Фото Cayce Clifford / Bloomberg via Getty Images
Ведущие генетики мира предсказывают, что в ближайшие годы на рынке генной инженерии произойдет бум, сравнимый с массовым распространением персональных компьютеров в 1980-е годы. Решающим фактором может стать появление секвенатора MinION от компании Oxford Nanopore. Он позволяет в домашних условиях проводить исследования, которые по точности и сложности не уступают продуктам ведущих мировых генетических лабораторий.
Как рассказал в интервью Laba.media генетик Денис Ребриков, доктор биологических наук, проректор РНИМУ им. Н. И. Пирогова, MinION позволяет расшифровывать за один прием «длинный рид» — несколько сотен тысяч пар оснований молекулы ДНК. Это намного превышает длину полного генома любого вируса.
Геном вашего гамбургера
Сегодня главный вопрос в том, какие именно инструменты генной инженерии могут стать массовыми. Какие манипуляции с ДНК могут создать преуспевающий рынок? Генетик Брайан Ноутон перечислил в своем блоге некоторые направления, которые видятся перспективными в этом контексте. Если технология позволяет нам в течение 10 минут подготовить образцы и быстро провести их генетический анализ, это дает, к примеру, следующие возможности:- проверить больничную палату на наличие золотистого стафилококка,
- проверить продукты питания на безопасность (например, на присутствие кишечной палочки),
- провести криминалистический анализ прямо на месте преступления,
- проверить аэропорт, офис или жилое помещение на вирус гриппа,
- проанализировать бактериальные загрязнения в воде,
- проверить маркировку продуктов.
Более того, секвенатор может связаться с базой данных ДНК и провести онлайн анализ полученных результатов.
Ноутон объясняет: «Потенциально такие онлайн-приложения может запустить кто угодно. Соберите немного ДНК и подождите немного: обработка произойдет в интернет-облаке, а ответ появится на вашем телефоне. Вам не нужно ничего знать о генетике, вы просто видите сообщение, что «в пище обнаружена ДНК кишечной палочки» или «в помете обнаружена ДНК нового носорога».
На базе технологий MinION уже реализована первая версия приложения WIMP (What's in my Pot — «Что у меня кастрюле?»). Оно позволяет, например, провести секвенирование гамбургера, чтобы убедиться, что в котлете говядина, а не конина.
Ноутон отмечает, что для широкого использования MinION должен стать еще дешевле. Сейчас сам секвенатор стоит около $1000, но к нему еще нужны биоматериалы, сменные проточные ячейки, устройство подготовки образцов и т.д. Однако очевидно, что технология станет доступной среднестатистическому потребителю в считанные годы.
Портативный секвенатор фактически позволит человеку увидеть мир во всем его биологическом разнообразии — и избежать многих опасностей, которые он нам несет. Уже в 2019 году компания Oxford Nanopore обещает выпуск полноценного секвенатора SmidgION, работающего в связке со смартфоном.
Нейрофизиолог Илья Захаров, сотрудник Психологического института РАО, назвал другое направление, которое может стать драйвером генетического рынка. Это тесты ДНК нового поколения, открывающие возможность предсказывать развитие человека с гораздо большей точностью.
«Думаю, что серьезный прорыв все-таки будет, но он будет связан не с технологией (персональные ДНК-тесты все-таки еще долго будет удобно заказывать у специальных компаний), а с количеством данных, — считает ученый. — Пока генетические тесты имеют не такую уж большую ценность во многих областях, но если будет все больше данных и все более централизованный к ним доступ, ситуация может измениться».
