Теорию петербургского ученого о происхождении рака проверят на суперкомпьютере

Теории почти 30 лет. Но, по словам автора доктора биологических наук Андрея Козлова, возможность подтвердить ее экспериментально представилась не так давно – когда появились новые методы молекулярной биологии и вычислительные мощности, способные «переварить» гигантские потоки данных. «За биологию» в проекте отвечает Институт общей генетики им. Н. И. Вавилова РАН (ИОГен РАН), за вычисления – Политех Петра Великого, где есть суперкомпьютер. Автор теории – одновременно и руководитель лаборатории в ИОГене, и профессор в Политехе.

Теорию петербургского ученого о происхождении рака проверят на суперкомпьютере | ФОТО pixabay

ФОТО pixabay

Эволюционная роль

– Новые теории, как правило, парадоксальны, – говорит Андрей Козлов.

Привычно считать, что опухоль – однозначно плохо. Но, напоминает профессор, так думали и о вирусах, пока не выяснилось, что они играют важнейшую роль в эволюции: переносят генетическую информацию.

Андрей Козлов когда-то защищал диссертацию в Институте онкологии им. Петрова; на его глазах, можно сказать, поколебалась так называемая теория онкогена – гена, который может подталкивать развитие рака. Казалось: откроем онкоген – победим болезнь. Но их открыты уже сотни, а сокрушительной победы все нет: одни виды рака успешно лечим, другие никак не поддаются.

Ученый рассуждает: онкоопухоли – с одной стороны, страшная патология, но почему тогда они распространены во всем мире многоклеточных организмов? Почему предрасположенность к некоторым наследуется? Почему большинство опухолей остаются доброкачественными и не убивают хозяев?

– И мы переходим от убеждения, что опухоли – однозначно патология, к вопросу: что тогда они делают?

Андрей Козлов полагает – что «принимают самое активное участие в эволюции».

В названии – «Лаборатория неофункционализации генов» (ее и возглавляет Козлов) – суть самой теории.

Если упрощенно: в процессе эволюции возникали новые гены, опухоль предоставляла им этакую площадку для работы. Постепенно клетки опухоли обретали новые функции. А когда возникает новая функция – появляется новый орган.

– Выяснилось, что в опухоли работают гены, которые никогда не работают в нормальных тканях, – добавляет директор института Вавилова членкор РАН Александр Кудрявцев.

Тогда понятно, почему опухоли чаще всего появляются в молочной железе и в простате: эти органы с эволюционной точки зрения очень молоды. Они «помнят», из каких опухолевых структур происходили.

Еще, к примеру, жировая ткань – тоже относительно молодое эволюционное приобретение, и жировики, или липомы, – самые частые опухоли. К счастью, не злокачественные.

Из теории в практику

Если у опухолей – эволюционная роль, что это поменяет в лечении? От того, что когда-то благодаря опухолям позвоночные обзавелись очередным полезным органом, нынешнему конкретному пациенту не легче.

Но, рассуждает Андрей Козлов, некоторые теории в онкологии уже предпочитают не использовать «крайние способы убийства опухолей». Например, вместо высоких концентраций лекарств в некоторых клиниках применяют более щадящие подходы – ту же иммунотерапию: опухоль не уничтожают, организм сам держит ее рост под контролем. Потому что, в конце концов, цель одна: чтобы пациент дольше жил.

В онкологии два важных момента, продолжает Александр Кудрявцев.

Первый – диагностика. Принципиально, чтобы она была ранней. Диагностировать опухоль с помощью онкомаркеров в крови – метод несовершенный, есть риск упустить начало болезни. Но если есть гены, которые работают только в опухолях, на них можно ориентироваться. Александр Кудрявцев полагает, что получить технологичные решения для диагностики «можно очень быстро, в ближайшие годы». А при ранней диагностике и традиционная терапия весьма успешна.

Второй момент – новые методы лечения. Как говорит профессор Кудрявцев, пока неизвестно: работа ли определенных генов приводит к образованию опухоли? Или наоборот: образование опухоли «включает» эти гены? Наука уже умеет «выключать» определенные гены – возможно, удастся блокировать их так, что опухоль «просто перестанет расти».

Посчитать и сравнить

– Не надо убивать опухоль – надо ее «перепрограммировать», – «переводят» биологическую теорию Козлова на язык компьютерщиков в Политехе.

В науке есть «принцип дополнительности»: нет ничего однозначно плохого или хорошего, комментирует зав. лабораторией «Суперкомпьютерные технологии и машинное обучение» Политеха Владимир Заборовский. У программистов есть шутейный закон: в любой написанной программе существует 10 ошибок – это значит, что, исправив одну, порождаешь другую.

– Судя по всему, и опухоли несут в себе двойственную природу, – продолжает аналогию Владимир Заборовский. – С одной стороны, могут погубить носителя, с другой – создают пространство для возможностей, изменений.

Когда первокурсникам дают вопрос на засыпку: «Про что компьютерные науки?», те обычно отвечают: «Про компьютеры». Ну-ну. А астрономия тогда – «про телескопы»?

– Компьютерные науки – про то, как, используя информацию, получать новые результаты, – определяет профессор Заборовский.

