По тому, как работают в организме белки, в будущем можно будет распознавать болезни в стадии их зарождения, утверждает руководитель российского проекта "Протеомика для медицины" академик РАМН Александр Арчаков
Еще не утихли страсти по поводу расшифровки генома человека, как выяснилось, что в ближайшие годы нас ожидают новые сенсации. Мировая наука ставит перед собой не менее амбициозную задачу: определить и посчитать миллионы, а может быть, и миллиарды белков, из которых состоит человеческий организм. Специалисты по протеомике (науке о белках) обещают подарить человечеству новую медицину и безвредную фармакологию, основанную на знании точных мишеней для лекарств. Удастся ли ученым выполнить свои обещания? Об этом в интервью "Итогам" рассказывает руководитель российской программы "Протеомика для медицины", директор Института биомедицинской химии им. В. Н. Ореховича РАМН академик РАМН Александр Арчаков.
- Александр Иванович, о проекте "Геном человека", успешно завершенном несколько лет назад, знают, пожалуй, все. О проекте "Протеом человека" известно меньше. Зачем ученым понадобилось "инвентаризировать" белки человеческого организма?
- Расшифровка генома человека - это все равно что, например, открытие таблицы Менделеева: столь же революционное событие. Оно изменило не только саму генетику, но и все медико-биологические науки. Однако всем сегодня ясно, что геном человека дает нам лишь информацию о том, что может происходить с нашим организмом, - о возможных болезнях, например. Известно также, что эта информация только косвенно говорит о реальном состоянии человеческого организма. Она может реализоваться, а может и нет. Иногда в течение всей жизни человека ген так и не "вступает в работу". С другой стороны, далеко не всегда причина болезни кроется в генах. Так что проблема заключается в том, чтобы определить не только гены, но и реально работающие молекулярные машины организма. А это именно белки.
- Представления человека, далекого от науки, довольно просты: есть белки, жиры, углеводы...
- В действительности белки - один из двух основных видов живой материи. В любом живом организме есть молекулы нуклеиновых кислот (ДНК, РНК) и молекулы белков, состоящие из аминокислот. Именно вторые характеризуют функции организма, всю его жизнедеятельность. Изменилось его состояние, приближается болезнь - это неминуемо будет связано с появлением или исчезновением определенных белков, изменением их количества. Поэтому в протеомном подходе кроются уникальные возможности для диагностики: в будущем по работе определенных белков можно будет распознавать болезни при самом их зарождении, когда баланс работы организма лишь слегка сместился в ту или другую сторону. Однако понятно, что для начала все белки нужно хотя бы определить и сосчитать. По сравнению с расшифровкой генома человека это более объемная работа. Если сейчас у человека известно до сорока тысяч работающих генов, то сколько существует белков, пока сказать не может никто.
- Эту цифру нельзя назвать даже приблизительно?
- Десятки миллионов, сотни миллионов белков. Может быть, и миллиарды: никто этого пока не знает. И каждый, возможно, определяет какую-то функцию организма.
- Если сравнивать по стоимости геномный и протеомный проекты, то последний, наверное, дороже?
- Несоизмеримо. На оборудование российского протеомного центра, например, ушло около 10 миллионов долларов. По российским понятиям это очень большая сумма, и мы рады, что "экипированы" вполне прилично. Приятно, что на эту инструментальную базу к нам недавно вернулись несколько молодых ученых, уехавших за рубеж. Но это далеко не предел. На проект "Протеом печени", который разворачивается сейчас в Китае, например, предусмотрено направить 32 миллиона долларов на два года. Сколько будут стоить проекты Международной организации по изучению протеома человека (HUPO) - "Протеом плазмы" и "Протеом печени", где мы тоже участвуем, я вообще не берусь сказать. Однако подход к финансированию в протеомных исследованиях совсем другой, чем при реализации геномного проекта, который c самого начала рассматривался в качестве фундаментальной разработки. Проблема в том, что сейчас очень неохотно дают деньги на научные проекты "без счастливого конца". Поэтому протеом в гораздо большей степени ориентирован на практическое приложение, прежде всего на медицину. И в том, чтобы, разворачивая проект, одновременно делать попытки окупать его, я считаю, нет ничего неестественного. Более того, он и состоялся как глобальная научная цель во многом потому, что сразу было ясно, в каких областях можно будет его применить.
