранения образцов и в итоге ускорить исследования и внедрение их результатов в клиническую практику. И это критически важно для России.
Крупнейшим отечественным хранилищем в России на сегодня является биобанк Национального медицинского исследовательского центра терапии и профилактической медицины Минздрава России (НМИЦ ТПМ РФ), в нем собрано более миллиона образцов сывороток крови и ее производных от более чем 120 тысяч пациентов. На основе этих биобанковских данных ученые создают генетические тесты для оценки риска сложных (полигенных) болезней - главных причин ранней смерти. Это позволяет медикам разрабатывать индивидуальные системы профилактики и терапии как для целых регионов, так и для каждого человека в отдельности.
– Биобанк - структура, которую трудно создавать и поддерживать, здесь крайне высоки требования к стандартизации, - отмечает директор НМИЦ ТПМ академик РАН Оксана Драпкина. - Мы изучили весь мировой опыт, побывали во многих организациях. Сегодня мы - единственный эпидемиологический биобанк в РФ, наша цель - объединить все биобанки страны и специалистов в области биобанкирования.
По словам О.Драпкиной, первый шаг со стороны НМИЦ ТПМ к единой сети уже сделан - центр выпустил книгу «Монография биобанкирования», которая, по сути, представляет собой национальное руководство: в нем собраны все основные подходы к созданию биобанка.
Как отметила директор НМИЦ ТПМ, российские биобанки уже плотно взаимодействуют друг с другом, ведь в России уже существует Национальная ассоциация биобанков и специалистов по биобанкированию (НАСБИО). Но чтобы взаимодействие вышло на новый уровень, необходимы постановление правительства и единый центральный оператор, который будет следить за соблюдением всех стандартов (в том числе международных) и координировать работу с Минздравом, Минобрнауки и Федеральным медико-биологическим агентством.
– Вопрос о финансировании должен решаться на самом высоком уровне, - подчеркнула академик.
То, что биобанки играют колоссальную роль для лидерства в биомедицинских исследованиях XXI века, уверен и директор Института мозга, заместитель директора по научной работе Научного центра неврологии академик РАН Сергей Иллариошкин. Он обратил внимание на тревожную динамику: из года в год стремительно растет количество пациентов с различными формами нейродегенеративной патологии.
– Нейробиобанки - важнейший ресурс! В запасах нашего института уже находятся примерно 500 тысяч единиц хранения: сосуды, мышцы, образцы мозга, биоматериалы животных, - отмечает С.Иллариошкин. - Они позволяют разрабатывать подходы к таргетной терапии, раскрывать механизмы старения мозга и его пластичности.
К примеру, ученые из Научного центра неврологии совместно со специалистами из МГТУ им. Н.Э.Баумана, исследуя образцы пациентов на доклинической стадии болезни Паркинсона, обнаружили накопление белка альфа-синуклеина. Это открытие позволит диагностировать заболевание за годы до появления первых симптомов.
Среди российских инициатив выделяется также единая цифровая платформа с информацией о биоматериалах из двух биобанков, созданная Медико-генетическим научным центром им. академика Н.П.Бочкова (ФГБНУ «МГНЦ») совместно с Томским национальным исследовательским медицинским центром РАН (ТНИМЦ РАН).
ФГБНУ «МГНЦ» удалось собрать поистине уникальнейшее хранилище с самыми редкими образцами, ведь в центре занимаются наследственными болезнями, которые встречаются с частотой реже, чем один случай на десять тысяч жителей, а то и на миллион. Накопленный учеными банк клеточных культур от пациентов с малоизученными заболеваниями составляет почти 3000 единиц по самым разным патологиям и уже опережает похожие европейские «биобиблиотеки». Все эти образцы жизненно важны для тестирования дорогих таргетных препаратов (например, при муковисцидозе) и постановки диагноза, поскольку 45% случаев не определяются геномом.
Что же касается ТНИМЦ РАН, то сибирским ученым тоже есть чем гордиться - они создали уникальный для Сибири ресурс - биобанк сердечно-сосудистых тканей. Как пояснил директор института академик Сергей Попов, его особенность в разнообразии: это не только банк тканей сердца и сосудов, но и собрание электронных историй болезни, и коллекции культур.
Формирования разных типов хранилищ стало возможным благодаря комплексной структуре центра, включающей в себя такие направления, как терапия и кардиохирургия для детей и взрослых. Уже сейчас биобанк помогает разрабатывать неинвазивные диагностические модели, например, для оценки риска повторных инфарктов или прогрессирования аритмий.
Партнерский проект позволил обеим организациям пользоваться «коллекциями» друг друга и открыл ученым новые возможности для исследований.
Развивают биобанкинг и в Центре регенеративной медицины Московского государственного университета им М.В.Ломоносова. Там фокус смещен на клеточные технологии, которые, по словам заведующей лабораторией репарации и регенерации тканей Анастасии Ефименко, являются «краеугольным камнем регенеративной биомедицины». Сегодня в МГУ не только изучают фундаментальные механизмы регенерации и старения, но и создают реальные продукты. Яркий пример - препарат «Медиред» для лечения мужского бесплодия, который уже проходит клинические исследования.
Однако ученые сталкиваются с парадоксом: вариабельность клеток даже от одного донора колоссальна и требует сложнейшей стандартизации для безопасной терапии. Как заметила А.Ефименко, «дьявол кроется в деталях клеточного паспорта».
Еще один ключевой игрок в НАСБИО - НИЦ эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф.Гамалеи. Его представители, как отметила заместитель директора филиала «Медгамал» Яна Симакова, считают биобанки настоящими «щитами нации».
– Наша биобезопасность стоит на трех китах: банк сывороток, коллекции микроорганизмов и банк прототипов вакцин, - убеждена Я.Симакова. - Мониторинг образцов сывороток крови населения позволяет оценить популяционный иммунитет к десяткам инфекций и оперативно корректировать вакцинацию.
Так, в 2022 году анализ биоматериалов из хранилищ центра подтвердил снижение эффективности оригинальной вакцины «Спутник» против штамма «Омикрон», что потребовало ее срочной модификации. По мнению специалистов, следующим этапом должна стать интеграция больших данных с применением искусственного интеллекта для прогнозирования эпидемических угроз. Однако для анализа таких огромных объемов информации (50-60 тысяч образцов) необходимы межведомственная координация и решения на уровне Правительства РФ.
Стратегический вопрос
Россия подтвердила свою способность создавать биоколлекции мирового уровня. Отечественный биобанкинг достиг впечатляющих успехов по разным направлениям: от ранней диагностики болезни Паркинсона до разработки клеточных препаратов и отслеживания эволюции патогенов. Следующая стратегическая задача - интеграция разрозненных хранилищ в единую национальную систему, способную конкурировать с крупнейшими мировыми биобанками. Реализация этого проекта требует политической воли и решений на высшем государственном уровне.
От выбранного курса зависит, займет ли Россия лидирующие позиции в формировании медицины будущего или окажется на периферии глобальных биомедицинских исследований.
Татьяна ЧЕРНОВА
Обложка: изображение создано с помощью нейросети Midjourney
