Раз плюнуть: зачем в России создают биобанк слюны
Около миллиона россиян ежегодно умирает от болезней сосудов и сердца, примерно 300 тысяч жизней уносит рак. Смертей может быть меньше, но для этого предрасположенность к патологиям нужно вовремя диагностировать. Вот почему в стране сейчас создается первый банк биологических образцов человеческой слюны. Такая коллекция позволит исследовать онкологические маркеры, а также подробнее изучить аутоиммунные, сердечно-сосудистые и эндокринные патологии.
В клинической диагностике слюна используется уже более двух тысячелетий назад. В Древнем Китае ее считали двойником крови, осознавая важность пищеварительного сока. Ферменты в этой биологической жидкости начинают расщеплять пищу еще до того, как она попадет в желудок. Слюна уничтожает вредные бактерии в ротовой полости, не дает высохнуть слизистой оболочке и является важной частью иммунной системы. Так, например, содержащиеся в ней фтор и кальций укрепляют зубную эмаль, а протромбин и тромбопластин заживляют раны. Всего в человеческой слюне более 2 000 белков и пептидов.
В течение суток организм вырабатывает от 1 до 2,5 литра слюны
В XX веке появилась наука саливалогия, которая изучает слюну, ее состав и функции. Она исследует процессы ее образования и воздействия на здоровье человека. Исследования этой биологической жидкости помогают наблюдать за состоянием организма, предсказывать необходимость профилактики различных заболеваний и патологий.
Новая биоресурсная коллекция слюны позволит ученым разрабатывать передовые методы диагностики и индивидуальные лекарства. Она создается на базе биобанка Сеченовского университета, в распоряжении которого находится более 140 тыс. образцов крови, мочи, тканей и других биоматериалов. На начальном этапе в биобанке 300 образцов слюны, но, как и в случае с другими биологическими жидкостями, коллекцию будут пополнять материалами пациентов клиник университета и через индустриальных партнеров.
«С помощью биоресурсной коллекции слюны можно будет исследовать маркеры онкологических заболеваний. Также ее можно использовать в исследованиях аутоиммунных, сердечно-сосудистых, эндокринных патологий. На основе этой информации можно будет создавать новые методы диагностики или персонализированной терапии», — рассказала младший научный сотрудник Института регенеративной медицины Мария Пешкова.
Доступ к биобанку получат не только ученые Сеченовского университета, но и представители других клинических и исследовательских центров. Коллекция пригодится в фундаментальных и прикладных исследованиях. В частности, создание биобанка слюны позволит проводить многопараметрический анализ данных пациентов, считает ведущий научный сотрудник Научного центра трансляционной медицины Университета «Сириус» Александр Егоров.
Лекарство от медведя
В слюне сибирского бурого медведя ученые обнаружили природный аналог антибиотика амикумацина, который впервые был описан еще в 1981 году. Его источником стала бактерия Bacillus pumilus. Специалисты Института биоорганической химии РАН выделили штаммы, производящие наибольшее количество этого вещества, и определили спектр его действия. Это удалось сделать благодаря изобретенному ими методу глубокого функционального профилирования. Технология позволяет легко находить уникальные бактерии микробиома, обладающие антибиотической активностью по отношению к патогенам.
Лучше всего природный антибиотик справляется с бактериями Helicobacter pylori, вызывающими язву и гастрит, а также с золотистым стафилококком, который способен спровоцировать менингит, пневмонию или остеомиелит.
«Очевидно, что молекула амикумацина, созданная природой, не имеет набора свойств, характерных для полусинтетических антибиотиков и цитостатических лекарственных препаратов, существующих на рынке. В то же время его структура является стартовой площадкой для создания стабильных аналогов, позволяя перенаправить его высокий потенциал на получение новых антимикробных и противораковых препаратов», — объясняет научный сотрудник ИБХ РАН кандидат химических наук Станислав Терехов.
Природные антибиотики нужны из-за того, что все больше бактерий становятся устойчивыми к медицинским препаратам. Обнаружить их можно не только у бурых медведей. Ранее их находили в железах гремучих змей, на поверхности тел муравьев и в желудке человека.
