«Наш Центр – один из крупнейших в России»

За последнее время геномика как наука становится все более популярной, и, естественно, что в нашем Сибирском отделении есть исследовательские организации, специализирующиеся именно на данной научной области. Одним из таких учреждений является Центр коллективного пользования «Геномика» СО РАН, о деятельности которого нам рассказал руководитель ЦКП Марсель Расимович Кабилов.

– Марсель Расимович, расскажите, пожалуйста, о деятельности Центра коллективного пользования «Геномика» СО РАН?

Наш центр – один из крупнейших в России как по приборному оснащению, так и по количеству пользователей. ЦКП предоставляет возможность институтам биологического профиля Сибирского отделения РАН, а также другим организациям по всей России реализовывать проекты, связанные с секвенированием геномов и генов всевозможных биологических объектов, таких как вирусы, бактерии, различные эукариоты от рыб до человека. География наших пользователей с запада на восток охватывает такие города, как Санкт-Петербург, Москва, Казань, Новосибирск, Томск, Красноярск, Иркутск, Улан-Уде, Чита, Якутск, Хабаровск и Владивосток. В общей сложности более трех десятков научных и коммерческих учреждений пользуются услугами центра.

При создании ЦКП его первым прибором стал однокапиллярный секвенатор фирмы Applied Biosystems. Сейчас трудно поверить, но тогда появление этого прибора было значительным прогрессом. Процесс секвенирования стал намного проще: не нужно было заливать гелем метровые стекла, проводить целый день электрофорез и вручную разбираться с сиквенсами. Тогда началась эпоха автоматизированного секвенирования по Сэнгеру (метод обрыва цепи). Длина такого прочтения составляет приблизительно 700-900 букв. Некоторое время дальнейшее развитие было экстенсивное, в приборах просто увеличивалось количество капилляров. В итоге самой производительной системой стал «96-капиллярник», который, кстати, активно использовался в проекте «Геном человека».

На этот эпохальный проект работали целые «заводы» по секвенированию: сотни приборов одновременно читали различные участки генома человека. Общая стоимость установления структуры человеческого генома составила 3 миллиарда долларов.

Сейчас с появлением платформ высокопроизводительного секвенирования проанализировать геном человека можно за несколько тысяч долларов. Однако следует отметить, что это возможно только потому, что был собран референс, т. е. стандарт, который мы можем использовать для сравнения. Тем не менее метод Сэнгера никуда не исчез, задачи, для решения которых необходимо прочитать в пределах нескольких сотен нуклеотидов, все также актуальны. Так, например, в 2013 г. наш центр проанализировал около 30 тысяч таких образцов.

В настоящее время помимо стандартных капиллярных анализаторов для секвенирования по Сэнгеру ЦКП «Геномика» имеет в своем распоряжении и арсенал приборов для высокопроизводительного секвенирования, которые позволяют анализировать уже целые геномы. Думаю, многим по школьному курсу знакома центральная догма молекулярной биологии, которая формулирует перенос информации от ДНК в РНК и далее в белок. Так вот, геномные секвенаторы позволяют проводить анализ не только генома (ДНК), но и транскриптома (РНК) и опосредованно даже протеома (транслируемая РНК). Высокопроизводительное секвенирование – это мощный инструмент геномики, основной проблемой которого сейчас является биоинформатический анализ огромного массива получаемых данных.

– Как происходит взаимодействие пользователей с ЦКП?

У нас функционирует электронная система учета заказов наших пользователей. Человек удаленно через сайт регистрирует заказ в системе учета и вместе с заведенным бланком высылает нам образцы. После получения пробирок с образцами сотрудники ЦКП фиксируют это в системе учета, проводят секвенирование и выкладывают результаты в системе, которые пользователь может скачать.

Работы, связанные с высокопроизводительным секвенированием, как правило, требуют бóльшего участия ЦКП, которое выражается как в консультациях при планировании экспериментов, так и в непосредственном выполнении подготовки ДНК-библиотек.

– Занимается ли Центр реализацией собственных проектов?

ЦКП «Геномика» проводит собственные исследования, однако мы, как правило, всегда сотрудничаем с другими организациями – квалифицированными «объектодержателями», если можно так выразиться. Не считая нагрузки по предоставлению услуг секвенирования, в данный момент центр выполняет работы по более чем 20 совместным проектам. Учитывая, что исследования ведутся коллективом всего из 7 сотрудников, можно представить общую загруженность.

Среди направлений, которыми занимается Центр, можно отметить метагеномику, которая позволяет изучать не отдельный геном, а совокупность всех геномов сообщества микроорганизмов.

Одним из наших объектов является метагеном кишечника человека, по которому мы ведем несколько проектов, связанных с заболеваниями, а также с национальными особенностями людей. Еще один интересный объект – это вирус ядерного полиэдроза – биологическое оружие против опасного вредителя: непарного шелкопряда.

Исследование проводится совместно с лабораторией патогенеза насекомых института систематики и экологии животных СО РАН, для которой это давно исследуемый объект.

– Ведется ли Центром научно-образовательная деятельность?

Да, ЦКП периодически организует тематические школы и семинары. В июне 2015 г. мы планируем провести очередную конференцию «Высокопроизводительное секвенирование в геномике», куда и приглашаем всех коллег, интересующихся и занимающихся данной научной областью.

Маргарита Артёменко