Томские ученые пытаются найти ключ к пониманию механизмов развития различных заболеваний

Современная медицина, хоть и шагнула далеко вперед, и наше здравоохранение получило существенное подспорье в виде современного оборудования, что позволяет выполнять высокотехнологичные операции, однако загадки многих заболеваний все еще не раскрыты. И тайны хранятся на уровне клеток, причем не каких-то вообще, а тех, что запускают механизм заболевания. Особенно это касается онкологии.

Вот почему так важно объединение усилий в поисках этих самых клеток и формирование преемственности в получении новых знаний. А преемственность начинается с создания школы. И такая научно-практическая школа создана в Томске на базе Томского научно-исследовательского медицинского центра. Это первая международная научная школа, посвященная новому научно-исследовательскому подходу – анализу единичных клеток. А для любой школы знаковое событие – 1 сентября. Поэтому именно в канун нового учебного года было проведено занятие IV научно-практической школы «Анализ отдельных клеток».

Скромное начало

Первое ее занятие прошло в 2019 году, тогда лекции и практические занятия провели эксперты из России, США, Германии. Первоначально состав школы был немногочисленным – всего 10 участников и три спикера. Но уже в 2022 году было подано 170 заявок, из которых одобрена 41. То есть потенциальным участникам пришлось предварительно пройти конкурсный отбор. Расширился и состав исследователей – помимо томских научных учреждений и вузов в работе школы приняли участие представители многих ведущих образовательных, научных и медицинских организаций. Это МГУ, Первый Московский медицинский университет им. И. М. Сеченова, ФГБУ «НМИЦ кардиологии» Минздрава РФ, НИИ акушерства, гинекологии и перинатологии, НМИЦ им. Н. Н. Блохина, НИЦ эпидемиологии и микробиологии им. Академика Н. Ф. Гамалеи и другие. В числе лекторов – представители Университета ИТМО из Санкт-Петербурга, ­Венского медицинского университета (Австрия), Фрайбургского университета (Германия), Гарвардской медицинской школы. География присутствия участников тоже обширная – от Сочи до Якутска. Как признают сами организаторы, в календаре научных мероприятий Томского института онкологии и онкологической общественности нашей страны школа занята достойное место.

– Традиционно наша школа задает тон началу нового учебного года, новому циклу получения знаний, – обосновал проведение занятия школы именно в это время директор НИИ онкологии Томского НИМЦ, сопредседатель оргкомитета школы, академик РАН Евгений Чойнзонов. – Эти знания очень важны для клинической онкологии. Мы надеемся, что участники школы, молодые талантливые ученые, привнесут в дело выздоровления пациентов свою лепту. Мы, клиницисты, будем ждать от них новых открытий. Ведь в нашем институте взаимодействие экспериментаторов и клиницистов уже давно повседневная практика.

Это же подтверждает и заместитель директора по научной работе НИИ онкологии Томского НИМЦ, член-корреспондент РАН Надежда Чердынцева:

– Нашему институту уже 40 лет, и все эти годы мы работаем в тесной связке: клиницисты, патоморфологи, молекулярные онкологи.

Нарисовать «портрет»

В чем же состоит новизна подхода, которую предлагают исследовать участники научно-практической школы «Анализ отдельных клеток»? Ученые активно осваивают технологию секвенирования (генетического анализа) единичных клеток, которая поможет исследователям лучше понять молекулярные механизмы развития социально значимых заболеваний.

– Что даст инновационная методология для развития фундаментальной и клинической биомедицины? – уточняет профессор Надежда Чердынцева. – В крупных масштабах это уточнение патогенеза различных заболеваний, трансляция в клинику новых диагностических маркеров, разработка новых подходов патогенетически обоснованной терапии. Технологии анализа отдельных клеток позволяют улучшить ­понимание молекулярных ­механизмов развития онкологических, сердечно-сосудистых, нейродегенеративных и других социально значимых заболеваний.

По мнению ученых, секвенирование единичных клеток – это эффективный инструмент для понимания роли конкретных типов клеток в норме и патологии, который набирает все большую популярность в современной биологии и медицине.

– С помощью данной методики ученые могут получать «молекулярный портрет» каждой отдельной клетки в составе сложно устроенных тканей, – продолжает Надежда Чердынцева. – Это поможет выявить новые типы клеток, понять механизмы их взаимодействия и обнаружить ранее не изученные процессы, протекающие внутри клетки, уточняющие патогенез заболевания. Эту методику уже сейчас мы, одни из немногих в России, активно применяем. К примеру, для изучения циркулирующих опухолевых клеток: мы получим знания о том, какие именно клетки отвечают за формирование метастазов, чтобы в дальнейшем определять риск метастазирования у каждого пациента и применять персонализированный подход.

Распознать и найти мишень

По словам молодого ученого, заведующего лабораторией биологии опухолевой прогрессии НИИ онкологии Томского НИМЦ Евгения Денисова, внедрившего новую технологию для решения задач онкологов, методы анализа отдельных клеток могут произвести революцию в процессе разработки лекарственных препаратов и их клинических испытаний и в дальнейшем должны быть внедрены в ежедневную практику работы учреждений здравоохранения. Эта технология предоставляет большие возможности, например, в изучении механизмов развития рака, причин устойчивости опухолей к терапии и поиске новых мишеней для противоопухолевого лечения.

Изучать каждую клетку в отдельности ученым помогает новейшее оборудование, в частности, микрофлюидный клеточный сортер, приобретенный в рамках программы обновления приборной базы по нацпроекту «Наука и университеты». Прибор позволяет в максимально стерильных условиях выделять конкретные виды клеток из различных типов тканей, сохраняя их целостность и жизнеспособность.

Что касается программы школы, то в ней помимо лекций ­ведущих российских и зарубежных ученых в области секвенирования единичных клеток, были предусмотрены практикумы по пробоподготовке, биоинформатическому анализу данных с использованием самых современных технологий, в том числе и на уникальном оборудовании, которым располагает Томский научный центр.

– На сегодняшний день это единственное в мире мероприятие, где участники получают опыт работы с применением различных технологий в области секвенирования единичных клеток, – утверждает академик РАН Евгений Чойнзонов. – Школа предоставляет уникальную площадку для встречи специалистов из области «мокрой» и «сухой» биологии и детального обсуждения исследований: от генерации идеи и выполнения молекулярного анализа до биоинформатической обработки данных и интерпретации результатов.

Сообщество единомышленников

Школа проводится в рамках выполнения проекта Российского научного фонда по мероприятию «Проведение исследований научными лабораториями мирового уровня в рамках реализации приоритетов научно-технологического развития Российской Федерации» президентской программы по теме «Новая технология прогнозирования и профилактики отдаленного метастазирования на основе детекции циркулирующих метастаз-инициирующих и нишеобразующих клеток и их специфических мишеней». Это придает ей особый статус. Но главное – результат.

– Тогда мы не могли представить, что анализ отдельных клеток станет настолько востребованным, трансформируется во множество различных направлений и методов, а наше мероприятие приобретет международный статус, – резюмировал Евгений Денисов.

Важно и то, что некоторые результаты представленных практик уже активно используются в лечении, например, в онкогематологии. А перспективы развития тематики, которая обсуждается в школе, трудно переоценить с точки зрения совершенствования персонализированной медицины. Вот почему таким актуальным является создание во время работы школы сообщества в сфере анализа отдельных клеток, которое не просто объединит ученых, но и будет способствовать развитию совместных исследований, обмену опытом и созданию новых коллабораций.

Автор: Владислав Демченко