Анализ генома бацилл в слюне медведя позволил обнаружить новый ген устойчивости к золотистому стафилококку Фото: © kyslynskahal / Shutterstock / FOTODOM
Как работают биобанки
Термин «биобанк» появился в 1990-х годах и означает хранилище растительных и животных (включая человеческие) биологических материалов. К их прародителям можно отнести, например, ботаническую коллекцию Карла Линнея или средневековые аптекарские огороды. Они тоже создавались для решения фундаментальных и практических задач. Как правило, подобные репозитории появлялись при университетских клиниках.
Карл Линней Фото: © andrew1998 / Shutterstock / FOTODOM
В первой половине XVIII века шведский ученый Карл Линней описал и объединил в 24 класса все известные на тот момент растения. Линней ввел новые ранги: царство, класс, порядок (отряд), род, вид, разновидность. Он первым начал использовать так называемую бинарную номенклатуру, в которой каждый вид обозначается родовым и видовым латинскими названиями.
Несмотря на очевидные сегодня недостатки работ Карла Линнея, они дали мощный толчок к описанию природного многообразия, вооружив исследователей методом, который позволял распознавать известные виды и определять новые.
Пользу таких хранилищ наглядно иллюстрирует история афроамериканки Генриетты Лакс. В 1951 году женщина попала в больницу Джона Хопкинса в Балтиморе с терминальной стадией рака и вскоре умерла. Взятые у нее образцы опухоли оказались уникальными — клетки стремительно размножались, как никакие другие. В итоге они стали бессмертными и дали ученым материал, адекватно имитирующий сущность человеческого организма. Уже в 1952 году выяснилось, что клетки HeLa, названные так позже по первым буквам имени и фамилии женщины, устойчивы к полиомиелиту. Открытие позволило найти лекарство от этой болезни. На этих клетках и сегодня проводят исследования рака, СПИДа, воздействия радиации на человека и многих других заболеваний. Так, например, благодаря изучению HeLa немецкий медик Харальд цур Хаузен установил связь между вирусом папилломы человека и раком шейки матки. За это в 2008 году он был удостоен Нобелевской премии по физиологии и медицине.
Генриетта Лакс (1920–1951)
Иллюстрация: © HappySloth / Shutterstock / FOTODOM
Впрочем, в современном понимании исследовательское хранилище в больнице Джона Хопкинса нельзя назвать биобанком. Ключевая особенность биобанка в том, что к нему есть доступ у всех ученых. В основе любого такого учреждения лежит технологичность. Все биоматериалы помечают уникальным идентификатором, который никак не указывает на личность конкретного человека. Как правило, доступ к персональной информации есть только у нескольких авторизованных сотрудников такого репозитория.
Биобанки бывают популяционные, нозологические или популяционно-нозологические, то есть смешанные. Самый известный в мире — британский UK Biobank — относится к первому типу. В нем собраны не только кровь, моча, слюна, образцы жира и другие биоматериалы добровольцев, но и данные об их здоровье на протяжении всей жизни, включая информацию о диете, вредных привычках и занятиях спортом. В РФ к такому типу хранилищ относится Биобанк народонаселения Северной Евразии, где содержатся образцы представителей народов России и соседних государств. Ученым не надо искать добровольцев для своих исследований, достаточно обратиться в подходящий репозиторий.
Такие базы данных открывают новые возможности для медицины, генетики и статистики. Например, данные МРТ головного мозга, собранные в UK Biobank, позволили найти связь между перенесенным даже в легкой форме коронавирусом и психическими расстройствами, в том числе тревожностью и нарушением эмпатии. Благодаря биобанкам ученые проводят невозможные без такого объема данных фундаментальные исследования и создают новые лекарства. Недостаток популяционных биобанков в том, что они позволяют изучать представителей одной группы населения или расы.
Клетки-самоубийцы: зачем они нам?
ЧитатьНозологические биобанки более узконаправленны. В них содержатся данные пациентов с конкретными заболеваниями, чаще всего онкологическими. Благодаря таким хранилищам становятся эффективнее диагностика, профилактика и лечение болезней, совершенствуется персонализированная медицина. К примеру, данные из таких биобанков позволили ученым понять, почему один и тот же препарат для лечения немелкоклеточного рака кому-то помогает, а у других усугубляет ситуацию.
В 2018 году в России появилась Национальная ассоциация биобанков и специалистов по биобанкированию (НАСБИО), главная задача которой — создание в стране полноценной сети хранилищ биоматериалов. Организация занимается внедрением единых стандартов и методических подходов, объединением специалистов, проектной работой с исследовательскими центрами и фармацевтическими компаниями, а также реализует образовательные программы.
