Учёные Научно-технологического университета «Сириус» разрабатывают новые методы диагностики и лечения заболеваний, а также улучшения сельскохозяйственных культур с помощью геномных технологий. Исследования помогут расшифровать, как структура ДНК влияет на развитие болезней, разработать тесты для раннего выявления рака и редких генетических заболеваний, усовершенствовать процедуры ЭКО и создать полные карты геномов домашних животных.
Учёные Университета «Сириус» запускают масштабный проект, посвящённый разработке новых технологий лечения и диагностики заболеваний, а также улучшению сельскохозяйственных культур. Центральным инструментом исследований станет так называемая 3D-геномика, которая позволяет заглянуть внутрь клеток и понять, как наша ДНК работает в трёхмерном пространстве. Практическое применение этого исследовательского подхода можно сравнить с чтением книги, страницы которой свёрнуты в рулон. Если нам необходимо прочитать конкретный абзац, то прежде всего необходимо найти определенное место и развернуть его. Точно так же клетка «разворачивает» нужные участки ДНК, когда ей нужно использовать определённую информацию, а остальную часть держит скрученной.
ДНК — это молекула, содержащая всю информацию о нашем организме. При этом содержащаяся в ней информация не просто «лежит» в прямой линии внутри клетки. ДНК скручена в сложные структуры, напоминающие клубок ниток. Эти «клубки» называются хроматином, и именно их форма влияет на то, какие гены активны, а какие нет. Подробно изучить эти формы учёным помогут методы высокопроизводительной геномики — технологии, позволяющей быстро прочитать последовательности миллионов фрагментов ДНК и понять их биологическую роль.
Проект разбит на три основных блока, каждый из которых решает отдельные задачи. Специалисты Научного центра генетики и наук о жизни Университета «Сириус» намерены узнать, какие именно изменения в структуре ДНК ответственны за развитие рака или возникновение редких генетических заболеваний. Это поможет создать диагностические тесты для раннего обнаружения опухолей и лучше выбирать стратегию лечения. Ещё один вопрос, который учёные постараются решить, — это совершенствование процедуры преимплантационной диагностики — проверки эмбриона на генетические аномалии ещё до его переноса в полость матки при проведении ЭКО.
Вторая задача, стоящая перед учёными Сириуса, заключается в создании полных карт ДНК домашних животных, таких как куры. В дальнейшем это может помочь разработать новые методы селекции и повысить продуктивность сельского хозяйства. Также они исследуют геномы видов-переносчиков заболеваний человека, таких как малярийных комаров.
«В рамках проекта мы разрабатываем новую клеточную модель для изучения малярийного комара, анофелеса. Дело в том, что работать с комарами в лаборатории сложно. Это нестандартный объект и лишь несколько научных групп смогли получить лабораторные колонии. А мы предлагаем работать с культурами клеток — это гораздо проще и позволяет легко проводить манипуляции с геномом комара», — рассказывает руководитель молодёжной исследовательской группы Научного центра генетики и наук о жизни Вениамин Фишман.
Заключительный блок проекта связан с изучением чужеродной ДНК. Исследователи хотят лучше понять, как различные последовательности ДНК взаимодействуют с геномной машиной клетки и можно ли создать синтетические молекулы ДНК с запрограммированной активностью в клетках человека. Это важно для того, чтобы точно предсказывать чужеродную ДНК: где она будет находиться после попадания в клетку, в каких клетках она будет работать и не навредит ли еёактивность. Это помогает не только сделать генную терапию наследственных заболеваний безопаснее, но улучшить процесс создания трансгенных организмов.
Проект в Сириусе научная команда реализует благодаря победе руководителя проекта Вениамина Фишмана, одного из разработчиков первой российской ИИ-модели для ДНК, в конкурсе федеральной территории по привлечению научных команд под руководством ведущих и молодых учёных для проведения исследований на базе научных и образовательных организаций Сириуса. Размер финансирования конкурса в 2025 году составит 1,14 миллиарда рублей. Гранты выделяются на проведение трёхлетних научных исследований с последующим возможным продлением срока выполнения проекта на два года по приоритетным направлениям развития науки, технологий и инноваций федеральной территории: науки о жизни, информационные технологии, когнитивные и междисциплинарные исследования, экология и климат. Приём заявок на конкурс 2025 года продлится до 2 апреля.