Человеку для обработки таких объемов данных не хватит памяти и вычислительных мощностей. Но и суперкомпьютер с колоссальными хранилищами данных и вычислительными возможностями – просто «нагревательный прибор», если не сформулирован правильный запрос. А сделать запрос может только человек.

Задача, поставленная Андреем Козловым, – «классическая задача компьютерных наук», считает Владимир Заборовский: сравнение кодовых последовательностей. ДНК – это «текст»: суперкомпьютер сравнит «тексты» клеток в опухолевых тканях и в нормальных. На этот год запланирован большой вычислительный эксперимент на суперкомпьютере: глобальное сравнение этих «текстов».

Найти хороших «землекопов»

Андрей Козлов выступал со своей теорией на крупных научных площадках, и, по словам Александра Кудрявцева, «большинство ученых позитивно ее воспринимают, что редкость в научной среде».

Раньше Андрей Козлов говорил, что, если теория подтвердится, ждать ее воплощения, скажем, в медицине – лет двадцать – тридцать.

Владимир Заборовский уверен, столько времени не понадобится:

– Сегодня мы находимся в той точке, когда принятое правильное решение, отработанное на компьютерных моделях, может внедряться прямо с колес. Мне кажется, мы имеем возможность радикально ускорить внедрение востребованных технологий в медицину.

Но у нас, продолжает Андрей Козлов, в том, что касается внедрения научных достижений в практику, есть «национальные особенности»: «Нужны не столько даже финансы, сколько политическая воля».

Вероятно, благодаря ей появилась Федеральная программа развития генетических технологий на 2019 – 2027 годы. Один из ее пунктов – подготовить 3 тысячи молодых генетиков. Но профессор Кудрявцев не уверен, что их хватит. Он приводит в пример задачку из школьного учебника: «Десять землекопов выроют яму в десять раз быстрее, чем один. И найти финансы на лопаты и на зарплаты не самое сложное. Вот найти самих хороших «землекопов» – большая задача».

#онкология #заболевания #медицина

Материал опубликован в газете «Санкт-Петербургские ведомости» № 78 (6916) от 04.05.2021 под заголовком «Перепрограммировать опухоль».


Комментарии



Загрузка...

Самое читаемое

#
#
Из отпуска с вирусом. Количество заболевших корью петербуржцев растет
12 Августа 2019

Из отпуска с вирусом. Количество заболевших корью петербуржцев растет

В начале июля было зарегистрировано уже 60 случаев заболевания корью, в том числе у 16 детей.

От глаукомы до катаракты. Как вовремя распознать болезни глаз
08 Августа 2019

От глаукомы до катаракты. Как вовремя распознать болезни глаз

Как сохранить зрение, рассказывает офтальмолог.

Пациента вызывали? На диспансеризацию пригласят по SMS
08 Августа 2019

Пациента вызывали? На диспансеризацию пригласят по SMS

Начихать на собственное самочувствие станет сложнее

Квасить или мариновать? Чем опасны домашние заготовки
08 Августа 2019

Квасить или мариновать? Чем опасны домашние заготовки

Ботулизм не имеет ни цвета, ни запаха.

Эксперты объяснили высокое количество психически больных людей в Петербурге
06 Августа 2019

Эксперты объяснили высокое количество психически больных людей в Петербурге

За 2018-ый год в Северной столице зарегистрировали 4 тысячи 783 новых случаев ментальных заболеваний.

В НИИ Джанелидзе впервые успешно пересадили печень
30 Июля 2019

В НИИ Джанелидзе впервые успешно пересадили печень

Александр Беглов поздравил городскую больницу с удачной трансплантацией.

Врачи рассказали, как не заразиться гепатитом в салоне красоты
25 Июля 2019

Врачи рассказали, как не заразиться гепатитом в салоне красоты

Риск заболеть присутствует во время маникюра.

Избавить от ожирения, снизить смертность. В Петербурге займутся проблемами детского здравоохранения
25 Июля 2019

Избавить от ожирения, снизить смертность. В Петербурге займутся проблемами детского здравоохранения

Все больше детей страдают хроническими заболеваниями с рождения.

Вирус XXI века. Число ВИЧ-инфицированных россиян достигло критической отметки
08 Июля 2019

Вирус XXI века. Число ВИЧ-инфицированных россиян достигло критической отметки

В 13 регионах страны ВИЧ заражены более 1% населения. В числе самых проблемных, к сожалению, и Ленобласть.

Детский хирургический центр за 6,5 млрд построят в Петербурге
02 Июля 2019

Детский хирургический центр за 6,5 млрд построят в Петербурге

Об этом рассказал действующий губернатор Северной столицы Александр Беглов.

В Петербурге «сердечники» бесплатно получат лекарства
26 Июня 2019

В Петербурге «сердечники» бесплатно получат лекарства

Депутаты ЗакСа окончательно утвердил меры поддержки перенесшим ишемический инсульт петербуржцам.

Таблетки на смену уколам. В России впервые одобрили новую терапию гепатита С для детей
26 Июня 2019

Таблетки на смену уколам. В России впервые одобрили новую терапию гепатита С для детей

Сегодня диагноз «гепатит С» ежегодно ставят 3 - 4 миллионам человек в мире.