Попри війну в Україні розвиваються геномні дослідження
На біологічному факультеті Ужгородського національного університету реалізується амбітний проєкт з генетики цукрового діабету I типу. Журналіст Rich Stone із Science розповідає, як цей проєкт поєднує інновації та наукову стійкість навіть в умовах війни.
У цоколі будівлі, яка століття тому була єврейською школою для хлопців, Ярослава Гасинець відчиняє морозильну камеру, заповнену приблизно 12 000 пластикових пробірок. «Це біобанк, а по суті наша генетична спадщина», — каже Ярослава Гасинець, деканеса біологічного факультету Ужгородського національного університету (УжНУ). У пробірках зберігається біоматеріал, що містить ДНК, зібраний в межах триваючого дослідження українців із цукровим діабетом 1 типу (T1D). Саме ці дані молекулярно-генетична лабораторія УжНУ, яка згідно планів стане основою геномного центру, використає для пошуку генетичних закономірностей.
Російські обстріли, анексії територій, перебої з електропостачанням і критичне недофінансування стали серйозними викликами для української науки. Але несподівано осередок передової геноміки формується саме тут — у передгір’ях Карпат, неподалік Словаччини та Угорщини. Тут науковці користуються унікальною перевагою, що Ужгород став прихистком для дослідників, які тікали з інших частин країни, охоплених війною. Місто, назване на честь річки Уж, не зазнало ворожих атак і вважається «найбезпечнішим місцем в Україні», каже Федір Кондрашов, експерт із еволюційної геноміки Окінавського інституту науки і технологій, який щороку проводить в університеті літню школу з біоінформатики та науки про дані, що збирає учасників з усієї України.
Втім, на науковій карті світу це тихе місто ледве помітне. «Колега пожартував, що Ужгород — чудове місце для програми захисту свідків для науковців, бо ніхто й ніколи не подумає вас тут шукати», — каже генетик Тарас Олексик з Університету Окленда (США), уродженець Ужгорода.
Він — один із рушіїв створення нового геномного центру. На початку 2000-х, коли працював у Пуерто-Рико, Тарас Олексик із заздрістю спостерігав, як європейські країни запускають національні проєкти генетичних банків даних, тоді як його батьківщина залишалася «геномним чорним ящиком». «Я подумав: “А як же українці? Хто зробить це для моєї країни, якщо не я?”» — згадує він.
У 2018 році, перед переїздом до Рочестера (штат Мічиган, США), він ініціював перше дослідження геномного різноманіття в Україні, організувавши секвенування 97 українських геномів у лабораторіях Китаю та США. У 2021 році в журналі GigaScience він із колегами описав 189 медично значущих алелів, пов’язаних із такими хворобами, як аутизм і рак молочної залози, а також 20 потенційно захисних мутацій. Разом із медикинею УжНУ Христиною Щубелкою та румунськими науковцями він також реалізував проєкт секвенування 150 геномів із кожної країни в межах ініціативи «Геном Європи».
«В Ужгороді на базі університету з’явилася молекулярно-генетична лабораторія, яка працює: збір зразків, виділення ДНК, етичний комітет», — каже Тарас Олексик. Ця інфраструктура зацікавила фармкомпанію Regeneron, яка у 2021 році висловила готовність підтримати дослідження T1D в Україні. Раніше дослідження в інших країнах уже виявили кілька десятків алелів, пов’язаних із цим захворюванням, але вивчення рідкісних варіантів у конкретних популяціях бракувало. Після кількох місяців переговорів Фонд Леони та Гаррі Гелмслі виділив 5 мільйонів доларів на український проєкт та забезпечив відкритий доступ до результатів секвенування.
Ще однією перевагою була сестра Олексика — ендокринологиня Ольга Олексик. Її клініка в Ужгороді стала прихистком для провідних фахівців із метаболічних захворювань, які виїхали з окупованих чи обстрілюваних міст. Для залучення пацієнтів із T1D вона разом із Щубелкою об’єднала зусилля з 85 ендокринологами та молекулярними біологами з усієї України. Вони зібрали зразки крові від понад 12 000 пацієнтів і здорових контрольних учасників. У результаті, каже Тарас Олексик, це найбільше у світі генетичне дослідження діабету 1 типу. У деяких регіонах, зазначає Христина Щубелка, «у нас більше не залишилося пацієнтів із діабетом 1 типу для набору — ми охопили майже всіх».
«Нам потрібні набори даних, релевантні для України, і саме цим займається Тарас із командою», — каже Сергій Мангул, біоінформатик із Університету Південної Каліфорнії. «А вивчення такої популяції стане величезним ресурсом для розвитку персоналізованої медицини в Україні».
Консорціум УжНУ вже об’єднався з колегами з Польщі, щоб до середини 2027 року розширити дослідження до 20 000 учасників. Наразі Regeneron секвенував ДНК із 10 000 зразків. Ключова мета — система HLA (головний комплекс гістосумісності), гени якої кодують білки, що регулюють імунітет, і яка відома своєю роллю в T1D. Проєкт прагне визначити алелі, що підвищують ризик діабету й частіші серед східноєвропейців.
Проєкт уже дає й практичні результати: у кількох десятків учасників виявили MODY — рідкісну генетичну форму діабету, що маскується під T1D. На відміну від пацієнтів із діабетом 1 типу, які потребують щоденних ін’єкцій інсуліну, хворі на MODY можуть лікуватися таблетками. П’ять підтверджених випадків MODY «отримали справжній діагноз і змогли почати нове життя — без інсуліну», каже Ольга Олексик.
Новий геномний центр має намір розвинути цей напрямок, почавши секвенування на місці, використовуючи PromethION 2 Solo від Oxford Nanopore Technologies — секвенатор ДНК та РНК розміром із товсту книжку. Наступного тижня компанія відправляє свою команду в Ужгород для навчання. Прилад, потужніший і універсальніший за попередні моделі, дозволить команді знаходити рідкісні варіанти HLA у пацієнтів із T1D, секвенувати РНК із зразків калу для вивчення мікробіому та аналізувати експресію генів у крові, щоб виявити закономірності, пов’язані з T1D та запаленням.
УжНУ також запускає нове дослідження, яке вивчатиме мікробіом близько десятка українських науковців, що зимують на антарктичній станції «Академік Вернадський» на Антарктичному півострові. Оскільки вони харчуються однаково та не контактують із іншими людьми місяцями, «наша гіпотеза полягає в тому, що їхні мікробіоми поступово стають більш подібними протягом року», каже Марія Павловська, морська мікробіологиня з Національного антарктичного наукового центру України. Ще один рекрут Олексика — Вальтер Вольфсбергер із УжНУ — створив групу з біоінформатики для обробки очікуваного потоку даних.
«У геноміці неможливо працювати наодинці, чи не так?» — каже Тарас Олексик. «Моя мета на решту часу, який у мене є, — привезти в Ужгород якомога більше експертиз й перетворити його на Кембридж України».