Оборудование протеомного центра, созданного при Институте биомедицинской химии РАМН, обошлось государству почти в 10 миллионов долларов. Специалисты признают, что он прилично "экипирован" даже по мировым меркам
- Некоторые фирмы, насколько я помню, пытались патентовать куски генома. Вы будете патентовать белки?
- Зарубежные фирмы, занятые сейчас разработками в этой области, сразу же патентуют открытые белки и начинают коммерческие разработки. Но поскольку на такие разработки нужно лет пять, а серьезные работы в этой области начались в 2001-2002 годах, то результаты такой коммерциализации пока не очевидны. Конечно, мы не собираемся патентовать белки - считаем, что подобные открытия по определению принадлежат человечеству. Направление нашей работы в этой области другое. В ближайшее время мы должны выйти на создание диагностических тестов, которые можно было бы продавать. Речь идет прежде всего об онкологии. Ситуация здесь отличается от ситуации в других областях медицины. В онкологии сейчас есть очень хорошие, эффективные лекарства, связанные с новым направлением лечения - персонифицированной медициной, которая в США и некоторых странах Европы уже приходит на смену обычным стандартным протоколам лечения. Лекарства здесь можно давать в индивидуальных дозах, рассчитанных в зависимости от особенностей организма конкретного человека. Конечно, такое лечение очень эффективно и, самое главное, чревато минимальными побочными эффектами. Однако проблема состоит в том, что рак, как правило, диагностируется слишком поздно, когда нужно хирургическое вмешательство, когда есть метастазы и эффективность использования лекарств очень низка. Поэтому в онкологии в отличие от большинства других заболеваний ранняя диагностика неотделима от лечения. Основные усилия за рубежом сейчас предпринимаются не в области создания новых противораковых препаратов, а в области ранней диагностики рака. И здесь вся надежда на протеомику - с ее помощью можно будет определять наличие в организме не опухолей даже, а начало их развития.
- Как это можно будет сделать?
- Есть определенные наборы белков, характеризующих болезнь. Чтобы было понятно, приведу аналогию со штрихкодом в магазинах. С помощью особого устройства продавец сегодня считывает с этикеток, покрытых штрихами, информацию. Такой же набор "штрихов" можно получить, определяя белки организма. Для любой болезни, для любого состояния организма здесь будет своя конфигурация. Так станет возможным быстро ставить диагноз и начинать лечение.
- И все-таки основные деньги, которые крупные фармацевтические компании вкладывают сегодня в протеомные исследования, связаны прежде всего не с диагностикой, а с разработкой лекарств.
- Я надеюсь, что мы также начнем создавать новые лекарства на основе протеомных разработок. И может быть, даже быстрее, чем за рубежом. Сейчас мы начинаем создавать лекарства, исходя из совершенно новых предпосылок. Если предыдущая фармакология шла путем поиска новых лекарственных средств - перебирались разные соединения, оказывающие определенное действие на микроорганизмы-возбудители или на организм человека, - то теперь поиск идет в другом направлении. Мы ищем в организме так называемый белок-мишень: тот белок, функция которого связана с заболеванием. "Выключив" его, можно остановить развитие болезни практически на любой стадии. Это совершенно другая фармацевтическая индустрия. Уже сейчас ученые предсказывают появление около 10 тысяч новых мишеней для лекарств - белков и генов, которые можно будет "выключать". Например, недавно в наш институт вернулся из Франции Сергей Козин, молодой ученый, нашедший один из белков-мишеней для лекарства против болезни Альцгеймера. Это совершенно новое понимание природы заболевания. Конечно, нельзя относиться к созданию лекарств так, что если определена мишень, то все уже сделано. Это самое начало пути, но в результате может получиться поистине новый препарат.
- Отечественные фармацевты что-то вкладывают в ваши разработки?
