Блестящие достижения швейцарских биоинформатиков | Les succès des bioinformaticiens suisses
Благодаря сотрудникам Швейцарского института биоинформатики (SIB) сегодня исследователи располагают средствами, позволяющими моделировать лекарственные препараты на компьютере, прежде чем тестировать их в лаборатории. Кроме того, уже брезжит надежда на внедрение нового действенного оружия в борьбе против рака.
Именно благодаря биоинформатике, которая вошла в пантеон наук несколько десятилетий назад, сегодня человечество хранит в своей научной сокровищнице данные о нуклеотидных последовательностях всех 30 тысяч генов из генома человека (прорыв совершен в 2003 году, пишет газета Le Temps).
Биоинформатика занимается тем, что старается обрабатывать данные о геноме и белках живых существ (в первую очередь, конечно, человека), используя мощные программные средства.
За примерами далеко ходить не придется: лекарство против гриппа швейцарской компании Roche появилось на свет благодаря расчетам на компьютере. В чем принцип действия этого препарата? Попадая в организм, он атакует вирусы гриппа, ориентируясь на специфические белки этих вирусов. Подобным образом действует абсолютное большинство противовирусных препаратов, однако есть одна серьезная проблема: вирусы гриппа существуют во множестве модификаций и каждый сезон появляются новые штаммы с новыми формами белков. Часть новых белковых молекул уже не взаимодействует с молекулами лекарств и те утрачивают свою эффективность.
Представитель группы молекулярного моделирования SIB Венсан Зотэ так объяснил принцип действия лекарства: «Активность препарата повышается за счет того, что его структура позволяет ему присоединяться к протеиновым модификациям», а благодаря компьютеру можно увидеть на экране взаимодействие двух молекул и рассчитать их взаимное сходство.
А чтобы моделировать подобные процессы, необходимо собрать множество различных данных. Ведь чтобы сообщить молекулам лекарства такие свойства, как эффективность, растворимость и способность распространяться в организме больного, необходимо продумать их структуру. Венсан Зотэ отметил: «Мы разработали несколько программ компьютерного моделирования, которые рационализируют совокупность данных, взятых из специальной литературы. Эти программы помогают фармакологам и химикам сделать оптимальный выбор. Благодаря ресурсам SIB мы можем предоставить их в пользование ученому миру, обеспечив доступ по сети Интернет».
Силами SIB создан сайт, на котором все сведущие в химии и фармацевтике могут среди миллионов химических свойств найти необходимые для создания препарата с заданным набором характеристик.
Другой сайт (SwissDock.vital-it.ch) дает возможность понять, как будут взаимодействовать между собой разные белковые молекулы. За год на сайт зашли более двадцати тысяч посетителей из Европы, Индии и Америки. Программное обеспечение, благодаря которому работает этот сайт, стало незаменимым помощником для биоинформатиков SIB, которым удалось смоделировать несколько молекул, действующих против рака. Руководитель группы молекулярного моделирования и онкологии Университетского госпитального центра кантона Во (CHUV) Оливье Мишлен (Olivier Michelin) подчеркнул, что такие молекулы «сдерживают действие фермента, который выделяют опухоли и благодаря которому они становятся невидимыми для иммунной системы». Речь идет о проекте, который начался шесть лет назад: в рамках этой программы уже были проведены тесты на животных, а клинические исследования планируется провести через два года в CHUV.
Деятельность института не ограничена двумя сайтами. У SIB есть свой портал, где сосредоточены десятки баз данных, которые охватывают все области биоинформатики. Протеомика, геномика, системная биология, транскриптомика – эти названия звучат как магические заклинания от страшных недугов. А со стороны зарубежных коллег все растет спрос на научные данные.
Еще одна победа в борьбе против онкологических заболеваний – прорыв в области разработки новых методов лечения меланомы. Сделать это можно при помощи лейкоцитов, которые станут более агрессивными в отношении опухолей благодаря особым протеинам, расположенным на их мембранах. Исследователи провели тесты, меняя состав аминокислот в упомянутых протеинах, и – результат налицо – атака лейкоцитов на клетки опухолей интенсифицировалась в пять раз.
В настоящее время проводятся опыты на мышах, а клинические исследования, возможно, начнутся уже в 2014 году. Оливье Мишлен с энтузиазмом резюмировал серию побед разума над недугами, которые отравляют человеческое существование: «Сегодня мы являемся свидетелями настоящей революции. Благодаря средствам биоинформатики мы имеем возможность создавать новые молекулы, которые можно было бы очень быстро использовать на благо человеку».
Сегодня Швейцарский институт биоинформатики имеет в своем составе 38 исследовательских групп, работающих при ведущих швейцарских университетах и федеральных политехнических школах в Базеле, Берне, Фрибурге, Женеве, Лозанне, Лугано и Цюрихе. К этим группам желают присоединиться и другие коллективы, которые ведут работу в той же области. Экспертные знания специалистов института востребованы во многих проектах, – как в Швейцарии, так и в других странах. Институт основан благодаря энтузиазму группы ученых и оказавших им поддержку прозорливых политиков, почувствовавших потенциал этого начинания.
Институт не только участвует в национальных и международных академических и промышленных проектах (в том числе и в совместной программе Продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН и Международного агентства по атомной энергии), но и ведет учебные программы подготовки нового поколения биоинформатиков.