Мировой рынок генетических технологий оценивается в $21 млрд, рынок аппаратно-программной инфраструктуры для их применения — примерно в $230 млрд. Инвестиции в развитие генетических технологий в США, Китае и европейских странах до 2022 года будут расти на 14–18% в год — такие данные приводят данные авторы проекта федеральной научно-технической программы развития генетических технологий на 2019–2027 годы. Документ был подготовлен Министерством науки и высшего образования по поручению президента РФ, в ноябре этого года прошло его общественное обсуждение.
В Европе в отрасль активно инвестируют Франция, Германия, Дания, Швейцария и Швеция. Но наиболее быстрорастущими биотехнологическими рынками в ближайшие пять лет станут страны Азиатско-Тихоокеанского региона. Китай, в частности, на широкомасштабное внедрение генетических технологий потратит около $3 млрд.
Российскому сегменту отрасли, говорится в проекте программы, предстоит увеличить долю в мировом объеме научно-технической деятельности в области генетических технологий до 1%. Для реализации этой цели предусмотрено финансирование в объеме 220 млрд руб.
В ближайшие девять лет предстоит готовить специалистов и формировать сеть лабораторий, наращивать собственные разработки по редактированию генов-мишеней, ассоциированных с патологическими процессами и генетическими заболеваниями человека. До конца 2020 года, по данным пресс-службы Министерства науки и высшего образования РФ, должны начать работу по меньшей мере три центра геномных исследований.
Глава Минздрава Вероника Скворцова весной 2018 года на заседании научного совета с участием президента РФ заявила, что отрасли необходимы геномные центры не только для диагностики, но и для терапии.
Код против рака
Мировые системы здравоохранения в поисках лекарства от рака — второй после сердечно-сосудистых заболеваний причины смертности — ставку делают именно на генетические технологии. Генотипирование опухоли для применения «прицельных» препаратов стало основой таргетной терапии в онкологии, говорит руководитель научной группы разработки новых методов диагностики на основе технологий высокопроизводительного секвенирования ФБУН ЦНИИ эпидемиологии Роспотребназдора Камиль Хафизов.
В мире разработано большое количество тестов на мутации в генах BRCA1 и BRCA2, которые ассоциированы с повышенным риском развития ряда онкологических заболеваний, прежде всего рака молочной железы и яичников.
Считается, что один из 180 человек в мире может быть носителем мутационных опухолевых синдромов, говорит д.б.н., заведующий лабораторией эпигенетики ФБГНУ «МГНЦ» Владимир Стрельников: «Но частоты носительства недооценены и могут составлять 1 на 100–150 человек». Чтобы выяснить точные цифры в России, необходимо масштабное исследование. На сегодняшний день описано более 200 заболеваний, проявление которых связано с передачей из поколения в поколение предрасположенности к развитию рака, добавляет эксперт.
Но для создания эффективных программ профилактики, по его словам, необходимо знать частотность носительства наследственных опухолевых синдромов. Для этого проводятся масштабные исследования населения. Если секвенирование всех жителей страны невозможно, частоту носительства можно выяснить с помощью методов популяционной генетики и генетической эпидемиологии, отмечает Владимир Стрельников.
Паспорт здорового человека
В Великобритании геномное секвенирование проходят более полумиллиона жителей, как здоровых, так и носителей каких-либо заболеваний. В Японии создан биобанк с данными более 30 тыс. жителей страны. Некоторые страны, в том числе Китай, реализуют широкомасштабную программу генетической паспортизации населения, рассказал PhD RIKEN-KFU Translational Genomics Unit японского Института физико-химических исследований (RIKEN) Олег Гусев. Расшифрованы геномы практически всех жителей Исландии. Решение расшифровать геномы всех своих граждан принял Катар.
Массовые исследования стали возможны благодаря появлению технологий высокопроизводительного секвенирования — NGS (New Generation Sequencing). Они позволяют прочитать всю последовательность генома и выявить его фенотипические особенности. При этом секвенаторы нового поколения одновременно анализируют материал от 100 до 1000 человек и значительно удешевляют процедуру. Стоимость ее сегодня составляет порядка $1 тыс. на человека и продолжает снижаться с каждым годом, говорит Олег Гусев: «В ближайшие годы узнать расшифровку своего генома будет доступно каждому».
