Павел Юрьевич Волчков, кандидат биологических наук, заведующий Лабораторией геномной инженерии МФТИ. Родился в Москве, окончил биофак МГУ (кафедра вирусологии), десять лет проработал в Университете Чикаго и Гарвардском университете, специализировался в области биоинформатики и иммунологии.
Сейчас, в 2020 году, перед нами расцветают радужные биотехнологические перспективы. По крайней мере, мы часто слышим о наступающем золотом веке биологии. Но пока мы толком не понимаем, чем нам все это грозит. Правда, что биотехнологическая революция уже произошла? Что там, на переднем крае борьбы, происходит?
Самое важное, что произошло и происходит сейчас, на мой взгляд, это микс из открытий биологических в связке с развитием искусственного интеллекта. Биг-дата биологическая — большие данные. Информационные технологии, которые таргетируют, например, правильную аудиторию для рекламы в наших смартфонах, теперь активно применяются при работе с биологическими данными, что позволяет оперировать гигантскими объемами информации. Причем инвестиции — а это, как мы знаем, основа современной науки — тоже нередко поступают из IT-источников. Та же компания Apple, например, недавно инвестировала достаточно большое количество денег в анализ генома собственных сотрудников.
Зачем?
Видимо, у этих инвестиций есть свои гуманитарные функции, о которых мы можем только предполагать. Но простая, всем понятная составляющая таких заказов — стремление таких корпораций не фиксироваться только на железе, только на софте. Их живо интересуют поведенческие закономерности человека, наши привычки, вкусы, предпочтения, потому что это та самая биг-дата, которая позволяет прогнозировать наше поведение и в конечном счете максимально эффективно под него подстраиваться. Постоянно ведутся серьезные дебаты и в конгрессе американском, и в сенате, да и в научной прессе о том, насколько законен сбор подобной информации. Но процесс уже идет, и мы видим его результаты. Например, в собственном смартфоне, который умеет правильно таргетировать рекламу, учитывая наши интересы.
Да? То есть когда с утра ты получаешь массу ценных предложений прикупить сушеных медведок, резиновых ушей и вот это чучело опоссума по акции — это грандиозный успех био- и IT-технологий? Ведь сплошь и рядом возникает ощущение, что эту рекламу подбирает не просто искусственный интеллект, а интеллект порядком свихнувшийся?
Это особенности каких-то частных торговых площадок, в целом же Интернет — социальные сети, поисковики и прочее — умеет весьма точно просчитывать наши интересы и прогнозировать наши действия. И, переходя к генетике, скажу, что ИT-корпорации понимают: многое в наших действиях связано с генетическими особенностями. Мы все разные. Мы в разной степени наследуем разнообразные признаки, которые будут определять нашу личность и поведение, потому что, как мы теперь знаем, и то и другое в очень большой степени связано с заложенной в нас программой, с нашим геномом.
Свобода воли совсем отменяется?
Отнюдь. Просто и она будет во многом запрограммирована. Да, кажется странным, что наши уникальные поведенческие особенности могут определяться геномом, но во многом это так и работает, и было бы целесообразно научиться этим пользоваться. Поэтому изучается поведение людей, тех же сотрудников компании, сопоставляется с их геномами — и получаются результаты, равно интересные и ученым, и бизнесу, и прочим отраслям. С этими большими данными активно работают, используя машинные алгоритмы обучения, выявляют закономерности.
Можно сказать, человек с таким-то геном будет всегда опаздывать на работу?
Обычно все гораздо сложнее. Хотя есть и простые кейсы. Например, можно довольно достоверно определить пищевые предпочтения человека. Тут, как всегда, все упирается в деньги, это двигатель всего, в том числе и заказов, которые наука получает от бизнеса и за счет чего развивается. Сейчас компании тратят на маркетинг (а большие данные прежде всего обслуживают маркетинг) больше, чем на R& D — исследование и развитие. Вот вы выпускаете новый телефон. 13% ваших вложений уйдет собственно на разработку и создание этого телефона, а 17% — на маркетинг. Поэтому корпорациям очень важно знать своего потребителя. И сейчас это можно сделать с помощью геномного секвенирования. Тут все очень продвинулось, геномные исследования стали очень дешевы и доступны. Не так давно на секвенирование генома человека были потрачены миллиарды долларов, этим занимались, объединившись, много стран. А на недавней калифорнийской конференции BGI китайская компания, занимающаяся секвенированием генома, анонсировала полное секвенирование генома, генотипирование с полным разрешением, за сто долларов.
И что может показать такое генотипирование? Что я буду любить Баха и питать тайную слабость к чучелам опоссумов? Вот в крупном, глобальном смысле — зачем человеку рыться в своем ДНК?
