Максим Стручалин: «В ближайшие 10–20 лет появятся лекарства против многих моногенных заболеваний» . Медиа «Трамплин» Омск

Дата публикации: 16.10.2025

Учёный и предприниматель из Новосибирского Академгородка Максим Стручалин вот уже более 15 лет занимается исследованием генома человека и животных. Его профессиональный авторитет признан как в России, так и на международном уровне. Некоторое время назад в Новой Зеландии Максим вместе с коллегами участвовал в самом передовом на то время исследовании по секвенированию (определению порядка нуклеотидов в цепочке ДНК) генома молочного скота в Новой Зеландии. Сегодня он разрабатывает алгоритмы для анализа генетических данных и прогноза риска развития заболевания и признаков у человека, животных и растений. Изучает инструкцию, по которой собирается и потом в течение жизни работает организм.

Итак, знакомьтесь, Максим Стручалин, кандидат биологических наук и директор компании «КомпьютБио». В 2013 году защитил диссертацию в Университете Медицинского центра Эразмус (Нидерланды). Работал в компании Livestock Improvement Corporation (Лайвсток Импровемент Корпорейшн) (Новая Зеландия). Является автором почти 40 научных статей с общим количеством цитирований около более 10 тыс. раз. Он профессионально занимается биоинформатикой.

— Максим, давайте начнём с азов: что такое биоинформатика?

— Это область знаний в сфере обработки и анализа биологических данных с использованием математических методов. Под биологическими данными в основном подразумевают ДНК, РНК и белок. В начале 2000-х впервые полностью расшифровали геном человека. Проект по расшифровке длился около 10 лет и стоил более 3 млрд долларов США. В результате появились технологии, которые позволяли быстро и дёшево оцифровывать ДНК любых организмов — объёмабионформатика.

— А насколько широка сфера практического применения этих данных?

— Один из ключевых вопросов, которым задавались люди во все времена — достижение бессмертия. Поиск причин смерти и увеличение продолжительности жизни был всегда в фокусе внимания человечества. Многие возможные причины смерти зашифрованы в нашем геноме. Например, болезнь Гентингтона — редкое генетическое нейродегенеративное заболевание, которое проявляется в среднем в 40 лет с прогнозом смертности уже в следующие 15–20 лет. Известно, что у монозиготных близнецов заболевание проявляется в пределах одного года. Это означает, что в геноме однозначно зашифровано не только само заболевание, но и год его проявления. Другое заболевание — ишемическая болезнь сердца — основная причина смертности взрослого населения в мире. Известно, что риск его развития на 40%-60% определяется мутациями в геноме. В отличие от болезни Гентингтона, ишемическая болезнь сердца определяется большим количеством мутаций каждая из которых увеличивает риск незначительно. На сегодня известно много мутаций увеличивающие риск развития этой болезни. Однако много мутаций предстоит ещё открыть. Обнаружение мутаций в геноме, которые ассоциированы с заболеваниями — одна из основных задач, которая стоит перед бионформатиками.

Биоинформатика применяется также и к генетике животных и растений. Одно из перспективных направлений — это геномная селекция. Геномная селекция — это надстройка над классической селекцией, в которой информация о геноме используется для увеличения точности прогноза продуктивности индивидуума. В компании Livestock Improvement Corporation в Новой Зеландии я работал с данными о 50 тысячах мутаций для почти 100 тысячах молочных коров и быков. В геномной селекции генетическая информация используется не столько для выявления «хороших» мутаций, сколько для расчёта генетической дистанции между животными. Генетическая дистанция — это мера генетической схожести между животными. Чем генетическая дистанция меньше, чем более схожи животные. В случае монозиготных близнецов генетическая дистанция равна нулю. Суть в том, чтобы выбрать наиболее продуктивных животных из стада и использовать генетику для поиска других животных, у которых продуктивность неизвестна, однако генетически они близки к продуктивным животным.

В России геномная селекция сейчас активно внедряется. После работы в Новой Зеландии я участвовал в разработке предсказательных математических моделей для компании Мираторг. Моя компания «КомпьютБио» выполняла проекты по геномной селекции свёклы для компаний «РусАГРО» и «СоюзСемСвекла», геномной селекции свиней для компании «Таврос», компании «Димитра» из Канады. Базовый принцип геномной селекции одинаков для животных и растений: на основе родословной или ДНК рассчитать генетическую дистанцию и с использованием данных о производительности индивидуумов найти тех, кого следует выбрать для размножения.

