Раз плюнуть: зачем в России создают биобанк слюны

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.

За слюноотделение отвечает вегетативная нервная система Фото: © Сеченовский Университет

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.  

#иммунитет #клетки #гибель

Клетки-самоубийцы: зачем они нам?

Читать

Нозологические 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.