Гены и законы
Важное условие для развития «кухонной» генной инженерии — доступ к биологическим материалам. Сейчас международная торговля этими веществами чаще всего ограничивается стандартным соглашением UBMTA (Uniform Biological Material Transfer Agreement). Так работает, например, основанная в 2004 году некоммерческая организация Addgene — один из крупнейших в мире некоммерческих «репозитариев плазмид» (то есть малых молекул ДНК, используемых в генной инженерии). На данный момент компания продала и поставила почти миллион плазмид в 93 страны. В первой десятке пользователей есть и Россия.Компания предоставляет свои биоматериалы по номинальной стоимости всем, кто соблюдает UBMTA. Соглашение регулирует корректность поставки: обеспечение провенанса (происхождения биоматериала), патентную чистоту, безопасность использования и другие важные моменты. В числе прочего соглашение запрещает передавать биоматериалы другим пользователям и использовать их в коммерческих целях. UBMTA — серьезное ограничение, которое тормозит генетический бум на мировом рынке.
Но и эта контролирующая инстанция отживает свое. В октябре 2018 американская организация BioBricks Foundation и британский OpenPlant Synthetic Biology Research Centre предложили новый формат соглашения о поставках биоматериалов Open Material Transfer Agreement, или OpenMTA. Это соглашение сразу рассматривается как международное и призвано снять целый ряд ограничений при поставке биоматериалов.
Разработчики OpenMTA объясняют свою концепцию следующим образом. Стремление исследователей и организаций свободно обмениваться материалами основано на идее, что даже если каждое отдельное исследование имеет ограниченную ценность, их совместное использование может стать гораздо полезнее. Эта идея особенно близка синтетической биологии, где стандарты были разработаны для совместимости модульных компонентов и частей ДНК и объединение многочисленных частей — нормальная практика.
Главное отличие OpenMTA от других соглашений состоит в том, что исследователям разрешено использовать полученные материалы в любых законных целях, в том числе коммерческих. Они могут передавать материалы, полученные по соглашению OpenMTA, однако при наличии запроса они должны отчитаться перед поставщиком.
Если OpenMTA сменит на мировой арене старое соглашение UBMTA, для превращения генной инженерии в массовый рынок не останется серьезных преград. Биоматериалы — это основной инструмент генетика.
«Генетическую инженерию можно сравнить с приготовлением утки по-пекински, — считает Денис Ребриков. — Рецепт найти нетрудно, но без необходимых ингредиентов вы все равно ничего не сделаете. А вот если у вас есть все ингредиенты и есть рецепт, другое дело. Сами по себе манипуляции — смешивание микрообъемов в пробирках — это достаточно рутинные вещи, которые можно делать в рамках школьного практикума по биологии».
Распространение портативных секвенаторов и другого биотехнологического оборудования, простая форма соглашений для поставок биоматериалов, расширение области public domain в биотехнологиях могут создать комфортную среду для многих исследователей, готовых самостоятельно решать самые трудные задачи. А на что способно такое свободное комьюнити, мы уже видели. Под лицензией GNU GPL разработана самая популярная платформа для смартфонов — Android (на ней работает более двух миллиардов устройств), под лицензией Creative Commons создается Wikipedia — самая популярная и востребованная в мире энциклопедия (около полумиллиарда визитов в месяц).
Шансы на лидерство
России развитие свободных генетических технологий дает большие шансы на то, чтобы стать одним из лидеров нового рынка. «С точки зрения наличия специалистов, мне кажется, в России не так уж и мало профессионалов мирового уровня в генетике. Особенно сравнивая с другими областями науки», — считает Илья Захаров.На данный момент в России есть закон о биомедицинских клеточных продуктах, который регулирует создание лекарственных препаратов и их медицинское применение. Другие манипуляции с биоматериалами российский закон не регламентирует. При правильном подходе законодателей к новым формам генной инженерии Россия вполне может стать страной, которая определяет, куда развивается новый рынок ДНК-стартапов. Объем будущего рынка не может предсказать никто — как ни один аналитик в 1970-е годы не брался предсказывать объемы нового рынка компьютерных технологий. Сегодня этот рынок вырос более чем до $3 трлн и останавливаться не собирается.
Владимир Губайловский Forbes Contributor
forbes.ru