— Известно, что многие болезни «запрограммированы» в нас изначально, мы получаем эту программу по наследству от предков, причём не только от родителей, но и более далёких. Насколько хорошо сегодня изучено влияние «сломанных генов» на здоровье людей?

— За последние 20 лет генетики обнаружили десятки тысяч мутаций, которые отвечают за многие заболевания. Уже сегодня эти знания позволят делать точные прогнозы для ряда болезней. Например, такое заболевание как гиперхолестеринемия обусловлено одной из около 1 тыс. известных мутацией и встречается с частотой 1 на 250 человек. В России более полумиллиона человек являются носителями этой мутации. Эта болезнь проявляется в высоком уровне холестерина в крови и, как следствие, в высокой вероятности раннего инфаркта миокарда. Подобные заболевания называются моногенными (генными или орфанными). Причина таких болезней — это поломка в одном гене. Как правило, проявление болезни яркое, а само заболевание редкое. Генетический тест позволяет однозначно выявить мутацию и в раннем возрасте начать лечение до проявления симптомов.

Сегодня известно около 10 тыс. моногенных заболеваний человека. Для более 4 тыс. из них обнаружены вызывающие их мутации. Распространённость таких болезней от 1 на 250 (гиперхолестеринемия) до 1 на миллионы. В популяции 6% людей являются носителями хотя бы одной патогенной мутации. Это почти 10 млн человек в России и около полумиллиарда в мире. У некоторых людей болезнь может не проявиться по причине смерти от другой болезни, например, рака. Известны случаи проявления болезни Гентингтона в 80 лет. Как известно, до этого возраста многие не доживают. У других болезнь не проявляется из-за того, что она является рецессивной: требуется две мутации (по одной от обоих родителей).

— Можно ли говорить о том, что такие мутации - приговор для человека?

— Лечение для большинства моногенных заболеваний симптоматическое. Это означает, что причина (сломанный ген) остаётся нетронутым, а работа врача заключается в устранении или уменьшением симптомов. Однако для нескольких десятков моногенных заболеваний на сегодня существует лечение, которое нацелено на устранение причин. Основная функция гена в клетке — служить шаблоном для производства белка. Поломка гена приводит к тому, что определённый белок (или класс белков) либо перестаёт производиться, либо его становиться слишком много в организме, либо производиться «неправильный» белок. Также надо знать, что перед тем как производится белок, сначала в клетке с гена считывается его копия в виде молекулы РНК (это называется процесс транскрипции), а затем с РНК считывается белок (называется процесс трансляции). Таким образом, чтобы вылечить моногенную болезнь, можно поменять либо сам ген, либо РНК в клетке, либо белок. Существует большое количество подходов, нацеленных на эти три фактора.

Например, мы знаем, что вирусы — это последовательность ДНК (или РНК). Попадая в клетку, вирусы используют клеточные механизмы для производства РНК и белка. То есть при заражении помимо белков, закодированных в геноме человека, клетка начинает производить также и белки, закодированные в вирусной ДНК. Генетики придумали, как убрать все вредоносные гены из вируса и положить туда ген, который у пациента поломан из-за вредной мутации. После инфицирования пациента, вирус попадает в клетку, и клетка начинает производить белок, который у пациента до этого отсутствовал. Так работает, например, лекарство против болезни, которая называется спинальная мышечная атрофия. В ближайшие 10–20 лет с большой вероятностью появятся лекарства против большого количества моногенных заболеваний.

— А могут против здоровья человека объединиться сразу несколько сломанных генов?

— Да, действительно, подавляющая часть заболеваний, от которых умирают люди, обусловлены десятками тысяч мутаций. Надо сказать, что эти мутации не обязательно находятся в гене. Многие из них локализуется в геноме вблизи генов. Такие болезни называются полигенными. На сегодня только лишь для небольшого количества полигенных заболевания известны мутации, которые позволяют более или менее хорошо рассчитывать риск их развития. Также сложности добавляет тот факт, что большинство таких болезней обусловлено не только генетическими факторами, но и средовыми. Например, повышенный уровень холестерина может быть следствием как наличия патогенной мутации, так и неправильной диеты. Анализ рисков развития примерно 20 тыс. полигенных заболеваний показал, что в среднем 50% риска обусловлено факторами среды и 50% - генетикой. Таким образом, только лишь для небольшого количества полигенных заболеваний на сегодня можно предсказать риск развития с более-менее хорошей точностью.

— Уверена, в ближайшее время учёные — биоинформатики смогут значительно увеличить точность таких прогнозов, потому что, к счастью, наука на месте не стоит, и ваша работа тому прекрасный пример. Спасибо за интересную и познавательную беседу.