Странам с большим этническим разнообразием, таким как Россия, по его словам, крайне важно знать геномный профиль населения. Для точного выявления ответственных за болезнь мутаций необходимо иметь возможность сравнивать геномы пациентов с генетическими данными здоровых жителей страны. В отсутствии информации о собственном населении, по словам Олега Гусева, российские генетики вынуждены использовать международные базы данных.
Но в России генетический профиль населения особый. Маркеры, которые используются для Западной Европы и населения Москвы и Санкт-Петербурга, на территории Татарстана, например, просто не будут работать. В частности, считалось, что в России известен практически весь небольшой спектр наследственных мутаций, связанных с раком молочной железы (тем его видом, которого опасалась Анджелина Джоли), однако в Татарстане, например, этот профиль наследственных мутаций совершенно другой.
«Крайне важно осуществить собственный геномный проект и составить собственную базу здоровых жителей и клинических выборок страны», — резюмирует Олег Гусев.
Сами NGS-технологии в России пока не имеют регистрационных удостоверений и не могут внедряться в широкую практику, они доступны для использования лишь в рамках научно-исследовательских работ.
Камиль Хафизов считает, что ситуация начала меняться: в этом году в институте впервые в России была создана тест-система для исследования полного генома вируса иммунодефицита человека, основанная на методах NGS, которая может применяться для клинической лабораторной диагностики. И этот тест получил регистрационное удостоверение.
Развитие генетических технологий потребует серьезных инвестиций. Себестоимость технологии снижается, но труд биоинформатиков, специалистов, которые доведут ее до стандартизирования и по-настоящему широкого применения, будет стоить все дороже, отмечает главный внештатный генетик Минздрава, директор МГНЦ Сергей Куцев. Ожидается, что в целом мировой рынок труда в области генетических технологий начиная с 2020 года будет расти на 3–5% в год. А объемы рынков в области медицины и здоровьесбережения достигнут $2,8 трлн к 2020 году.
Будущее медицины
Глобальные геномные исследования, по словам Олега Гусева, в конечном счете приведут к появлению компактных диагностических решений, которые позволят проводить процедуры, не прибегая к услугам специализированной лаборатории.
Например, исследования Казанского онкоцентра, проведенные совместно с японским RIKEN, позволили выделить динамический маркер оценки первичной опухоли на вероятность появления метастаз. Возможность проведения такого анализа во время операции поможет врачу определить необходимость удаления лимфатических узлов. Сегодня в 80% случаев их удаляют из-за перестраховки.
Развитие фармакогенетики делает персонализированную терапию новым стандартом медицины.
Генетики МГНЦ нашли способ заранее оценить эффективность предоперационной химиотерапии рака молочной железы. Эффективность различных схем терапии для разных подтипов рака молочной железы сегодня колеблется от 30 до 60%. То есть около половины пациенток получают ее зря.
Однако фармакогенетические исследования очень дороги, говорит научный сотрудник научно-клинического отдела муковисцидоза МГНЦ Юлия Мельяновская. Генетики надеются, что с развитием технологий они войдут в клиническую практику так же, как общий анализ крови.
В перспективе технологии, позволяющие «отлавливать» небольшие фрагменты ДНК, которые опухолевые клетки выбрасывают в кровь, будут способствовать развитию малоинвазивных методов диагностики рака на ранних стадиях, отмечает Камиль Хафизов: «Детекция их стандартными методами практически невозможна».
Чуть более отдаленное будущее — редактирование генома в терапевтических целях. Пока это лабораторный метод для экспериментальных исследований. Но объем инвестиций в технологии генетического редактирования на конец 2017 года составил около $3,7 млрд, из которых на долю США пришлось 40%.
Ведутся подобные разработки и в России: в лаборатории мутагенеза МГНЦ проводят эксперименты с геномным редактированием при муковисцидозе. Разработки биотехнологической компании Biocad на основе редактирования генома направлены на лечение миодистрофии Дюшенна, рассказал руководитель лаборатории молекулярной генетики Дмитрий Мадера. Кроме того, направленные геномные модификации используют в Biocad для получения клеточных и животных моделей для тестирования и разработки лекарств.