Прежде всего эти данные имеют медицинское значение, конечно. Зная ваш геном, мы можем предсказать, какие болезни вам грозят, с какой вероятностью, какие риски повышены. Есть, например, простые, моногенные болезни, которые чуть ли не со стопроцентной вероятностью можно предсказать. Взять, например, фенилкетонурию. Если в данном гене есть конкретная мутация, то фенилкетонурия разовьется неизбежно, поэтому нужно срочно начинать лечение ребенка. Но фенилкетонурия — это обязательный скрининг для всех новорожденных, поэтому, если у вас и не имеется данных о своем геноме, ваш ребенок не пострадает, его в роддоме протестируют. Но ведь существуют и так называемые орфанные заболевания, которые не часто встречаются в популяции. На них обычно проверок нет. Однако, если мы знаем ваши гены и гены второго родителя, мы можем с большой вероятностью предсказать, чем может болеть будущий ребенок, и заранее принять меры. Смотрите, каждый из нас обычно несет от 5 до 25 неблагоприятных мутаций, которые могут привести к генетическому заболеванию. Но у нас они не проявляются, потому что, как мы знаем, у каждого из нас гены удвоены: половина — от папы, половина — от мамы. Поэтому обычно летальный ген выключается, а работает аналогичный здоровый ген из второго комплекта. Но иногда, и особенно часто это происходит при близкородственных связях, обе копии этого гена имеют одинаковую неблагоприятную мутацию, и тогда родится больной ребенок. Поэтому и можно, и желательно родителям делать подобные тесты заранее, чтобы знать риски. Потому что сейчас на тестирование, к сожалению, приходят в основном пары, у которых уже есть один больной ребенок, а они хотят родить второго, который не повторил бы судьбу первого.
Ну вот мы, допустим, пара. Оба — мутанты. И что нам теперь делать, если мы хотим детей? Расставаться?
Совершенно необязательно. Есть пренатальная генетическая диагностика, которая позволяет при ЭКО — искусственном оплодотворении — отобрать здоровые эмбрионы без мутации. Даже если отец и мать являются носителями летального гена, они имеют и здоровые копии этих генов, иначе бы сами были больными. Кроме того, генотипирование нужно не только для здоровья детей, любому человеку тоже полезно его сделать, так как оно часто помогает в изучении уже имеющегося заболевания, каких-то патологий. Врачи поймут, какие гены, какие взаимосвязи будут задействованы, если вы заболеете, и какое лечение будет предпочтительнее именно для вас.
То есть скоро настанет время, когда я заболеваю, допустим, чесоткой подмышки, прихожу в аптеку, а там мне по моей генной карте быстро делают таблетку, идеально подходящую именно для меня?
Отчасти это уже работает. Скажем, при лечении онкологических заболеваний используют разные протоколы и разные препараты для людей с разными генами. Потому что очень много индивидуального обнаруживается в переносимости лекарств, в их эффективности, в побочных эффектах. Доза стандартной таблетки рассчитана на условно среднего человека, она создана по результатам статистических исследований, которые проводились на нескольких тысячах пациентов, и на 85% она показала хороший результат. А вот оставшимся процентам не очень помогло или вообще привело их к тяжелым побочным эффектам. Поэтому скоро ваши генетические данные будут интегрироваться в фармакогенетические системы, которые на основании аккумулирования всей имеющейся у машины информации смогут создать идеально подходящую вам схему лечения. Но уж если мы заговорили об идеале, то наша цель — вообще не лечить людей.
Многие отечественные поликлиники эту цель, похоже, полностью разделяют…
Куда важнее предотвратить развитие болезней. Вы хотите футуризма? Пожалуйста, вот вам футуристическая картинка. Ваши папа и мама планируют родить вас здоровеньким, они сделали все генетические тесты, родили вас, отгенотипировали и ваш геном — и вы с рождения получаете правильное, именно для вас, питание, правильное развитие, правильное образование, подобранное под вас. У вас все персонифицировано.
Есть подозрение, что с этими большими данными и точным таргетированием нас определят получать образование набивщика чучел опоссума…
Ваши данные родители давно отправили в некую мегакорпорацию, которая интегрирована с фармкомплексами, социальными сетями и прочая и прочая, вплоть до магазинов одежды. У вас имеется персональное портфолио по продажам вам чего угодно, чтобы с младенчества предоставлялись нужные вам коляски, ползунки и игрушки, которые именно вам, вероятнее всего, будут больше всего нравиться.
Жутковато звучит…
Сейчас мы живем в мире массового производства на безликого среднего потребителя — это тоже жутковато, если подумать. К тому же окончательный выбор все равно будет за вами, вы прекрасно сможете покупать и то, что вам не нравится или не подходит. Все предложения будут исключительно на уровне рекомендаций. То есть ваш холодильник автоматически будет заказывать вам еду по вашему индивидуальному графику питания, но вы всегда можете перепрограммировать его или делать заказы самостоятельно, хотя это и не принесет пользы вашему здоровью.