- Практически нет. У нас есть прекрасные разработки по гепатиту С. Создание вакцины от этого заболевания на базе протеомных исследований очень актуально. Вообще у нас много разработок такого рода. Однако реальность не так хороша, как нам хотелось бы. Опыт западных компаний говорит о том, что в наше время для создания нового лекарства нужно около миллиарда долларов и семь - десять лет работы. Печально, но производство в нашей стране ориентировано сейчас на выпуск дженериков, то есть лекарств, на которые истек срок действия патента. И как раз процветают у нас фирмы, реализующие дженерики. Практически никто не верит, что можно производить собственные лекарства. Поэтому мы видим в данный момент для себя два пути: во-первых, выходить не на фармацевтический, а на медицинский рынок, разрабатывая диагностические тест-системы, и, во-вторых, отказаться от традиционных путей создания лекарств, чтобы удешевить собственные разработки. Мы, например, сейчас участвуем вместе с несколькими научно-исследовательскими институтами в создании компьютерной платформы для разработки лекарств. С нами здесь сотрудничают и фармацевтические компании, но пока только заграничные.
- Значит, открывая новые белки, вы уже начинаете зарабатывать на этом деньги?
- Скорее, надеемся, что начнем. Я считаю: в том, чтобы мы быстрее начали это делать, заинтересовано наше государство. Сейчас во всем мире основные деньги в эту область приходят не от правительств, а от коммерции. Чем ситуация в нашей стране принципиально отличается от того, что есть во всем мире? Там результаты высокотехнологичных фундаментальных исследований превратились в продукт, который востребован на рынке. Мы же в этом смысле только в начале пути.
- То есть не должно быть привычного разрыва - научная теория тут же может становиться практикой?
- Разрыва нет потому, что есть рынок. Ситуация во всем мире сегодня складывается так, что уже не надо кормить ученых, не надо делать из них людей, сидящих на государственных дотациях, а нужно организовать рынок передовых технологий. Государство, даже самое богатое, сейчас не в состоянии содержать подобные исследования.
- Не рискует ли работа такого объема, как "Протеом человека", стать бесконечной?
- Когда задумывался "Геном человека", многим тоже казалось, что это работа без начала и конца. Я сам помню, как говорили, что это напрасно потраченные деньги. Но главное - наличие определенных технологий. Людям, работающим в геномике, в данном случае очень повезло, потому что у них появился определенный метод, позволяющий размножать молекулы нуклеиновых кислот, - полимеразная цепная реакция, которая решает очень многие проблемы. Для белков такой технологии пока нет. А ведь диапазон концентрации разных белков в человеческом организме - от нескольких миллионов до единичных молекул.
- Всегда есть подозрение, что эти единичные молекулы можно не заметить при анализе?
- Конечно. Так, как правило, и происходит. Например, четыре основных белка крови составляют 90 процентов ее количественного состава, а сотни тысяч, а может, и миллионы других белков составляют всего 10 процентов по количеству. Но именно эти во многом пока неизвестные "аутсайдеры" представляют наибольший интерес - с ними связаны определенные болезни и функциональные состояния организма. Поэтому, хотим мы или нет, нужно разрабатывать для анализа белков совершенно новые технологии. Это сейчас основная проблема протеомики. Сегодня мы можем определять сотни, тысячи белков в сутки, а надо - миллионы. Тогда задача станет реальной.
- А если такие технологии в ближайшее время не будут найдены?
- Наш проект в своей существенной части подразумевает развитие новых технологий. Мы очень быстро начали: в свое время появилась технология масс-спектрометрии, которая способствовала появлению белковой химии, науки о белках. На международную конференцию "Геномика, протеомика и биоинформатика для медицины", прошедшую недавно в Москве, мы недаром пригласили лауреата Нобелевской премии 2002 года Джона Фенна, который применил эту технологию к изучению белковых молекул. С ее помощью стало возможно идентифицировать сотни и тысячи белков. О том, что в ближайшее время в этой области вероятны дальнейшие прорывы, говорят последние исследования российских ученых. Один из докладчиков нашей конференции, Виктор Быков, со своим оборудованием, позволяющим работать с единичными молекулами белка, например, уже покорил рынок Европы, у него хорошие позиции в Японии, он даже прорвался в США. В этом отношении мы сейчас вполне на мировом уровне, а иногда и впереди планеты всей. Я всегда говорю, что есть науки, родившиеся на стыке тысячелетий. Это геномика, протеомика и биоинформатика. Они определяют престиж страны, ее положение в мировом сообществе. Они важны не только сами по себе, но и потому, что связаны с критическими технологиями. Так что, если говорить о протеомном проекте, мы с ним даже немного опоздали.