Хорошо, считайте, что мы согласны. Когда можно приступать к заселению этого прекрасного мира персональных рекомендаций?
Я полагаю, что лет пятнадцать еще придется подождать. Но тут все пока не так просто.
Почему? Раз генотипирование стоит сущие пустяки, то дело за внедрением.
Потому что мы упустили довольно важный момент, который сильно усложняет задачу и который крайне интересен и головокружителен, я бы сказал. Дело в том, что ваше тело населяете не только вы.
Наши психиатры давно нам это сообщали.
Речь идет о микрофлоре вашего кишечника. Когда я работал в Чикаго вместе с моим профессором Александром Червонским, очень талантливым иммунологом, с которым до сих пор сотрудничаем, мы занимались микробиотой кишечника и в итоге опубликовали пять статей, которые имели, скажем так, резонанс. Микробиота — это те бактерии, которые живут вместе с нами. У каждого из нас их примерно два-три килограмма. Если у вашего журнала есть и женская аудитория, можете обрадовать ее тем, что, становясь на весы, можно смело вычитать эти килограммы, так как они, строго говоря, не совсем ваши. Хотя, конечно, они очень давние ваши знакомые, практически родные, потому что большую часть их вы обычно получаете от мамы, которая вас рожала, кормила, целовала…
…позволяла облизывать кошачий лоток…
Ну, разные пути привели к вашей с ними встрече, тем не менее вы с ними живете всю жизнь, и они с вами максимально совместимы. И вот они-то делают вас абсолютно уникальными. Вы обмениваетесь ими только с самыми близкими вам людьми. Возможно, читателям будет интересен и такой момент. Допустим, у вас отношения с новой девушкой. Нередко бывает так, что у девушки вдруг начинается молочница. Так вот, часто достаточно просто переждать ее, не прибегая к особому лечению, так как она может быть вызвана конфликтами ваших микроорганизмов. Вы друг друга любите, а ваши бактерии пока воюют.
Драма масштабов Ромео и Джульетты…
Есть методы пересадки микробиоты от мужа к жене и наоборот после долгого лечения сильными антибиотиками, когда необходимо восстановить этот микромир, убитый препаратами: у долго живущих вместе супругов микробиоты очень близки. Но возвратимся к нашим чикагским исследованиям. Мы с Сашей Червонским изучали влияние микробиоты кишечника на инициацию аутоиммунных заболеваний. Нашим любимым объектом был первый тип диабета, и в том числе мы изучали почитаемый всеми генетиками пример идентичных близнецов, один из которых заболевал, а второй — нет. Такие близнецы — полные генетические копии друг друга. Почему один здоров, а другой болен? Конечно, опыты проводились не с людьми, а с мышами, причем мышами сингенными — генетически идентичными. Есть линии мышей, которые развивают этот диабет, но развивают его по-разному: с разным течением, в разном возрасте и так далее. При этом диета у мышей была совершенно стандартизированной, они ели одно и то же, один корм. Как выяснилось, все очень зависело от клетки, от помещения, в котором находились мыши: в одной локации мыши заболевали быстрее, в другой — сопротивлялись болезни дольше. Исследования показали, что при полной идентичности мышей кое-что у них все же было различным. Это именно микробиота, которую они сформировали в данном виварии и передавали от мамы ребенку. И потом мы проводили ряд экспериментов: кормили мышей антибиотиками, испытывали линии мышей с разными особенностями иммунитета — и все эксперименты подтвердили, что микробиота действительно очень сильно взаимосвязана с иммунитетом. И не только она. Влияние на наш организм оказывают и гормоны, и другие компоненты, которые не напрямую связаны с нашим генотипом. В реальности все намного многомернее, ведь это очень сложная система, одной генетикой человека не измеришь и не спрогнозируешь. Не забудьте также, что у бактерий внутри нас тоже есть свои геномы, и то, насколько они влияют на наши привычки, здоровье, пищевые предпочтения и даже на наше настроение, еще предстоит изучать, изучать и изучать. В нас живет от 2 до 5 тысяч видов бактерий, и каждый вид производит собственные ферменты, свои метаболиты, которые в конечном счете влияют на нашу жизнь. При этом наша микробиота нестабильна, она изменяется, эволюционирует, развивается, претерпевает различные катастрофы и снова возрождается. А ведь от нашей микробиоты очень сильно зависит то, кем мы являемся. Это буквально завораживающая мысль. Во всяком случае, она завораживает меня как ученого.
Караул! Нами управляют кишечные палочки и мешают быстро достичь счастливого персонифицированного будущего! Будет забавно выяснить, что именно эти бактерии составляют то, что древние именовали «душой».
Такой вариант совсем исключать тоже нельзя.
